如何使用无服务器架构

无服务器架构通过将服务器管理转移给云提供商来简化后端操作。 该文章指导其实施。

无服务器架构对于寻求简化技术堆栈的金融科技开发人员和首席技术官来说越来越受欢迎。 该技术提供了许多好处，包括降低服务器管理复杂性以及由于其即用即付模式而降低成本。

但究竟如何实施无服务器技术呢？ 在本文中，我提供了使用无服务器架构的全面分步指南，其中包含实用技巧和实际用例。

了解无服务器架构

无服务器架构尽管有其名称，但仍然涉及服务器，但将管理服务器的责任从开发人员转移到了云服务提供商。 这有点像使用完全托管的服务来完成任务，而不是在内部管理它。

想象一个应用程序由两部分组成：与用户交互的前端和为前端提供支持的后端。 在无服务器架构中，后端代码在云服务提供的基础设施上运行，从而使企业无需担心管理物理服务器。

虽然这确实大大简化了事情，但并没有完全消除企业主或开发人员的责任。 仍然需要确保代码的安全性，并且初始设置是必要的，尽管比传统服务器设置耗时更少。

无服务器架构也是事件驱动的。 当某些事件或触发器发生时（例如 HTTP 请求或数据库事件），您的应用程序会做出响应。 虽然这将物理服务器的安全性转移到了云提供商，但保护代码安全的责任仍然在于您。

无服务器应用程序的构建块是函数——小段代码，每个代码执行特定的任务。 当事件触发某个函数时，云服务提供商会为此函数分配资源并执行它，并在任务完成后关闭。 这种方法称为功能即服务 (FaaS)，是无服务器计算的核心。

无服务器架构的主要优点之一是其即用即付模式。 您只需为函数运行时使用的计算时间和资源付费。 如果不执行任何功能，则不收取任何费用，与传统模型（无论使用情况如何都需要支付服务器容量费用）相比，这是一种经济高效的选择。

在扩展方面，无服务器架构的工作方式与传统的自动扩展不同。 随着应用程序需求的增加或减少，云提供商会相应地调整资源，确保您只需为使用的内容付费。

无服务器架构的优点

无服务器环境为企业带来了许多优势，主要是由于其成本效益、基础设施管理和减少的运营责任。 以下详细介绍了无服务器容器的主要优势。

降低运营成本

使用无服务器计算服务，您只需为消耗的计算时间付费。 当您的应用程序代码未运行时，不会产生任何费用。 与传统托管根据服务器大小和持续时间收费不同，在无服务器计算中，您需要按应用程序消耗的计算资源计费，精确到毫秒。 这种定价模型可以节省大量成本，特别是对于具有可变或不可预测工作负载的应用程序。

减少运营责任

通过无服务器架构，云提供商承担了许多运营责任。 借助无服务器技术，云提供商还可以处理外部服务、管理流程、容量规划、修补、维护和管理等管理任务，从而使您的 IT 团队能够专注于构建和改进应用程序。 这可以加速开发过程并提高公司的敏捷性。

积极的环境影响

无服务器计算的一个经常被忽视的优势是其潜在的环境效益。 对于传统服务器，需要不断使用大量的计算能力，这可能会导致能源浪费。 相比之下，无服务器计算的按使用付费模式鼓励更有效地使用服务器资源，这可能会降低碳足迹。

虽然这些优势为无服务器架构提供了令人信服的理由，但它也面临着挑战。 了解无服务器工作负载和硬件的潜在缺点对于做出明智的决定至关重要。

无服务器架构的缺点

虽然无服务器应用程序提供了一些引人注目的优势，但它们并不是满足所有计算需求的灵丹妙药。 企业在转向使用无服务器应用程序平台之前还需要考虑一些潜在的缺点。

冷启动

“冷启动”是指调用空闲的无服务器功能或服务的场景。 该术语描述了服务提供商为功能或简单存储服务的运行分配必要的资源时产生的延迟。

这种延迟确实会给需要即时响应的无服务器应用程序带来挑战。 然而，有几种策略可以解决这个问题。 一种有效的方法是“预热”，它定期触发无服务器服务或功能，以使其做好立即采取行动的准备。

这种“冷启动”延迟通常在 20-40 秒之间，具体取决于所使用的技术以及为您的请求分配资源所需的时间。 例如，如果某个函数在过去 30 分钟内没有被调用，则初始启动可能需要等待 20-40 秒才能开始执行。

编程语言的选择可以显着影响“冷启动”的持续时间。 在这方面，Python 和 JavaScript 成为无服务器架构最推荐的语言。 它们的优势在于启动时间、成本和现成的开发人员池的最佳组合。 这两种语言都有助于缩短启动时间，从而更有效地处理“冷启动”并提高无服务器应用程序的整体效率。

