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Serverless 架构的优点和缺点

Serverless 的优势

在我使用 Serverless Framework 开发 AWS Serverless 应用的过程中,最方便的莫过于,第一次部署和第二次、第三次部署没有什么区别。只需要执行 serverless deploy,几分钟后,我们代码就运行在线上。如果是一个传统的 AWS 应用,我需要 SSH 到我的服务器上部署,这样才能写好我的自动部署脚本。除此,我还需要担忧这个过程中,有哪些用户有使用。

除了,我觉得的部署方便,还有就是价格合理。我的 AWS EC2 实例上运行着我的博客、以及其他的一些网络。然而,我那 PV 只有 500 左右的博客,大部分时间都是在空转。便觉得有些浪费,可是运行才收费的 Serverless 就不会有这样的问题。可以让我大胆地去使用这些服务。当然了,还有其它一些显著的优势。

降低启动成本

当我们作为一家公司开发一个 Web 应用时,在开发的时候,我们需要版本管理服务器、持续集成服务器、测试服务器、应用版本管理仓库等作为基础的服务。线上运行的时候,为了应对大量的请求,我们需要一个好的数据库服务器。当我们的应用面向了普通的用户时,我们需要:

  • 邮件服务,用于发送提醒、注册等服务
  • 短信服务(依国家实名规定),用于注册、登录等用户授权操作

对于大公司而言,这些都是现成的基础设施。可对于新创企业来说,这都是一些启动成本。

减少运营成本

对于初创公司来说,他们没有基础设施,也没有财力,也可能没有能力去建设基础设施。采用云服务往往是最好的选择,可以节省大量的资金。他们可以将注意力放在:创造对用户有价值的产品上。如果一家创业公司采用云服务,而不是自己搭建服务器。那么,他就会拥有更多的时间开发业务功能,而不是关注在这些。只需要为运行时的软件付钱。

而采用函数计算的 Serverless 与云服务器最大的不同之处在于:云服务器需要一直运行,而函数计算是按需计算。按需计算就意味着,在请求到来的时候,才运行函数。没有请求的时候,是不算钱的。

项目初期,其用户数往往是缓慢增长的,而我们在选择服务器的时候,往往会依可能出现的用户来估算。在这个时候,往往会浪费一些不必要的成本。不过,就算用户突然间爆发,Serverless 应用也可以轻松处理。只需要修改一下数据库配置,再重新部署一份。

降低开发成本

一个成功的 Serverless 服务供应商,应该能提供一系列的配套服务。这意味着,你只需要在配置文件上写下,这个数据库的表名,那么我们的数据就会存储到对应的数据库里。甚至于,**如果一个当服务提供者提供一系列的函数计算模板,那么我们只需要写好我们的配置即可。这一系列的东西都可以自动、高效的完成。

在这种情况下,使用某一个云服务,就会调用某一个系统自带的 API 一样简单

当然,将应用设计成无状态应用,对于早期的系统,可能是一种挑战。除此,诸如 AWS 这样庞大的系统,对于新手程序员来说,也不能容易消化掉的一个系统。

实现快速上线

对于一个 Web 项目来说,启动一个项目需要一系列的 hello, world。当我们在本地搭建环境的时候,是一个 hello, world,当我们将程序部署到开发环境时,也是一个部署相关的 hello, world。虽然看上去有些不同,但是总的来说,都是 it works!。

Serverless 在部署上的优势,使得你可以轻松地实现上线。

更快的部署流水线

实际上,Serverless 应用之所以在部署上有优势,是因为其相当于内建自动化部署——我们在开发应用的时候,已经在不断地增强部署功能。

在我们日常的开发中,为了实现自动化部署,我们需要先手动部署,以设计出一个相关无错的部署配置,如 Docker 的 Dockerfile,又或者是 Ansible 的 playbook。除此,我们还需要设计好蓝绿发布等等的功能。

而在函数计算、Serverless 应用里,这些都是由供应商提供的功能。每次我们写完代码,只需要运行一下:sls deploy 就足够了。在诸如 AWS Lambda 的函数计算里,函数一般在上传后几秒钟内,就能做好调用准备。

