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说起当前最火的技术,除了最新的区块链、AI,还有一个不得不提的概念是 Serverless。Serverless 作为一种新型的互联网架构,直接或间接推动了云计算的发展,从 AWS Lambda 到阿里云函数计算,Serverless 一路高歌,同时基于 Serverless 的轻量计算开始登录云计算的舞台,本文将从两个部分展开:
- 介绍 Serverless 的概念,历史及其现状与未来的思考;
- Serverless Container 的概念及现状。
一、聊聊 Serverless
前文讲到 Serverless 是一种新型的互联网架构,目前尚没有官方权威的定义,可以认为:
Serverless 无服务器架构是基于互联网的系统,其中应用开发不使用常规的服务进程。相反,它们仅依赖于第三方服务(例如 AWS Lambda 服务),客户端逻辑和服务托管远程过程调用的组合。
AWS Lambda 作为 Serverless 最早的框架产品,在 2014 年由亚马逊推出,但最早的 Serverless 概念并不是由亚马逊提出,下面我们来简单聊聊 Serverless 的历史。
Serverless 历史
发轫之始
2012 年云基础设施服务提供商 Iron.io 的副总裁 Ken 提出软件的未来,首次提出来 Serverless 概念,以下是原文的一段摘录:
Even with the rise of cloud computing, the world still revolves around servers. That won’t last, though. Cloud apps are moving into a serverless world, and that will bring big implications for the creation and distribution of software and applications.
初出茅庐
AWS Lambda 产品的发布可以认为是 Serverless 的里程碑,在此之前 Serverless 几乎是停留在概念期,直到 14 年 Lambda 发布,让“Serverless”提高到一个全新的层面,为云中运行的应用程序提供了一种全新的系统体系架构,**Serverless 开始正式走向云计算的舞台。
崭露头角
在 AWS 发布 Lambda 之后,众多 IaaS 及 Pass 厂商争相入市,Google Cloud Functions, Azure Funcions, IBM OpenWhisk,阿里云函数计算,短短数年时间 Serverless 产品已遍地开花。
未来已来
随着容器技术、IoT、5G、区块链等技术的快速发展,技术上对去中心化,轻量虚拟化,细粒度计算等技术需求愈发强烈,而 Serverless 必将借势迅速发展,未来 Serverless 将在云计算的舞台上大放异彩!
云计算发展看 Serverless
首先,抛一个总结性观点:云计算的发展从 IaaS、PaaS、SaaS,到最新的 BaaS、FasS,在这个趋势中 serverless (去服务器化)越来越明显,而 Serveless 的完善带给云计算将会是一次完美进化!
众所周知,云计算经历了从 IDC -> IaaS -> PaaS -> Serverless/FaaS 的发展历程,下面对这些概念做一些基本介绍。
IaaS
IaaS(Infrastructure as a Service) 基础设施即服务,服务商提供底层 / 物理层基础设施资源(服务器,数据中心,环境控制,电源,服务器机房),用户需要通过 IaaS 提供的服务平台购买虚拟资源,选择操作系统、安装软件、部署程序、监控应用。
目前知名的 IaaS 平台有 AWS、Azure、Google Cloud Plantform、阿里云以及开源的 OpenStack 等。
PaaS
PaaS (Platform as a Service) 平台即服务,服务商提供基础设施底层服务,提供操作系统(Windows,Linux)、数据库服务器、Web 服务器、负载均衡器和其他中间件,相对于 IaaS 客户仅仅需要自己控制上层的应用程序部署与应用托管的环境。
目前知名的 PaaS 平台有 Amazon Elastic Beanstalk,Azure,Google App Engine,VMware Cloud Foundry 等。
SaaS
SaaS (Software as a Service) 软件即服务,服务商提供基于软件的解决方案,如 OA、CRM、MIS、ERP、HRM、CM、Office 365、iCloud 等,客户不需考虑任何形式的专业技术知识,只需要通过服务商平台获取软件使用即可。
BaaS
BaaS (Backend as a Service) 后端即服务,服务商为客户 (开发者) 提供整合云后端的服务,如提供文件存储、数据存储、推送服务、身份验证服务等功能,以帮助开发者快速开发应用。
