收益 or 挑战？Serverless 究竟给前端带来了什么
作者 | 黃子毅（紫益） 阿里前端技術專家
導讀：前端開發者是最早享受到 “Serverless” 好處的群體，因為瀏覽器就是一個開箱即用、甚至無需為計算付費的環境！Serverless 把前端開發體驗帶入了后端，利用 FaaS 與 BaaS 打造一套開箱即用的后端開發環境。本文作者將從前端角度出發，為你講述 Serverless 帶來的收益及挑戰。
引言
Serverless 是一種 “無服務器架構”，讓用戶無需關心程序運行環境、資源及數量，只要將精力 Focus 到業務邏輯上的技術。
現在公司已經實現 DevOps 化，正在向 Serverless 邁進，而為什么前端要關注 Serverless？
對業務前端同學：
對一個自由開發者：
前端框架總是帶入后端思維，而 Serverless 則是把前端思維帶入了后端運維。
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前端開發者其實是最早享受到 “Serverless” 好處的群體。他們不需要擁有自己的服務，甚至不需要自己的瀏覽器，就可以讓自己的 JS 代碼均勻、負載均衡的運行在每一個用戶的電腦中。
而每個用戶的瀏覽器，就像現在最時髦、最成熟的 Serverless 集群，從遠程加載 JS 代碼開始冷啟動，甚至在冷啟動上也是卓越領先的：利用 JIT 加速讓代碼實現毫秒級別的冷啟動。不僅如此，瀏覽器還實現了 BaaS 服務的完美環境，我們可以調用任何函數獲取用戶的 Cookie、環境信息、本地數據庫服務，而無需關心用戶用的是什么電腦，連接了怎樣的網絡，甚至硬盤的大小。
這就是 Serverless 理念。通過 FaaS（函數即服務）與 BaaS（后臺即服務）企圖在服務端制造前端開發者習以為常的開發環境，所以前端開發者應該更能理解 Serverless 帶來的好處。
精讀
FaaS（函數即服務） BaaS（后臺即服務） 可以稱為一個完整的 Serverless 的實現。除此之外，還有 PaaS（平臺即服務）的概念。而通常平臺環境都通過容器技術實現，最終都為了達到 NoOps（無人運維），或者至少 DevOps（開發&運維）。
簡單介紹一下這幾個名詞，防止大家被繞暈：
- FaaS - Function as a service
函數即服務，每一個函數都是一個服務，函數可以由任何語言編寫，除此之外不需要關心任何運維細節，比如：計算資源、彈性擴容，而且可以按量計費，且支持事件驅動。業界大云廠商都支持 FaaS，各自都有一套工作臺、或者可視化工作流來管理這些函數。
- BaaS - Backend as a service
后端及服務，就是集成了許多中間件技術，可以無視環境調用服務，比如數據即服務（數據庫服務），緩存服務等。雖然下面還有很多 XAAS，但組成 Serverless 概念的只有 FaaS BaaS。
- PaaS - Platform as a service
平臺即服務，用戶只要上傳源代碼就可以自動持續集成并享受高可用服務，如果速度足夠快，可以認為是類似 Serverless。但隨著以 Docker 為代表的容器技術興起，以容器為粒度的 PaaS 部署逐漸成為主流，是最常用的應用部署方式。比如中間件、數據庫、操作系統等。
- DaaS - Data as a service
數據即服務，將數據采集、治理、聚合、服務打包起來提供出去。DaaS 服務可以應用 Serverless 的架構。
- IaaS - Infrastructure as a Service
基礎設施即服務，比如計算機存儲、網絡、服務器等基建設施以服務的方式提供。
- SaaS - Software as a Service
軟件即服務，比如 ERP、CRM、郵箱服務等，以軟件為粒度提供服務。
- 容器
容器就是隔離了物理環境的虛擬程序執行環境，而且環境可被描述、遷移，比較熱門的容器技術是 Docker。
隨著容器數量增多，就出現了管理容器集群的技術，比較有名的容器編排平臺是 Kubernetes。容器技術是 Serverless 架構實現的一種選擇，也是實現的基礎。
