作者 | 孔德慧（夏莞）? 阿里云函數(shù)計(jì)算開發(fā)工程師

本文整理自《Serverless 技術(shù)公開課》，關(guān)注“Serverless”公眾號，回復(fù)“入門”，即可獲取 Serverless 系列文章 PPT。

什么是函數(shù)計(jì)算？

大家都了解，Serverless 并不是沒有服務(wù)器，而是開發(fā)者不再需要關(guān)心服務(wù)器。下圖是一個應(yīng)用從開發(fā)到上線的對比圖：

在傳統(tǒng) Serverful 架構(gòu)下，部署一個應(yīng)用需要購買服務(wù)器，部署操作系統(tǒng)，搭建開發(fā)環(huán)境，編寫代碼，構(gòu)建應(yīng)用，部署應(yīng)用，配置負(fù)載均衡機(jī)制，搭建日志分析與監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)用上線后，繼續(xù)監(jiān)控應(yīng)用的運(yùn)行情況。而在 Serverless 架構(gòu)下，開發(fā)者只需要關(guān)注應(yīng)用的開發(fā)構(gòu)建和部署，無需關(guān)心服務(wù)器相關(guān)操作與運(yùn)維，在函數(shù)計(jì)算架構(gòu)下，開發(fā)者只需要編寫業(yè)務(wù)代碼并監(jiān)控業(yè)務(wù)運(yùn)行情況。這將開發(fā)者從繁重的運(yùn)維工作中解放出來，把精力投入到更有意義的業(yè)務(wù)開發(fā)上。

上圖展示了函數(shù)計(jì)算的使用方式。從用戶角度，他需要做的只是編碼，然后把代碼上傳到函數(shù)計(jì)算中。上傳代碼就意味著應(yīng)用部署。當(dāng)有高并發(fā)請求涌入時，開發(fā)者也無需手動擴(kuò)容，函數(shù)計(jì)算會根據(jù)請求量毫秒級自動擴(kuò)容，彈性可靠地運(yùn)行任務(wù)，并內(nèi)置日志查詢、性能監(jiān)控、報警等功能幫助開發(fā)者發(fā)現(xiàn)問題并定位問題。

函數(shù)計(jì)算核心優(yōu)勢

1. 敏捷開發(fā)

• 使用函數(shù)計(jì)算時，用戶只需聚焦于業(yè)務(wù)邏輯的開發(fā)，編寫最重要的 “核心代碼”；
• 不再需要關(guān)心服務(wù)器購買、負(fù)載均衡、自動伸縮等運(yùn)維操作；
• 極大地降低了服務(wù)搭建的復(fù)雜性，有效提升開發(fā)和迭代的速度。

2. 彈性擴(kuò)容

• 函數(shù)計(jì)算根據(jù)請求量自動進(jìn)行彈性擴(kuò)容，無需任何手動配置；
• 毫秒級調(diào)度計(jì)算資源，輕松應(yīng)對業(yè)務(wù)洪峰。

3. 穩(wěn)定高可用

• 函數(shù)計(jì)算分布式集群化部署，支持多可用區(qū)；
• 如果某個可用區(qū)因自然災(zāi)害或電力故障導(dǎo)致癱瘓，函數(shù)計(jì)算會迅速切換到同區(qū)域其他可用區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行函數(shù)，確保服務(wù)高可用。

4. 有競爭力的成本

• 函數(shù)計(jì)算提供了豐富的計(jì)量模式，幫助您在不同場景獲得顯著成本優(yōu)勢；
• 后付費(fèi)模型按實(shí)際使用計(jì)算資源計(jì)費(fèi)，不占用計(jì)算資源則不計(jì)費(fèi)，資源利用率高達(dá) 100% ；
• 預(yù)付費(fèi)模型根據(jù)業(yè)務(wù)負(fù)載估算提前預(yù)購計(jì)算力，單價更低，組合使用后付費(fèi)和預(yù)付費(fèi)方式將有效降低成本。

函數(shù)計(jì)算使用場景

從使用場景來說，主要有三類：

• **Web 應(yīng)用：**可以是各種語言寫的，這種可以是使用 Serverless 框架新編寫的程序，也可以是已有的應(yīng)用。比如可能是小程序后端，也可能是 Web API；

• **對計(jì)算能力有很強(qiáng)的彈性訴求的應(yīng)用：**比如 AI 推理、音視頻處理、圖文轉(zhuǎn)換等；

• **事件驅(qū)動型的應(yīng)用：**比如通過其他阿里云產(chǎn)品驅(qū)動的場景，Web Hook、定時任務(wù)等。

函數(shù)計(jì)算已經(jīng)與很多產(chǎn)品進(jìn)行了打通，比如對象存儲、表格存儲、定時器、CDN、日志服務(wù)、云監(jiān)控等十幾個產(chǎn)品，可以非常快速地組裝出一些業(yè)務(wù)邏輯。

函數(shù)計(jì)算工作原理

1. 函數(shù)計(jì)算調(diào)用鏈路

上圖展示了函數(shù)計(jì)算完整的請求和調(diào)用鏈路。函數(shù)計(jì)算是事件驅(qū)動的無服務(wù)器應(yīng)用，事件驅(qū)動是說可以通過事件源自動觸發(fā)函數(shù)執(zhí)行，比如當(dāng)有對象上傳至 OSS 中時，自動觸發(fā)函數(shù)，對新上傳的圖片進(jìn)行處理。函數(shù)計(jì)算支持豐富的事件源類型，包括日志服務(wù)、對象存儲、表格存儲、消息服務(wù)、API 網(wǎng)關(guān)、CDN 等。