这就意味着,当我们和日常一样,使用一个模板来开发我们的应用。我们就可以在 Clone 完代码后的几分钟内,完成第一次部署。

唯一的难点,可能是要选用什么配置类型的服务,如选用哪个级别吞吐量的 DynamoDB、哪个内存大小的 Lambda 计算。

更快的开发速度

由于 Serverless 服务提供者,已经准备好了一系列的基础服务。作为开发人员的我们,只需要关注于如何更好去实现业务,而非技术上的一些限制。

服务提供者已经向我们准备,并测试好了这一系列的服务。它们基本上是稳定、可靠的,不会遇上特别大的问题。事实上,当我们拥有足够强大的代码,如使用测试来保证健壮性,那么结合持续集成,我们就可以在 PUSH 代码的时候,直接部署到生产环境。当然,可能不需要这么麻烦,我们只需要添加一个 predeploy 的 hook,在这个 hook 里做一些自动测试的工作,就可以在本地直接发布新的版本。

这个过程里,我们并不需要考虑太多的发布事宜。

系统安全性更高

依我维护我博客的经验来看,要保持服务器一直运行不是一件容易的事。在不经意的时候,总会发现有 Cracker 在攻击你网站。我们需要防范不同类型的攻击,如在我的服务器里一直有黑客在尝试密码登录,可是我的博客的服务器是要密钥才能登录的。在一次神奇的尝试登录攻击后,我的 SSH 守护进程崩溃了。这意味着,我只能从 EC2 后台重启服务器。

有了 Serverless,我不再需要担心有人尝试登录系统,因为我都不知道怎么登录服务器。

我不再需要考虑系统底层安全问题,每次登录 AWS EC2,我总需要更新一遍软件;每当我看到某个软件有漏洞时,如之前的 OpenSSH,我就登录上去看一下版本,更新一下软件。真 TM 费时又费力,还没有一点好处。

唯一需要担心的,可能是有人发起 DDOS 攻击。而根据Could Zombie Toasters DDoS My Serverless Deployment?的计算,每百万的请求,大概是 0.2 刀,每小时 360000000 个请求,也就 72 刀。

适应微服务架构

如我们所见在最近几年里看到的那样,微服务并不没有大量地替换掉单体应用——毕竟使用新的架构来替换旧的系统,在业务上的价值并不大。因此,对于很多企业来说,并没有这样的强烈需求及紧迫性。活着,才是一件更紧迫的事。

而 Serverless 天生就与微服务架构是相辅相成的。一个 Serverless 应用拥有自己的网关、数据库、接口,你可还以使用自己喜欢的语言(受限于服务提供者)来开发服务。换句话来说,在这种情形下,一个 Serverless 可能是一个完美的微服务实例。

在可见的一二年里,Serverless 将替换到某些系统中的一些组件、服务。

自动扩展能力

Serverless 的背后是 诸如 AWS Lambda 这样的 FaaS(Function as a Services)。

对于传统应用来说,要应对更多的请求的方式,就是部署更多的实例。然而,这个时候往往已经来不及了。而对于 FaaS 来说,我们并不需要这么做,FaaS 会自动的扩展。它可以在需要时尽可能多地启动实例副本,而不会发生冗长的部署和配置延迟。

这依赖于我们的服务是无状态的,我们才能次无忌惮地不断运行起新的实例。

Serverless 的问题

作为一个运行时,才启动的应用来说,Serverless 也存在着一个个我们所需要的问题。

不适合长时间运行应用

Serverless 在请求到来时才运行。这意味着,当应用不运行的时候就会进入 “休眠状态”,下次当请求来临时,应用将会需要一个启动时间,即冷启动。这个时候,可以结合 CRON 的方式或者 CloudWatch 来定期唤醒应用。

如果你的应用需要一直长期不间断的运行、处理大量的请求,那么你可能就不适合采用 Serverless 架构。在这种情况下,采用 EC2 这样的云服务器往往是一种更好的选择。因为 EC2 从价格上来说,更加便宜。

引用 Lu Zou 在 《花了 1000G,我终于弄清楚了 Serverless 是什么(上):什么是 Serverless 架构?》上的评论:

> EC2 相当于你买了一辆车,而 Lambda 相当于你租了你一辆车。

长期租车的成本肯定比买车贵,但是你就少掉了一部分的维护成本。因此,这个问题实际上是一个值得深入计算的问题。

完全依赖于第三方服务

是的,当你决定使用某个云服务的时候,也就意味着你可能走了一条不归路。在这种情况下,只能将不重要的 API 放在 Serverless 上。

当你已经有大量的基础设施的时候,Serverless 对于你来说,并不是一个好东西。当我们采用 Serverless 架构的时候,我们就和特别的服务供应商绑定了。我们使用了 AWS 家的服务,那么我们再将服务迁到 Google Cloud 上就没有那么容易了。

