云原生架构相关技术_3.无服务器技术

1.技术特点

1.1面向特定领域的后端云服务（BaaS） 

        随着以Kubernetes为代表的云原生技术成为云计算的容器界面，Kubernetes成为云计算的新一代操作系统。面向特定领域的后端云服务（BaaS）则是这个操作系统上的服务API，存储、数据库、中间件、大数据、AI等领域的大量产品与技术都开始提供全托管的云形态服务，如今越来越多用户已习惯使用云服务，而不是自己搭建存储系统、部署数据库软件。

 1.2无服务器技术（Serverless）

        当这些BaaS云服务日趋完善时，无服务器技术（Serverless）因为屏蔽了服务器的各种运维复杂度，让开发人员可以将更多精力用于业务逻辑设计与实现，而逐渐成为云原生主流技术之一。Serverless计算包含以下特征：

        （1）全托管的计算服务，客户只需要编写代码构建应用，无需关注同质化的、负担繁重的基于服务器等基础设施的开发、运维、安全、高可用等工作；

        （2）通用性，结合云BaaSAPI的能力，能够支撑云上所有重要类型的应用；

        （3）自动弹性伸缩，让用户无需为资源使用提前进行容量规划；

        （4）按量计费，让企业使用成本得有效降低，无需为闲置资源付费。 

1.3函数计算（FaaS) 

        函数计算（Function as a Service，FaaS）是Serverless中最具代表性的产品形态。通过把应用逻辑拆分多个函数，每个函数都通过事件驱动的方式触发执行，例如，当对象存储（OSS）中产生的上传/删除对象等事件，能够自动、可靠地触发FaaS函数处理且每个环节都是弹性和高可用的，客户能够快速实现大规模数据的实时并行处理。同样，通过消息中间件和函数计算的集成，客户可以快速实现大规模消息的实时处理。

        目前函数计算这种Serverless形态在普及方面仍存在一定困难，例如：

        （1）函数编程以事件驱动方式执行，这在应用架构、开发习惯方面，以及研发交付流程上都会有比较大的改变。

        （2）函数编程的生态仍不够成熟，应用开发者和企业内部的研发流程需要重新适配。

        （3）细颗粒度的函数运行也引发了新技术挑战，比如冷启动会导致应用响应延迟，按需建立数据库连接成本高等。

        针对这些情况，在Serverless计算中又诞生出更多其他形式的服务形态，典型的就是和容器技术进行融合创新，通过良好的可移植性，容器化的应用能够无差别的运行在开发机、自建机房以及公有云环境中；基于容器工具链能够加快解决Serverless的交付。如案例云提供了弹性容器实例(ECI）以及更上层的Serverless引擎（SAE），Google提供了CloudRun服务，这都帮助用户专注于容器化应用构建，而无须关心基础设施的管理成本。

2.技术关注点

2.1计算资源弹性调度

         为了实现精准、实时的实例伸缩和放置，必须把应用负载的特征作为资源调度依据，使用“白盒”调度策略，由Serverless平台负责管理应用所需的计算资源。平台要能够识别应用特征，在负载快速上升时，及时扩容计算资源，保证应用性能稳定；在负载下降时，及时回收计算资源，加快资源在不同租户函数间的流转，提高数据中心利用率。

2.2负载均衡和流控

         资源调度服务是|Serverless系统的关键链路。为了支撑每秒近百万次的资源调度请求，系统需要对资源调度服务的负载进行分片，横向扩展到多台机器上，避免单点瓶颈。分片管理器通过监控整个集群的分片和服务器负载情况，执行分片的迁移、分裂、合并操作，从而实现集群处理能力的横向扩展和负载均衡。

        在多租户环境下，流量隔离控制是保证服务质量的关键。由于用户是按实际使用的资源付费，因此计算资源要通过被不同用户的不同应用共享来降低系统成本。这就需要系统具备出色的隔离能力，避免应用相互干扰。

2.3安全性 

         Serverless计算平台的定位是通用计算服务，要能执行任意用户代码，因此安全是不可逾越的底线。系统应从权限管理、网络安全、数据安全、运行时安全等各个维度全面保障应用的安全性。轻量安全容器等新的虚拟化技术实现了更小的资源隔离粒度、更快的启动速度、更小的系统开销，使数据中心的资源使用变得更加细粒度和动态化，从而更充分地利用碎片化资源。