关于云计算-大数据:快速上手-Serverless-入门第一课

一、从云计算到 Serverless

自世界上第一台通用计算机 ENIAC(图左)诞生以来，计算机科学与技术的倒退就从未进行过后退的脚步。2003 年 -2006 年，谷歌先后发表了这三篇十分经典的论文（图右），指明了 HDFS（分布式文件系统）、MapReduce（并行计算）和 HBase（分布式数据库）的技术根底及将来机会，为云计算倒退方向奠定了根底。

所以说从。埃尼阿克到谷歌的 3 篇经典论文，计算机科学与技术的倒退是在一直的后退。而到了云计算时代，能够说计算机科学与技术的倒退是在飞速的后退。

云计算的概念

对于云计算的界定，学术界的和工业界有不同的了解，回顾下云计算的倒退历程：
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1、2006 年，谷歌首席执行官在搜索引擎大会上首次提出云计算的概念；同年亚马逊将其弹性计算能力作为云服务器进行售卖，标记着云计算这种新兴商业模式正式诞生；
2、2008 年，微软公布云计算平台 Windows Azure，尝试将技术和服务托管化、线上化；
3、2009 年，《伯克利云计算白皮书》发表, 文中明确指出云计算的定义：云计算蕴含互联网上的应用服务以及在数据中心提供这些服务的软硬件设施。

明确定义后，伯克利提出了对于云计算瞻望，同时也指出云计算所面临的 10 个问题，如服务的可用性，数据的失落或者数据安全性和可审计性等。

二、Serverless 概念

定义

Serverless 翻译成中文是无服务器，所谓的无服务器并非是说不须要依附服务器等资源，而是说开发者再也不必过多思考服务器的问题，能够更专一在产品代码上，同时计算资源也开始作为服务呈现，而不是作为服务器的概念呈现，Serverless 是一种构建和治理基于微服务架构的残缺流程，容许用户在服务部署级别而不是服务器部署级别来治理用户的利用部署。与传统架构的不同之处在于，它齐全由第三方治理，由事件触发，存在于无状态（Stateless），暂存（可能只存在于一次调用的过程中）在计算容器内，Serverless 部署利用毋庸波及更多的基础设施建设，就能够根本实现主动构建、部署和启动服务。

Serverless 架构

右边是传统意义上来说比拟常见的 web 利用的架构，它是由客户端、服务端、数据库等元素组成。
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以往做此类我的项目时，开发者须要在服务端做很多操作，如购买服务器、思考购买数量、宽带、操作系统、部署在哪几个区、环境、软件等等问题。随后还须要人为对这台服务器的衰弱要实时去监控，一直的去感知。
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而在 Serverless 架构下，开发者只须要关怀咱们的业务代码即可，在我的项目整个的开发、上线、保护过程中，用户并不需要关注服务器层面的保护，也无需为流量的波峰波谷进行运维资源的投入，这一部分将由云厂商来负责；同时在 Serverless 架构下，用户也无需为闲置资源进行额定收入。

Serverless 长处

Serverless 架构领有零服务器运维和闲暇时无计算成本等特点；其交付心智能够体现为将简单留给云厂商，把便捷带给更多开发者。综上所述 Serverless 的劣势能够体现在如下：
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1）降本提效
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云厂商为使用者提供服务器的治理和运维工作，为使用者提供数据库、对象存储等 Baas 服务，让用户将更多的注意力放在本身的业务逻辑上，晋升研发效率，放大我的项目的翻新周期，同时 Serverless 的使用者不必更多的放心本身的服务器运维，基础设施的运维等工作，更不必为这部分有额定的费用收入，无需承当更多的运维工作老本等；Serverless 架构提供了较为欠缺、全面的按量付费模型，使用者只须要依照本人理论应用的资源量付费即可；Serverless 架构在这一层面有较为明确的劣势。
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• 升高运维老本
• 升高人力老本
• 进步研发效率
• 升高翻新周期
• 按量付费、升高收入老本