- NoOps
就是無人運維，比較理想主義，也許要借助 AI 的能力才能實現完全無人運維。
無人運維不代表 Serverless，Serverless 可能也需要人運維（至少現在），只是開發者不再需要關心環境。
- DevOps
筆者覺得可以理解為 “開發即運維”，畢竟出了事情，開發要被問責，而一個成熟的 DevOps 體系可以讓更多的開發者承擔 OP 的職責，或者與 OP 更密切的合作。
回到 Serverless，未來后端開發的體驗可能與前端相似：不需要關心代碼運行在哪臺服務器（瀏覽器）、無需關心服務器環境（瀏覽器版本）、不用擔心負載均衡（前端從未擔心過）、中間件服務隨時調用（LocalStorage、Service Worker）。
前端同學對 Serverless 應該尤為激動。就拿筆者親身經歷舉例吧。
從做一款游戲說起
筆者非常迷戀養成類游戲，養成游戲最常見的就是資源建造、收集，或者掛機時計算資源的讀秒規則。筆者在開發游戲的時候，最初是將客戶端代碼與服務端代碼完全分成兩套實現的：
// ... UI 部分，畫出一個倒計時伐木場建造進度條 const currentTime = await requestBuildingProcess(); const leftTime = new Date().getTime() - currentTime; // ... 繼續倒計時讀條 // 讀條完畢后，每小時木頭產量 100，更新到客戶端計時器 store.woodIncrement = 100;為了游戲體驗，用戶可以在不刷新瀏覽器的情況下，看到伐木場建造進度的讀條，以及“嘭”一下建造完畢，并且發現每秒鐘多獲得了 100 點木材！但是當伐木場建造完成前、完成時、完成后的任意時間點刷新瀏覽器，都要保持邏輯的統一，而且數據需要在后端離線計算。 此時就要寫后端代碼了：
// 每次登陸時，校驗當前登陸 const currentTime = new Date().getTime() // 獲取伐木場當前狀態 if ( /* 建造中 */) {// 返回給客戶端當前時間const leftTime = building.startTime - currentTimeres.body = leftTime } else {// 建造完畢store.woodIncrement = 100 }很快，建筑的種類多了起來，不同的狀態、等級產量都不同，前后端分開維護成本會越來越大，我們需要做配置同步。
配置同步
為了做前后端配置同步，可以將配置單獨托管起來前后端共用，比如新建一個配置文件，專門存儲游戲信息：
export const buildings = {wood: {name: "..",maxLevel: 100,increamentPerLevel: 50,initIncreament: 100}/* .. and so on .. */ };這雖然復用了配置，但前后端都有一些共同的邏輯可以復用，比如根據建筑建造時間判斷建筑狀態，判斷 N 秒后建筑的產量等等。 而 Serverless 帶來了進一步優化的空間。
在 Serverless 環境下做游戲
試想一下，可以在服務器以函數粒度執行代碼，我們可以這樣抽象游戲邏輯：
// 根據建筑建造時間判斷建筑狀態 export const getBuildingStatusByTime = (instanceId: number, time: number) => {/**/ }; // 判斷建筑生產量 export const getBuildingProduction = (instanceId: number, lastTime: number) => {const status = getBuildingStatusByTime(instanceId, new Date().getTime());switch (status) {case "building":return 0;case "finished":// 