FaaS
FaaS (Function as a Service) 函数即服务,服务商提供一个平台,允许客户开发、运行和管理应用程序功能,而无需构建和维护基础架构。按照此模型构建应用程序是实现“无服务器”体系结构的一种方式,通常在构建微服务应用程序时使用。
IaaS、PaaS、FaaS 对比
举个例子,比如小明想开一个水果店:
- IDC:如果盖房子,装修、上架水果这些工作都是小明自己来做;
- IaaS:如果小明房子是租的,装修、上架水果是自己做;
- PaaS: 如果小明房子是租的,可是房子已经装修好了,但是上架水果要自己来做;
- FaaS:如果有一个商家提供装修好的水果店,小明只负责把水果送过来,其余上架工作都由商家来做。
总结
从 IDC → IaaS,用户不用关注真实的物理资源。
从 IaaS → PaaS,用户不再关注操作系统,数据库,中间件等基础软件。
从 PaaS → BaaS/FaaS, 用户可以很少甚至不用关注 backend,app 可以简化为一个单页面程序。
可以说,Serverless 是云计算发展到一定阶段的必然产物,云计算作为普惠科技,发展到最后一定是绿色科技(最大程度利用资源,减少空闲资源浪费)、大众科技(成本低,包括学习成本及使用成本)的产品,而 Serverless 将很好的诠释这些!
Serverless/FaaS 模型
Serverless 是基于事件驱动的编程范型,其底层的计算平台一般为轻量计算,比如容器计算 Docker。
针对该模型本文不再赘述,下面以 AWS Lambda 及阿里云函数计算为例,简单介绍该模型。
AWS Lambda
大致流程如下:
- UI 驱动,通过模拟鼠标点击触发事件;
- 当触发事件增多时,lambda 实例自动扩容;
- 当触发事件减少时,lambda 实例自动缩容。
阿里云函数计算
流程大致如下:
- UI/Event/Message Driven 触发事件;
- 用户 Function 会 package 为一个 docker 镜像;
- 事件调度系统配合 Docker 集群运行 Docker 容器来执行 Function
Serverless 价值与影响
低成本
- 运营成本,Serverless 将用户的服务器、数据库、中间件委托于 BaaS/FaaS,用户将不再参与基础设施及软件的维护,尤其在大规模的集群运营上成本大幅度降低;
- 开发成本,对比 IaaS 或者 PaaS 平台的服务器或者操作系统,Serverless 的架构中,用户操作的是服务化的组件比如存储服务,授权服务等,可以缩短开发周期,降低开发难度。
真正的按需计费
Serverless/FaaS 区别于 IaaS/PaaS 预先分配计算资源的计费方式,其计费方式通常是按请求次数及运行时间,一方面可以最大程度利用资源,另一方面真正的按需计费降低用户的资源成本。
高扩展
Serverless 架构一个显而易见的优点即“横向扩展是完全自动的、有弹性的、且由服务提供者所管理”。
“绿色”计算
据统计,商业和企业数据中心的典型服务器仅提供 5%~15% 的平均最大处理能力的输出,本质上这是对社会资源的一种浪费。而在 Serverless 架构下,提供商将提供更细力度的计算能力,最大限度满足实时需求,资源利用率将大幅度提升,可以认为相对 IaaS 与 PaaS,Serverless/FaaS 是一种“绿色”计算。
NoOps
运维的发展经历了人肉运维、自动化运维、DevOps、AiOps 等,而 Serverless 带来一种新的运维模式,这种模式下用户需要管理的只有 Code 可以认为 NoOps。
Serverless 应用场景
事件驱动以及响应式架构
- IoT 物联网场景中低频请求
- 请求对及时响应需求不够
- 固定时间触发计算资源利用低的业务
流量突发场景
- 比如短时间大流量视频转码
- 短周期内的流量峰值
- 跨云与混合云场
- 边缘计算
- 其它 …
Serverless 未来的一些思考
细粒度的计算资源
目前主流的 Serverless/FaaS 技术底层的计算环境通常是容器比如 Docker,容器技术是一种比硬件虚拟化更轻量的实现,用户可以在虚拟机上运行大量的容器,可以更大程度的利用计算资源。
而 Serverless 的需求可能是更细粒度的计算资源,比如最近华为发布的 CCI 产品容器的规格已经支持千分之一核,相信千分之一核只是开始,未来 Serverless 在细粒度资源使用上将发挥无限可能。
统一的容器调度模型
从当前 Serverless/FaaS 及容器生态的发展来看,容器基本都是运行在云主机之上比如 aws 的 ec2,阿里云的 ecs。
由于云厂商实现方式及不同产品的差异性,容器的调度框架选择不尽相同,比如有的厂商其 Serverless 产品是基于 Kubernetes 管理云主机集群进行容器编排及调度(比如华为的 CCI),而有的产品如阿里云的函数计算产品是基于自研的 Agent 进行容器调度。那么为什么没有一种产品可以为不同的 Serverless 服务提供通用的容器调度能力呢?