无国籍状态

无服务器函数是无状态的，这意味着它们不会存储从函数代码的一次执行到下一次执行的数据。 假设您的服务器硬件或应用程序需要两个正在运行的服务器端功能之间的持久数据存储或状态。 在这种情况下，您必须使用外部数据库或存储系统，这可能会增加复杂性和成本。

执行时间的限制

无服务器提供商通常会对单个函数的代码执行的执行时间设置最大限制。 如果您的现有应用程序具有长时间运行的进程，则无服务器架构可能不是最合适的解决方案。

函数的执行时间限制一般在15分钟左右。 因此，设计运行一小时的功能在达到此限制后将被简单地切断。 不幸的是，结果不会被保存，并且该函数不会从处理队列中删除，从而导致系统无法运行。

然而，解决方案确实存在。 您可以设计函数，将较大的任务分解为更小、更易于管理的部分，并单独处理它们。 在这种情况下，您无需按函数的执行时间付费，而是按函数调用的次数付费，这使得这种方法既实用又经济高效。

实施无服务器架构的步骤

采用无服务器架构可以改变您的技术基础设施的游戏规则。 这是有关如何实现无服务器框架的分步指南。

第 1 步：确定用例

无服务器架构可能并不适合所有类型的应用程序。 但是，某些类型的工作负载和任务可以从该模型中受益匪浅。 以下是无服务器计算的一些主要候选者：

• 非实时处理：如果您的应用程序不需要立即响应，无服务器可能是一个不错的选择。 这包括数据分析、批处理或可以在后台执行的任务等工作负载。

• 文件处理：无服务器是需要处理文件的应用程序的绝佳选择，特别是当这些任务是零星的或不可预测的时候。 示例可能包括调整上传图像的大小、从上传文档中提取文本或分析上传文件的内容。

• 数据转换：数据管道中经常需要的数据清理、验证、转换或聚合等任务可以使用无服务器架构有效地处理。

在许多项目中，使用了多种架构的组合。 例如，主要基于云的架构可能会使用无服务器来实现特定的无状态功能。 这种混合方法允许您根据需要利用不同架构的最佳方面。

此外，在延迟不是关键因素的情况下，也可以使用完全无服务器架构。 由于无服务器可能会引入一些延迟（称为“冷启动”），因此它不适合需要立即实时响应的应用程序。 但是，对于可以接受一定延迟的应用程序，完全无服务器可以带来更低的运营开销、成本效率和可扩展性的好处。

第 2 步：选择合适的无服务器提供商

虽然有多个无服务器提供商可用，但您的选择应以您的特定需求和偏好为指导。 以下是三个流行的无服务器提供商的高级比较：

• 谷歌云功能：谷歌云以其成本效益而闻名。 如果您主要关心的是预算，Google Cloud 提供有竞争力的定价结构，使其成为一个有吸引力的选择，特别是对于初创企业和小型企业而言。

• Microsoft Azure Functions：Microsoft Azure 以其企业级功能而闻名。 尽管它往往比 Google Cloud 更贵，但它提供了稳健性、与其他 Microsoft 产品的集成以及广泛的服务套件，这对于大型或企业级应用程序来说可能是无价的。

• AWS Lambda：亚马逊网络服务（AWS）以其尖端技术而闻名。 人们通常选择 AWS 是因为其全面的服务、可扩展性和安全性。 他们不断创新，并且往往是第一个推出新功能和服务的人。

这些只是概括，每个提供商还提供独特的功能和优势。 因此，在做出决定时，您应该考虑项目的具体情况、团队的技能以及您的业务需求。

第 3 步：设计您的无服务器架构

正确设计无服务器架构至关重要。 鉴于其独特的功能，例如无状态和短暂的执行时间，您应该相应地定制您的应用程序。 核心原则是将应用程序分解为小的、单一用途的函数，这些函数在触发时可以独立运行。 这样，每个功能都可以有效地执行其任务，从而增强应用程序的整体性能和可扩展性。

第 4 步：开发和测试您的功能

开发无服务器功能时，请遵循无服务器最佳实践，而不是提供商的具体建议。 主要准则是确保您的函数是无状态的、幂等的和单一用途的。

仔细测试您的功能以验证它们在各种条件下是否按预期运行至关重要。 为此，在测试期间使用本地开发工具来模拟无服务器环境。

此外，请记住，由于其无状态特性，您的系统将需要不断调整。 因此，努力实现最少的配置以降低复杂性。 最终的目标是创建一个强大、灵活且高效的无服务器系统。

第 5 步：部署您的无服务器应用程序

在彻底测试您的功能后，下一步是部署到无服务器环境。 提到的无服务器提供商提供了各种工具和服务来简化此过程：

• Amazon AWS Lambda：AWS 提供了多种工具来部署无服务器应用程序，包括 AWS 无服务器应用程序模型 (SAM)、AWS CodeStar 和 AWS Elastic Beanstalk。 AWS SAM 是一个用于构建无服务器应用程序的开源框架。 它允许您使用简单的 YAML 或 JSON 语法定义无服务器应用程序。 AWS CodeStar 提供统一的用户界面，使您能够在一个地方轻松管理您的软件开发活动。 AWS Elastic Beanstalk 是一项易于使用的服务，用于部署和扩展 Web 应用程序和服务。