根據 （當前時間 - 上次打開時間）* 每秒產量得到總產量return; /**/} }; // 前端 UI 層，每隔一秒調用一次 getBuildingProduction 函數，及時更新生產數據 // 前端入口函數 export const frontendMain = () => {/**/ }; // 后端 根據每次打開時間，調用一次 getBuildingProduction 函數并入庫 // 后端入口函數 export const backendMain = () => {/**/ };利用 PaaS 服務，將前后端邏輯寫在一起，將 getBuildingProduction 函數片段上傳至 FaaS 服務，這樣就可以同時共享前后端邏輯了！
在文件夾視圖下，可以做如下結構規劃：
. ├── client # 前端入口 ├── server # 后端入口 ├── common # 共享工具函數，可以包含 80% 的通用游戲邏輯也許有人會問：前后端共享代碼不止有 Serverless 才能做到。
的確如此，如果代碼抽象足夠好，有成熟的工程方案支持，是可以將一份代碼分別導出到瀏覽器與服務器的。但 Serverless 基于函數粒度功能更契合前后端復用代碼的理念，它的出現可能會推動更廣泛的前后端代碼復用，這雖然不是新發明，但足夠稱為一個偉大的改變。
前后端的視角
- 對于前端開發者而言，會發現后臺服務變簡單了；
- 對于后端開發者而言，發現服務做厚了，面臨的挑戰更多了。
更簡單的后臺服務
傳統 ECS 服務器在租賃時，CentOS 與 AliyunOS 的環境選擇就足夠讓人煩惱。對個人開發者而言，我們要搭建一個完整的持續集成服務是很困難的，而且面臨的選擇很多，讓人眼花繚亂：
- 可以在服務器安裝數據庫等服務，本地直聯服務器的數據庫進行開發；
- 可以本地安裝 Docker 連接本地數據庫服務，將環境打包成鏡像整體部署到服務器；
- 將前后端代碼分離，前端代碼在本地開發，服務端代碼在服務器開發。
甚至服務器的穩定性，需要 PM2 等工具進行管理。當服務器面臨攻擊、重啟、磁盤故障時，打開復雜的工作臺或登陸 Shell 后一通操作才能恢復。這怎么讓人專心把精力放在要做的事情上呢？
Serverless 解決了這個問題，因為我們要上傳的只是一個代碼片段，不再需要面對服務器、系統環境、資源等環境問題，外部服務也有封裝好的 BaaS 體系支持。
實際上在 Serverless 出來之前，就有許多后端團隊利用 FaaS 理念簡化開發流程。
為了減少寫后端業務邏輯時，環境、部署問題的干擾，許多團隊會將業務邏輯抽象成一個個區塊（Block），對應到代碼片段或 Blockly，這些區塊可以獨立維護、發布，最后將這些代碼片段注入到主程序中，或動態加載。如果習慣了這種開發方式，那也更容易接受 Serverless。
更厚的后臺服務
站在后臺角度，事情就變得比較復雜了。相對于提供簡單的服務器和容器，現在要對用戶屏蔽執行環境，將服務做得更厚。
筆者通過一些文章了解到，Serverless 的推行還面臨著如下一些挑戰：
- Serverless 各廠商實現種類很多，想讓業務做到多云部署，需要抹平差異；
- 成熟的 PaaS 服務其實是偽 Serverless，后續該如何標準化；
- FaaS 冷啟動需要重新加載代碼、動態分配資源，導致冷啟動速度很慢，除了預熱，還需要經濟的優化方式；
- 對于高并發（比如雙 11 秒殺）場景的應用，無需容量評估是很危險的事情，但如果真能做到完全彈性化，就省去了煩惱的容量評估；
- 存量應用如何遷移。業界的 Serverless 服務廠商大部分都沒有解決存量應用遷移的問題；
- Serverless 的特性導致了無狀態，而復雜的互聯網應用都是有狀態的，因此挑戰在不改變開發習慣的情況下支持狀態。
所幸的是，這些問題都已經在積極處理中，而且不少有了已經落地的解決方案。
Serverless 給后臺帶來的好處遠比面臨的挑戰多：