2）平安、不便、牢靠

把更业余的事件交给更业余的人去做，Serverless 架构将更多服务器运维、平安相干的事件交给云厂商来做，大规模晋升我的项目整体的安全性；同时，Serverless 架构显著比其它架构更简略，因为更多的 Baas 服务都是云厂商提供的，使用者将会治理更少的组件，这意味着 Serverless 的使用者能够更简略更不便的治理我的项目；同时 Serverless 架构领有着弹性能力，即主动伸缩的能力, 该能力能够让我的项目在流量减少的时候，主动进行扩容，在流量升高的时候，主动进行缩容，进而保障整个业务的平安、稳固。业余团队为用户保障平安，保障性能，这使得 Serverless 架构：

• 平安危险更低
• 资源开销更小
• 合乎“绿色”计算思维
• 更加方便管理
• 弹性伸缩，服务更牢靠

总体来说，托管给云厂商之后呢，不仅能够大规模的晋升我的项目整体的安全性和稳定性，Serverless 架构也是显著比其余架构更为简略的。

面临挑战

Serverless 架构尽管呈现多年然而真正步入“元年”并得以疾速倒退的工夫其实很短暂；因而 Serverless 架构拥虽有诸多长处，然而也面临一些艰难和挑战，包含但不限于冷启动问题重大、开发工具不欠缺、厂商锁定等景象。然而近些年 Serverless 架构热度持续上升，人们对它寄予厚望，各个厂商也加大投入，置信目前的问题都是临时的，Serverless 架构会朝着更好用、更易用的方向一直演进。
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Serverless 架构为使用者提供全新的编程范式的同时，当用户在享受 Serverless 带来的第一波技术红利的时候，Serverless 的毛病也逐步地裸露了进去，例如函数的冷启动问题，就是现在颇为严厉且备受关注的问题。因为 Serverless 架构具备弹性伸缩的能力，Serverless 服务的供应商会依据用户服务的流量稳定进行实例的减少或缩减，其示意图如图所示。

以阿里云函数计算为例，当零碎接管到第一个触发函数的事件时，它将启动一个容器来运行代码。如果此时收到了新的事件，而第一个容器仍在解决上一个事件，平台将启动第二个代码实例来解决第二个事件，Serverless 架构的这种主动的零管理水平缩放，将继续到有足够的代码实例来解决所有的工作负载为止。当然，不仅仅是并发状况下会比拟容易触发函数冷启动，在函数的前后两次触发工夫距离超过了实例开释工夫的阈值时，也会触发函数的冷启动，如下图所示。

然而这里就波及一个问题，当新的申请或者说是事件到来时，在狭义上可能呈现以下两种状况：

1. 存在闲暇且能够间接复用的实例: 热启动。
2. 不存在闲暇且能够间接复用的实例: 冷启动。

在本地执行一个函数，通常状况下是环境都曾经筹备得当，每次执行只须要执行函数对应的办法即可，然而 Serverless 架构下并不是，本地与 FaS 的函数调用区别示意图如图所示。

三、典型利用场景

Serverless 架构自提出到当初通过若干年的倒退，曾经在很多畛域中有着十分多的最佳实际，CNcf 总结出一些 Serverless 架构所适宜的场景。

1、实时文件解决
视频利用、社交利用等场景下，用户上传的图片、音视频往往总量大、频率高，对解决零碎的实时性和并发能力都有较高的要求。例如，对于用户上传的图片，能够应用多个函数对其别离解决，包含图片的压缩、格局转换等，以满足不同场景下的需要。

2、数据 ETL 解决
通常要对大数据进行解决，须要搭建 Hadoop 或者 Spark 等相干大数据的框架，同时要有一个解决数据的集群。通过 Serverlesst 技术，只须要将取得到的数据一直的存储到对象存储，并且通过对象存储相干触发器触发数据拆分函数进行相干数据或者工作的拆分，而后再调用相干处理函数，解决实现之后，存储到云数据库中。
函数计算近乎有限扩容的能力能够使用户轻松地进行大容量数据的计算。利用 Serverless 架构能够对源数据并发执行多个 mapper 和 reducer 函数，在短时间内实现工作，整个流程能够简化为以下图中所示；相比传统工作形式，应用 Serverless 架构更能防止资源的闲置节约，从而节省成本。