• Microsoft Azure Functions：Azure DevOps 提供了一整套用于部署无服务器应用程序的现代开发服务。 它是一套统一的工具，包括 Azure Pipelines、Azure Repos、Azure 测试计划和 Azure Boards。 Azure Pipelines 是一个 CI/CD（持续集成/持续交付）平台，可让你自动化和简化构建和发布工作流程。

• Google Cloud Functions：Google Cloud 提供 Cloud SDK（软件开发工具包），它为 Google Cloud 产品和服务提供命令行界面。 它还提供 Cloud Build，这是一项在 Google Cloud 基础设施上执行构建的服务。 通过 Cloud Build，您可以快速创建、测试和部署无服务器应用程序。 Google Cloud 的 Firebase 平台还提供 Firebase CLI（命令行界面），该工具可帮助您管理和部署 Google Cloud Functions。

请记住，无服务器部署的工具和服务在不断发展，提供商经常更新他们的产品。 因此，请务必查看您选择的提供商的最新文档和最佳实践。

第 6 步：监控和优化

部署无服务器应用程序时，持续监控对于确保最佳性能、成本效益和系统运行状况至关重要。 监控有助于检测任何性能瓶颈、意外成本和潜在的系统错误。

大多数无服务器服务提供商都提供内置的监控和调试工具。 例如：

• AWS Lambda：AWS CloudWatch 以日志、指标和事件的形式收集监控和操作数据，提供 AWS 资源和应用程序的统一视图。 AWS X-Ray 可帮助开发人员分析和调试分布式应用程序，例如使用微服务架构构建的应用程序。

• Azure Functions：Azure Monitor 收集、分析来自云和本地环境的遥测数据并执行相应操作。 Azure Application Insights 提供有关应用程序性能和使用情况的见解。

• Google Cloud Functions：Google Cloud 的操作套件（以前称为 Stackdriver）提供监控、日志记录和诊断。

使用这些工具，您可以跟踪关键指标，例如函数执行时间、内存使用情况、错误率等。

根据您的监控，努力不断优化您的职能，实现以下目标：

• 减少执行时间：编写高效的代码并最大限度地减少函数的依赖性。 快速完成的函数消耗的资源较少，因此成本也较低。

• 优化资源使用：适当分配函数所需的资源（例如内存）。 过度配置会浪费资源并增加成本，而配置不足可能会导致性能问题。

• 原子函数设计：将应用程序分解为更小的、单一用途的函数。 原子函数更易于管理、调试和扩展。

• 容错性和稳定性：设计您的函数以优雅地处理故障并重试可能暂时失败的操作。

过渡到无服务器架构是一个重大转变，需要彻底了解无服务器模型。 但通过深思熟虑的应用程序设计、持续监控和勤奋优化，您可以利用无服务器技术的强大功能来简化基础设施管理、提高性能并控制成本。

现实世界的用例

当应用于实际的现实场景时，无服务器架构的真正力量就会发挥作用。 让我们探讨几个例子。

案例 1：聊天机器人

虽然无服务器架构提供了卓越的可扩展性，但由于其无状态性质和功能执行时间限制（通常约为 15 分钟），使用它来管理长时间运行的对话的实时聊天应用程序可能具有挑战性。 这意味着无服务器函数不会存储有关用户或调用之间的对话历史记录的任何数据，这使得它对于正在进行的聊天会话不切实际。

然而，这并不意味着无服务器不能用于聊天相关的服务。 在这种情况下，无服务器的一个完美用例是聊天机器人。 聊天机器人，就像 Viber 和 Telegram 等平台上的聊天机器人一样，通常以无状态方式运行，不需要长时间保持对话状态。

在典型的聊天机器人交互中，机器人会响应用户的输入，而无需记住之前的交互。 当用户向聊天机器人发送消息时，它会触发无服务器功能。 该函数处理用户的消息并发回响应； 然后，它被关闭。 当用户发送另一条消息时，该过程会重复。