我们需要修改一下系列的底层代码,能采取的应对方案,便是建立隔离层。这意味着,在设计应用的时候,就需要:

  • 隔离 API 网关
  • 隔离数据库层,考虑到市面上还没有成熟的 ORM 工具,让你即支持 Firebase,又支持 DynamoDB
  • 等等

这些也将带给我们一些额外的成本,可能带来的问题会比解决的问题多

冷启动时间

如上所说,Serverless 应用存在一个冷启动时间的问题。

据 New Relic 官方博客《Understanding AWS Lambda Performance—How Much Do Cold Starts Really Matter?》称,AWS Lambda 的冷启动时间。

AWS 启动时间

又或者是我之前统计的请求响应时间:

Serverless 请求时间

尽管这个冷启动时间大部分情况下,可以在 50ms 以内。而这是对于 Node.js 应用来说,对于拥有虚拟机的 Java 和 C# 可能就没有那么幸运了。

缺乏调试和开发工具

当我使用 Serverless Framework 的时候,遇到了这样的问题:缺乏调试和开发工具。后来,我发现了 serverless-offline、dynamodb-local 等一系列插件之后,问题有一些改善。

然而,对于日志系统来说,这仍然是一个艰巨的挑战。

每次你调试的时候,你需要一遍又一遍地上传代码。而每次上传的时候,你就好像是在部署服务器。然后 Fuck 了,我并不能总是快速地定位出问题在哪。于是,我修改了一下代码,添加了一行 console.log,然后又一次地部署了下代码。问题解决了,挺好的,我删了一下 console.log,然后又一次地部署了下代码。

后来,我学乖了,找了一个类似于 log4j 这样的可以分级别纪录日志的 Node.js 库 winston。它可以支持 error、warn、info、verbose、debug、silly 六个不同级别的日志。

构建复杂

Serverless 很便宜,但是这并不意味着它很简单。

早先,在知道 AWS Lambda 之后,我本来想进行一些尝试。但是 CloudForamtion 让我觉得太难了,它的配置是如此的复杂,并且难以阅读及编写(JSON 格式)。

考虑到 CloudForamtion 的复杂度,我是在接触了 Serverless Framework 之后,才重新燃起了一些信心。

Serverless Framework 的配置更加简单,采用的是 YAML 格式。在部署的时候,Serverless Framework 会根据我们的配置生成 CloudForamtion 配置。

在那篇《Kinesis Firehose 持久化数据到 S3》想着的数据统计文章里,我们介绍了 Serverless 框架的配置。与一般的 Lambda 配置来说,这里的配置就稍微复杂一些。然而,这也并非是一个真正用于生产的配置。我的意思是,真实的应用场景远远比这复杂。

语言版本落后

在 Node.js 6 出来的时候,AWS Lambda 只支持 Node.js 4.3.2;在 Node.js 9.0 出来的时候,AWS Lambda 支持到 6.10.3。

如下是 AWS Lambda 支持以下运行时版本:

  • Node.js – v4.3.2 和 6.10.3
  • Java - Java 8
  • Python – Python 3.6 和 2.7
  • .NET 内核 – .NET 内核 1.0.1 (C#)

对于 Java 和 Python 来说,他们的版本上可能基本都是够用的,我不知道 C# 怎么样。但是 Node.js 的版本显然是有点老旧的,但是都 Node.js 9.2.0 了。不过,话说来说,这可能与版本帝 Chrome 带来的前端版本潮有一点关系。

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关于作者

Phodal Huang

Developer, Consultant, Writer, Designer

InfoQ社区编辑,CSDN前端博客专家

毕业于西安文理学院电子信息工程专业

长期活跃于开源软件社区 GitHub,专注于物联网和前端领域。

著有《自己动手设计物联网》(电子工业出版社)、曾作为技术专家审阅英国 Packt 出版社的物联网书籍《Learning IoT》、《Smart IoT》等书。

在 GitHub 开源有《Growth:全栈增长工程师指南》等六本电子书,并译有《物联网实战指南》。

联系我: h@phodal.com

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