- 推進前后端一體化。進一步降低 Node 寫服務端代碼的門檻，免除應用運營的學習成本。筆者曾經遇到過自己申請的數據庫服務被遷移到其他機房而導致的應用服務中斷，以后再也不需要擔心了，因為數據庫作為 BaaS 服務，是不需要關心在哪部署，是否跨機房，以及如何做遷移的；
- 提高資源利用效率。杜絕應用獨占資源，換成按需加載必然能減少不必要的資源消耗，而且將服務均攤到集群的每一臺機器，拉平集群的 CPU 水位；
- 降低云平臺使用門檻。無需運維，靈活拓展，按價值服務，高可用，這些能力在吸引更多客戶的同時，完全按需計費的特性也減少了用戶開銷，達到雙贏。
利用 Serverless 嘗試服務開放
筆者在公司負責一個大型 BI 分析平臺建設，BI 分析平臺的底層能力之一就是可視化搭建。
那么可視化搭建能力該如何開放呢？現在比較容易做到的是組件開放，畢竟前端可以與后端設計相對解耦，利用 AMD 加載體系也比較成熟。
現在遇到的一個挑戰就是后端能力開放，因為當對取數能力有定制要求時，可能需要定制后端數據處理的邏輯。目前能做到的是利用 maven3、jdk7 搭建本地開發環境測試，如果想上線，還需要后端同學的協助。
如果后端搭建一個特有的 Serverless BaaS 服務，那么就可以像前端組件一樣進行線上 Coding、調試，甚至灰度發布進行預發測試。現在前端云端開發已經有了不少成熟的探索，Serverless 可以統一前后端代碼在云端開發的體驗，而不需要關心環境。
Serverless 應用架構設計
看了一些 Serverless 應用架構圖，發現大部分業務都可以套用這樣一張架構圖：
- 將業務函數抽象成一個個 FaaS 函數，將數據庫、緩存、加速等服務抽象成 BaaS 服務；
- 上層提供 Restful 或事件觸發機制調用，對應到不同的端（PC、移動端）；
- 想要拓展平臺能力，只要在端上做開放（組件接入）與 FaaS 服務做開放（后端接入）即可。
收益與挑戰
Serverless 帶來的收益與挑戰并存，本文站在前端角度聊一聊。
收益一：前端更 Focus 在前端體驗技術，而不需要具備太多應用管理知識。
最近看了很多前端前輩寫的總結文，最大的體會就是回憶 “前端在這幾年到底起到了什么作用”。我們往往會夸大自己的存在感，其實前端存在的意義就是解決人機交互問題，大部分場景下，都是一種錦上添花的作用，而不是必須。
回憶你最自豪的工作經歷，可能是掌握了 Node 應用的運維知識、前端工程體系建設、研發效能優化、標準規范制定等，但真正對業務起效的部分，恰恰是你覺得寫得最不值得一提的業務代碼。前端花了太多的時間在周邊技術上，而減少了很多對業務、交互的思考。
即便是大公司，也難以招到既熟練使用 Nodejs，又具備豐富運維知識的人，同時還要求他前端技術精湛，對業務理解深刻，魚和熊掌幾乎不可兼得。
Serverless 可以有效解決這個問題，前端同學只需要會寫 JS 代碼而無需掌握任何運維知識，就可以快速實現自己的整套想法。
誠然，了解服務端知識是有必要的，但站在合理分工的角度，前端就應該 focus 在前端技術上。前端的核心競爭力或者帶來的業務價值，并不會隨著了解多一些運維知識而得到補充，相反，這會吞噬掉我們本可以帶來更多業務價值的時間。
語言的進化、瀏覽器的進化、服務器的進化，都是從復雜到簡單，底層到封裝的過程，而 Serverless 是后端 運維作為一個整體的進一步封裝的過程。
收益二：邏輯編排帶來的代碼高度復用、可維護，拓展 云 端 的能力。
云 端 是前端開發的下個形態，提供強大的云編碼能力，或者通過插件將端打造為類似云的開發環境。其最大好處就是屏蔽前端開發環境細節，理念與 Serverless 類似。
之前有不少團隊嘗試過利用 GraphQL 讓接口 “更有彈性”，而 Serverless 則是更徹底的方案。
我自己的團隊就嘗試過 GraphQL 方案，但由于業務非常復雜，難以用標準的模型描述所有場景的需求，因此不適合使用 GraphQL。恰恰是一套基于 Blockly 的可視化后端開發平臺堅持了下來，而且取得了驚人的開發提效。這套 Blockly 通用化抽象后幾乎可以由 Serverless 來代替。所以 Serverless 可以解決復雜場景下后端研發提效的問題。