3、实时数据处理
通过 Serverless 架构所反对的丰盛的事件源，通过事件触发机制，能够通过几行代码和简略的配置对数据进行实时处理，例如: 对对象存储压缩包进行解压、对日志或数据库中的数据进行荡涤、对 MNS 音讯进行自定义生产等。

4、机器学习（AI 推理预测）
在 AI 模型实现训练后，对外提供推理服务时，能够应用 Serverless 架构，通过将数据模型包装在调用函数中，在理论用户申请达到时再运行代码。绝对于传统的推理预测，这样做的益处是无论是函数模块还是后端的 GPU 服务器，以及对接的其余相干的机器学习服务，都是能够进行按量付费以及主动伸缩，从而保障性能的同时也确保了服务的稳固。

5、Web 利用 / 挪动利用后端
Serverless 架构和云厂商所提供的其余云产品进行联合，开发者可能构建可弹性扩大的挪动或 Web 应用程序，轻松创立丰盛的无服务器后端，而且这些程序可在多个数据中心高可用运行，无需在可扩展性、备份冗余方面执行任何管理工作。

6、音视频转码
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在视频利用、社交利用等场景下，用户会上传一些视频，通常上传的视频会进行一些转码，包含转换为不同的清晰度。Serverless 技术与对象存储相干产品组合后，可利用对象存储相干触发器，即上传者将视频上传到对象存储中，触发 Serverless 架构的计算平台 (FaaS 平台) 对其进行解决，解决之后将其从新存储到对象存储中，这个时候其余用户就能够抉择编码后的视频进行播放，还能够抉择不同的清晰度，如图所示。

综上所述，Serverless 架构的典型利用场景更多是由 Serverless 架构的特点决定的。当然，随着工夫的一直推移，Serverless 架构也在一直演进，特点会更加突出，劣势会被补救。

四、Serverless 产品介绍

1、私有云产品
自 Serverless 概念被提出，其从鲜为人知到引人注目经验了数年，Serverless 架构也在飞速发展，在 Serverless 架构中，计算机服务通常由 Faas 平台提供。AWS Lanmbda、Google Cloud Functions、阿里云函数计算等都是有代表性的工业化产品。
CNCF 列出的 Faas 平台
2、阿里云 Serverless
Serverless 架构对底层的技术根底要求很高，而从图中能够看出阿里云对于 Serverless 架构的整体状态是非常欠缺的，并且始终在自建自研的路上一直精进。阿里云 Serverless 产品在阿里巴巴经济体外部曾经实现落地，在淘宝、支付宝、闲鱼、飞猪、钉钉，包含在语雀都有很好的体现。

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函数计算是国内生态最残缺、性能最丰盛的 Serverless 产品，开发者一步上云、一键 Serverless 化将成为事实。上图是阿里云 Serverless 从产品维度的一些剖析，下图则表白了 Serverless 从性能或者架构，底层基础设施，和在计算层面所展示进去的典型业务能力。例如说弹性伸缩、负载平衡、流量管制、高可用部署、版本灰度故障复原等。像在运行时的容器镜像服务，阿里云在去年便已推出，随后 AWS、腾讯等，也都相继推出容器镜像。图中诠释了阿里云 Serverless 是如何通过底层，逐步的向下层建设，让开发者能够更简略、更不便的应用 Serverless 的全过程。

3、开源产品
不仅仅在工业界有诸多厂商一直为 Serverless 架构致力，在开源畛域也有诸多优良的 Serverless 我的项目。包含 OpenWhisk、Fission、Knative 以及 Kubeless 等在内的泛滥优良的开源 Faas 平台都已失去 CNCF 的认可。
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讲师简介：刘宇（江昱）国防科技大学电子信息业余在读博士，阿里云 Serverless 产品经理，阿里云 Serverless 云布道师，CIO 学院特聘讲师。
本文整顿自【Serverless Live 系列直播】9 月 27 日场
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