生态圈多样化
Serverless 的发展必然会带动其周边生态的完善,比如 BaaS 及 FaaS 产品的形态将多样化输出,举个例子:
Serverless 架构下用户的 Code 是没有服务端的,而这些服务将由云厂商以 BaaS 的服务形态提供,随着 Serverless 的发展,必然会催生多样化的 BaaS 服务。
产品抽象输出
Serverless 是云计算普惠科技的重磅技术!Serverless 的出现将开发者从复杂的硬件及软件环境中解脱出来,未来可以想象 Serverless 的产品将会以更加简单的方式呈现给用户。举个例子:大家熟知的乐高积木,不同的小零件按照不同的方式组装,最终得到的作品是多样化的。
而 Serverless 天生具备这种优势,可以想象如果 Function 以服务化的方式抽象,开发者开发一个 Cloud App 需要做的事情就是在无数的 Function 里面挑选自己需要的“积木”,然后通过一种可视化的工具进行 ” 积木 ” 组合!
二、Serverless Container
前文讲了一些 Serverless 生态的概念及现状,从当前主流的 Serverless/FaaS 框架,如 AWS Lambda、IBM OpenWhisk、Iron.io、阿里云函数计算分析来看,其底层的计算资源通常是 Docker 容器。可以认为 Serverless 构建于容器 (Docker) 之上!
什么是 Serverless Container
Serverless Container(无服务器容器),意味着用户不再需要关注容器集群和服务器,只需关注 Docker 容器或者 Docker Image 即可。
通过分析业界主流的的 Serverless Container 产品如 AWS Fargate,Azure ACI,华为 CCI,可以看出:
- Serverless Container 提供了更为简单的体验,用户不再需要理解容器编排技术如 K8s,Swarm;
- Serverless Container 提供了更细粒度的的能力,比如微核粒度的 CPU 资源和 MB 粒度的内存资源;
- Serverless Container 提供了将容器作为基础计算单元的思路。
Serverless Container VS Kubernets
Kuberntes (K8s) 是谷歌开源的容器管理系统,类似的产品还有 Docker Swarm、Apache Mesos。这些优秀的集群管理系统,尤其是 K8s 已经在生成得到了充分验证,从使用角度来说,K8s 需要用户具备容器及容器编排、集群管理等多方面的专业知识,而 Serverless Container 对用户屏蔽了容器集群管理,用户使用起来将更简单!
结论:Serverless Container 在容器产品形态上是高于 Kubernetes 的,事实上大部分的 Serverless Container 产品都基于或者兼容 Kubernetes。
Serverless Container VS Serverless/FaaS
根据上文的分析:
- Serverless Container 对用户提供的是一种容器计算资源,用户不需要关心容器集群,只需要定制 vCpu、mem 及 Docker Image;
- Serverless/FaaS 提供的是一种服务化的计算能力,用户同样不用关心计算集群,只需指定 vCpu,mem 及 Code。
结论:FaaS 及 Serverless Container 的底层计算资源都是 Docker 容器!
本文作者:杨泽强(竹涧)
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