除了事件觸發(fā)外，也可以直接通過 API/SDK 直接調(diào)用函數(shù)。調(diào)用可以分為同步調(diào)用與異步調(diào)用，當(dāng)請求到達(dá)函數(shù)計(jì)算后，函數(shù)計(jì)算會為請求分配執(zhí)行環(huán)境，如果是異步調(diào)用，函數(shù)計(jì)算會將請求事件存入隊(duì)列中，等待消費(fèi)。

2. 函數(shù)計(jì)算調(diào)用方式

同步調(diào)用的特性是，客戶端期待服務(wù)端立即返回計(jì)算結(jié)果。請求到達(dá)函數(shù)計(jì)算時，會立即分配執(zhí)行環(huán)境執(zhí)行函數(shù)。

以 API 網(wǎng)關(guān)為例，API 網(wǎng)關(guān)同步觸發(fā)函數(shù)計(jì)算，客戶端會一直等待服務(wù)端的執(zhí)行結(jié)果，如果執(zhí)行過程中遇到錯誤， 函數(shù)計(jì)算會將錯誤直接返回，而不會對錯誤進(jìn)行重試。這種情況下，需要客戶端添加重試機(jī)制來做錯誤處理。

異步調(diào)用的特性是，客戶端不急于立即知道函數(shù)結(jié)果，函數(shù)計(jì)算將請求丟入隊(duì)列中即可返回成功，而不會等待到函數(shù)調(diào)用結(jié)束。

函數(shù)計(jì)算會逐漸消費(fèi)隊(duì)列中的請求，分配執(zhí)行環(huán)境，執(zhí)行函數(shù)。如果執(zhí)行過程中遇到錯誤，函數(shù)計(jì)算會對錯誤的請求進(jìn)行重試，對函數(shù)錯誤重試三次，系統(tǒng)錯誤會以指數(shù)退避方式無限重試，直至成功。

異步調(diào)用適用于數(shù)據(jù)的處理，比如 OSS 觸發(fā)器觸發(fā)函數(shù)處理音視頻，日志觸發(fā)器觸發(fā)函數(shù)清洗日志，都是對延時不敏感，又需要盡可能保證任務(wù)執(zhí)行成功的場景。如果用戶需要了解失敗的請求并對請求做自定義處理，可以使用 Destination 功能。

3. 函數(shù)計(jì)算執(zhí)行過程

函數(shù)計(jì)算是 Serverless 的，這不是說無服務(wù)器，而是開發(fā)者無需關(guān)心服務(wù)器，函數(shù)計(jì)算會為開發(fā)者分配實(shí)例執(zhí)行函數(shù)。

如上圖所示，當(dāng)函數(shù)第一次被調(diào)用的時候，函數(shù)計(jì)算需要動態(tài)調(diào)度實(shí)例、下載代碼、解壓代碼、啟動實(shí)例，得到一個可執(zhí)行函數(shù)的代碼環(huán)境。然后才開始在系統(tǒng)分配的實(shí)例中真正地執(zhí)行用戶的初始化函數(shù)，執(zhí)行函數(shù)業(yè)務(wù)邏輯。這個調(diào)度實(shí)例啟動實(shí)例的過程，就是系統(tǒng)的冷啟動過程。

函數(shù)邏輯執(zhí)行結(jié)束后，不會立即釋放掉實(shí)例，會等一段時間，如果在這段時間內(nèi)有新的調(diào)用，會復(fù)用這個實(shí)例，比如上圖中的 Request 2，由于執(zhí)行環(huán)境已經(jīng)分配好了，Request 2 可以直接使用，所以 Request 2 就不會遇到冷啟動。

Request 2 執(zhí)行結(jié)束后，等待一段時間，如果這段時間沒有新的請求分配到這個實(shí)例上，那系統(tǒng)會回收實(shí)例，釋放執(zhí)行環(huán)境。此實(shí)例釋放后，新的請求 Request 3 來到函數(shù)計(jì)算，需要重新調(diào)度實(shí)例、下載代碼、解壓代碼，啟動實(shí)例，又會遇到冷啟動。

所以，為了減小冷啟動帶來的影響，要盡可能避免冷啟動，降低冷啟動帶來的延時。

使用預(yù)留實(shí)例可以完全避免冷啟動，預(yù)留實(shí)例是在用戶預(yù)留后就分配實(shí)例，準(zhǔn)備執(zhí)行環(huán)境；請求結(jié)束后系統(tǒng)也不會自動回收實(shí)例。

預(yù)留實(shí)例不由系統(tǒng)自動分配與回收，由用戶控制實(shí)例的生命周期，可以長駐不銷毀，這將徹底消除實(shí)例冷啟動帶來的延時毛刺，提供極致性能，也為在線應(yīng)用遷移至函數(shù)計(jì)算掃清障礙。

如果業(yè)務(wù)場景不適合使用預(yù)留實(shí)例，那就要設(shè)法降低冷啟動的延時，比如降低代碼包大小，可以降低下載代碼包、解壓代碼包的時間。Initializer 函數(shù)是實(shí)例的初始化函數(shù)，Initializer 在同一實(shí)例中執(zhí)行且只執(zhí)行一次，所以可以將一些耗時的公共邏輯放到 Initializer 中，比如在 NAS 中加載依賴、建立連接等等。另外要盡量保持請求連續(xù)穩(wěn)定，避免突發(fā)的流量，由于系統(tǒng)已啟動的實(shí)例不足以支撐大量的突發(fā)流量，就會帶來不可避免的冷啟動。

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總結(jié)

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