浅谈Serverless

在过去的十多年里，云计算的发展更新换代，经历了多个阶段，传统的分类方式有三种。

IaaS

Infrastructure as a Service

基础设施即服务

指的是把基础设施（如服务器、网络、存储等）作为服务提供给客户。客户向云服务厂商申请计算资源，在上面部署自己的服务。使用IaaS，可以降低基础设施成本，客户不用自己运维物理机，而是按使用时长租赁虚拟机；可以满足扩展性，不必预先采购大批基础设施，而是通过云服务厂商快速获取机器；同时节省了采购机器、运输机器、安装机器的时间成本。

PaaS

Platform as a Service

平台即服务

指的是由云服务厂商提供操作系统的安装、监控等功能，客户只需要开发、部署自己的应用，不必接触底层的操作系统。通常，云服务厂商还提供常用的中间件，如负载均衡、数据库、消息队列、监控等，方便客户使用。

SaaS

Software as a Service

软件即服务

指的是由云服务厂商提供一个应用程序，客户可以直接运行使用。例如各种应用程序、Web服务都属于SaaS服务的范畴。

除了上面三种传统的分类方式，FaaS、BaaS等方式在近年来也比较流行。而Serverless这一名词，最早是在2012年，由Iron公司提出。2014年，亚马逊推出AWS Lambda，把Serverless真正带入人们的视野，被大家所熟知。之后，微软、谷歌、IBM都先后推出自己的Serverless产品。国内，阿里云、腾讯云、华为云也先后推出自己的Serverless平台。现在Serverless已经成为各大云服务厂商的标配。

Serverless，全称是Serverless Computing，无服务器运算。但Serverless实际上并不是不需要服务器，其less的含义，是客户不用关心，不用去管理服务器的意思。它是将计算资源作为服务，而不是服务器的概念出现。

Serverless的基本理念是，让客户将精力集中于业务逻辑开发上。使用Serverless，客户不需要关注基础设施的建设管理，服务器的扩展，失败容错等问题。

Serverless将服务器管理、操作系统管理、基础软件的部署运维等工作全权托管给云服务厂商，由云服务厂商提供一个Serverless平台，相当于客户和服务器间增加了一个抽象层。客户不需要聚焦于服务器服务的管理，只需要聚焦业务逻辑的开发，把代码部署到Serverless平台上。

Serverless平台根据请求的实际情况，进行资源分配，并提供弹性伸缩能力，客户不需要关心资源够不够用的问题。

Serverless目前没有很明确的定义，云服务厂商大多采用FaaS（Function as a Service，函数即服务）和BaaS（Backend as a Service，后端即服务）的方式来提供服务。

Serverless软件架构图

Serverless的客户，可以直接把代码部署到Serverless计算平台上，无需进行资源购买和环境部署。

Serverless计算平台提供了应用程序的执行环境，为应用程序提供高可用、弹性、可靠的计算能力。通过FaaS计算平台，开发人员可以将一个大应用拆分为一个个相对独立的业务单元，然后通过事件触发的方式，将各个业务单元串接起来，从而实现整个业务流程。通过云服务厂商提供的FaaS平台，开发人员可以快速实现业务开发。

BaaS将云端能力进行封装，屏蔽服务的复杂细节，为应用程序提供服务化的后端能力，比如对象存储、数据库、消息队列、权限管理等能力。开发人员只需要通过简单的API或SDK调用，即可使用相应的服务能力。开发者的应用程序可以使用BaaS提供的后端服务进行交互，构成完整的Serverless架构，用最简单的方式让业务快速落地。

FaaS主要支持事件触发的计算形式。通过HTTP请求，或者云服务厂商提供的组件调用，可以触发访问业务代码。Serverless平台根据客户的请求，提供负载均衡、弹性伸缩、高可用等最佳实践，将这些最佳实践对客户透明化，客户不用去关心后台资源的调度问题，降低开发和运营成本。