每个聊天机器人交互都作为单独的事件处理，使得无服务器架构非常适合此类工作负载。 它允许聊天机器人轻松扩展，处理数千个同时交互，而不需要服务器持续运行。

因此，虽然无服务器可能不适合维护持久、有状态的聊天会话，但它对于无状态聊天机器人来说是一种非常强大且可扩展的解决方案。

案例 2：了解您的客户并了解您的业务

KYC（了解您的客户）和 KYB（了解您的业务）流程由于其事件驱动、无状态和独立的性质，非常适合无服务器架构。 它的工作原理如下：

KYC 和 KYB 是许多行业中使用的关键合规流程，特别是在银行和金融服务领域。 它们涉及在建立业务关系之前验证个人（在 KYC 情况下）或企业 (KYB) 的身份。

这些验证过程通常涉及从客户收集数据、根据可靠数据源验证信息以及评估客户的风险级别。 由于这些任务大多彼此独立，因此可以在无服务器架构中将它们分解为小功能。

• 数据收集：此阶段涉及从客户处获取所需的详细信息，例如姓名、地址、出生日期等。 例如，这可能是由客户在网站上填写表格而触发的。

• 数据验证：数据收集后，可以触发一项功能，根据可信数据源（例如政府数据库或征信机构）验证客户的详细信息。

• 风险评估：根据验证结果，另一个功能可以评估客户的风险级别。 这可能涉及通过机器学习模型运行数据或检查内部和外部观察列表。

• 最终决策：最后，某个职能部门可以使用风险评估的结果来决定是否批准客户、拒绝客户或需要进一步检查。

在无服务器架构中，这些功能仅在需要时运行 - 当客户启动 KYC 或 KYB 流程时。 这使得该过程非常高效，因为您只需在进行验证时支付计算资源费用。 此外，由于这些检查是事件驱动的，不需要维护不同函数之间的状态，因此无服务器模型非常适合。

此外，无服务器架构提供自动可扩展性。 在需求高的时期，云提供商可以增加资源以同时处理更多验证，然后在需求减少时缩小资源规模。 这确保您只需为所使用的资源付费，并且您的系统即使在重负载下也能保持响应。

因此，无服务器架构可以显着提高 KYC 和 KYB 流程的效率、成本效益和可扩展性，使您能够更加专注于核心业务活动。

案例3：数据解析与处理

数据分析平台可能需要每天处理大量数据。 对于传统架构，这需要大型且昂贵的服务器，这些服务器在不处理数据时处于闲置状态。 通过无服务器架构，可以根据需要触发数据处理任务，成本完全基于计算时间。 这可以显着节省成本并提高效率。

这些用例说明了无服务器架构的变革性影响。 通过智能地采用这项技术，组织可以提高外部服务的性能、可扩展性和成本效益，从而在当今快节奏的数字世界中获得显着的竞争优势。

案例4：短信及邮件发送服务

用于发送短信和电子邮件的服务可以从无服务器架构中受益匪浅。 以下是其工作原理的总体概述：

• 事件触发器：这是流程开始的地方。 某个事件（例如用户注册新闻通讯或在您的网站上购买）会触发无服务器功能。

• 函数执行：被触发后，无服务器函数将执行一项任务，在本例中是发送短信或电子邮件。 这可能涉及使用 SMS 网关发送短信或使用 SMTP 服务发送电子邮件。

• 监控和日志记录：无服务器平台通常提供内置工具来监控功能的性能并记录可能发生的任何问题。 这可以帮助您确保服务顺利运行并解决可能出现的任何问题。

由于无服务器函数仅在由事件触发时运行，因此您只需为实际使用量付费，这对于负载可能变化很大的此类服务来说非常经济高效。 例如，一天中的某些时间或某些事件（如促销）可能会导致发送大量消息，而在其他时间，负载可能会轻得多。

结论

无服务器架构是一种创新的解决方案，可以简化技术基础设施的许多方面，提高性能，同时降低成本。 然而，成功实施它需要深入了解您的技术要求和业务目标，并涉及持续监控和优化，以确保性能和成本效益。

值得注意的是，无服务器架构的主要优势之一是其成本效益。 许多无服务器提供商提供慷慨的免费配额，允许您运行大量功能而不会产生成本。 这使得无服务器成为寻求优化云服务支出的企业的完美选择。

然而，利用这些优势的关键是架构的战略性使用。 并非所有应用程序或功能都需要或应该是无服务器的。 确定技术基础设施中可以有效且有益地迁移到无服务器模型的部分至关重要。 这可能意味着结合不同类型的架构（传统的基于服务器的架构、云架构和无服务器架构），以最好地满足您的需求。

因此，这不仅仅是无服务器；还有。 这是关于选择正确的架构模型组合，为您的业务提供最大价值。 当您探索无服务器架构的潜力时，请记住将注意力集中在真正重要的事情上：使您的技术决策与核心业务目标和创新保持一致。 这样，您就可以确保您的技术选择支持您的业务，而不是相反。

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