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当我们在聊-Serverless-时你应该知道这些

jiezi

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：

  1. 介绍 Serverless 的概念，历史及其现状与未来的思考；
  2. 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：

  1. UI 驱动，通过模拟鼠标点击触发事件；
  2. 当触发事件增多时，lambda 实例自动扩容；
  3. 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：

  1. UI/Event/Message Driven 触发事件；
  2. 用户 Function 会 package 为一个 docker 镜像；
  3. 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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