Serverless的主要特点：

聚焦业务

客户只需要聚焦业务逻辑，无需关注资源的管理，还可以使用云服务厂商提供的丰富的后端服务，减少开发周期。

按需弹性

业务流量有比较明显的高峰和低谷，或者业务有临时的大流量需求的时候，客户无需对资源进行预估，平台能够根据请求的实际情况，及时且稳定的负责资源的弹性伸缩，扩展性强。

按需付费

按实际资源使用量进行收费，客户不需要支付固定数额的存储或带宽，没有流量则没有费用。

可维护性高

客户无需管理服务器，由平台提供服务器的管理、故障自动识别、自动剔除等能力，降低客户的运营复杂度。

安全性高

抗攻击等工作可以交由经验丰富的云服务厂商来提供。

Serverless已有多种应用场景，无论是后台服务，还是Rest API都可以部署到Serverless平台上。

下面介绍一下Serverless在音视频处理方面的一个用例。

在视频应用的场景下，用户上传的音视频文件总量大，上传频率有高峰和低谷，对音视频处理系统的实时性和并发能力都有较高的要求。同时，一份视频文件通常需要进行不同清晰度的处理，以满足不同场景下的用户需求。

传统的方式，客户要实现音视频处理的能力，需要完成基础资源的购买和部署，自行实现音视频文件的存储、转码计算能力的开发，需要实现访问控制，负载均衡，监控管理等各个方面的内容，还需要预留足够多的计算资源，以满足高峰时期的计算需求。

使用Serverless平台，客户可以将系统设计如下：

在Serverless平台中，客户可以编写自定义的业务逻辑，对音视频文件进行逻辑处理。

客户可以使用云服务厂商提供的对象存储能力，存储音视频文件。同时，配置对象存储的触发器，当音视频文件被上传、更新、删除时，将自动触发客户的应用程序，完成相应的逻辑处理，包括视频的各分辨率转码、音频转码、视频截图、视频转动图等功能。客户也可以使用接口直接触发相应的业务功能。

客户可以使用Serverless平台提供的日志管理、监控告警等能力，不需要额外关注旁路功能的建设。甚至，客户可以进一步使用平台提供的音视频处理能力，不需要关心具体的音视频处理算法，业务代码本身只需要提供简单的逻辑处理能力。

客户可以把音视频处理的结果存储到对象存储服务中，方便其用户对媒体资源的访问。

使用Serverless平台提供的能力，客户将业务逻辑中与业务不相关的工作剥离出去，由云平台厂商来完成，客户只需要关注核心的业务逻辑，可以显著提升开发效率，快速迭代上线。

Serverless架构是目前比较热门的一种架构方式，但是并不是所有的服务都适合使用Serverless。现阶段，Serverless仍面临着很多挑战，我们需要对其进行权衡。

无状态性

要想服务实现弹性伸缩，客户程序需要是无状态的，Serverless不能保证本地数据的持久性，因此不能够使用本地存储的数据。

业务轻量化

要实现彻底的自动扩缩容，需要使应用程序微服务化，把巨型应用拆分成更细粒度的函数来做到轻量化，需要业务做比较大的改造。

启动时延

FaaS在启动的时候可能需要完成初始化，会带来请求的延迟。如果一个应用程序分发和启动耗时很高，就无法做到快速响应，无法跟上业务流量的变化，就不适合使用Serverless。

多客户问题

不同客户的多个软件实例可能在同一台云服务器上运行，可能出现系统健壮性和性能等方面的问题。

排障问题

在Serverless平台进行调试，客户需要频繁的进行程序部署，为程序调试带来一定的难度。同时，Serverless模式下，客户不需要关心服务器，意味着客户看不到服务器了，那么如果系统出现异常，客户不能登录服务器进行排障，只能通过云服务商提供的排查诊断工具，对问题诊断带来一定的难度。