Serverless 在融合了云端開發后，就可以通過邏輯編排進一步可視化調整函數執行順序、依賴關系。
筆者之前在百度廣告數據處理團隊使用過這種平臺計算離線日志，每個 MapReduce 計算節點經過可視化后，就可以輕松看出故障時哪個節點在阻塞，還可以看到最長執行鏈路，并為每個節點重新分配執行權重。即便邏輯編排不能解決開發的所有痛點，但在某個具體業務場景下一定可以大有作為。
挑戰一：Serverless 可以完全取消前端轉后端的門檻？
前端同學寫 Node 代碼最容易犯的毛病就是內存溢出。
瀏覽器 Tab 天然是一個用完即關的場景，UI 組件與邏輯創建與銷毀也非常頻繁，因此前端同學很少，也不太需要關心 GC 問題。而 GC 在后端開發場景中是一個早已養成的習慣，因此 Nodejs 程序緩存溢出是大家最關注的問題。
Serverless 應用是動態加載，長時間不用就會釋放的，因此一般來說不需要太擔心 GC 的問題，就算內存溢出，在內存被占滿前可能已經進程被釋放，或者被監測到異常強制 Kill 掉。
但畢竟 FaaS 函數的加載與釋放完全是由云端控制的，一個常用的函數長時間不卸載也是有可能的，因此 FaaS 函數還是要注意控制副作用。
所以 Serverless 雖然抹平了運維環境，但服務端基本知識還需要了解，必須意識到代碼跑在前端還是后端。
挑戰二：性能問題
Serverless 的冷啟動會導致性能問題，而讓業務方主動關心程序的執行頻率或者性能要求，再開啟預熱服務又重新將研發拖入了運維的深淵中。
即便是業界最成熟的亞馬遜 Serverless 云服務，也無法做到業務完全不關心調用頻率，就可以輕松應付秒殺場景。
因此目前 Serverless 可能更適合結合合適的場景使用，而不是任何應用都強行套用 Serverless。
雖然可以通過定期運行 FaaS 服務來保證程序一直 Online，但筆者認為這還是違背了 Serverless 的理念。
挑戰三：如何保證代碼可遷移性
有一張很經典的 Serverless 定位描述圖：
網絡、存儲、服務、虛擬家、操作系統、中間件、運行時、數據都不需要關心了，甚至連應用層都只需要關心其中函數部分，而不需要關心其他比如啟動、銷毀部分。
前面總拿這點當優勢，但也可以反過來認為是個劣勢。 當你的代碼完全依賴某個公有云環境后，你就失去了整體環境的掌控力，甚至代碼都只能在特定的云平臺才能運行。
不同云平臺提供的 BaaS 服務規范可能不同，FaaS 的入口、執行方式也可能不同，想要采用多云部署就必須克服這個問題。
現在許多 Serverless 平臺都在考慮做標準化，但同時也有一些自下而上的工具庫抹平一些差異，比如 Serverless Framework 等。
而我們寫 FaaS 函數時，也盡量將與平臺綁定的入口函數寫得輕一些，將真正的入口放在通用的比如 main 函數中。
總結
Serverless 的價值遠大于挑戰，其理念可以切實解決許多研發效能問題。
但目前 Serverless 發展階段仍處于早期，國內的 Serverless 也處于嘗試階段，而且執行環境存在諸多限制，也就是并沒有完全實現 Serverless 的美好理念，因此如果什么都往上套一定會踩坑。
可能在 3-5 年后，這些坑會被填平，那么你是選擇加入填坑大軍，還是選一個合適的場景使用 Serverless 呢？
“ 阿里巴巴云原生微信公眾號（ID：Alicloudnative）關注微服務、Serverless、容器、Service Mesh等技術領域、聚焦云原生流行技術趨勢、云原生大規模的落地實踐，做最懂云原生開發者的技術公眾號。”
《新程序員》：云原生和全面數字化實踐50位技術專家共同創作，文字、視頻、音頻交互閱讀總結
以上是生活随笔為你收集整理的收益 or 挑战？Serverless 究竟给前端带来了什么的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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