Serverless無服務應用架構縱橫談
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Serverless無服務應用架構縱橫談
一、Serverless是啥
自從網際網路興起以來，Server就成了網路的核心部件。所以圍繞Server的生意圈，也發展得如火如荼。
從最早的電信託管，到虛擬機器，到現在的Serverless，形成了幾大陣容：
1、IaaS（基礎設施即服務：Infrastructure as a Service）
2、PaaS（平臺即服務：Platform as a Service）
3、SaaS（軟體即服務：Software as a Service）
IaaS是包硬不包軟，面對整合商，PaaS是包硬包軟不包工，面對開發者，SaaS是全包，面對消費者。
三大陣營都在不斷演進中，互相取長補短，甚至模糊了彼此的界限。
PaaS最新的發展就是：
1、BaaS（後端即服務：Backend as a Service）
2、Faas（函式即服務：Functions as a Service）
這兩種架構被稱為Severless
BaaS與FaaS這兩種架構被稱為Severless，並非對開發者而言，是對服務商而言，沒有一直執行的定製服務存在，不佔用服務商的計算資源。同共享單車有些類似，是計算機分時租賃方式，按次按時計價。
BaaS並不存放客戶程式碼，只提供通用的邏輯，產品的邏輯都需要在富客戶端完成。這些通用的邏輯為所有客戶共享，因而不浪費服務商的計算資源，也就可以做到按API呼叫次數計算費用。
以前叫我們把二層的富客戶端都改成三層瘦客戶端，現在搞個共享資料庫，又叫我們改成富客戶端。橫豎賺錢。
而FaaS存放客戶程式碼，當訪問時，調入相關資源，開始執行，執行完成後，解除安裝所有開銷。
嘶~~~，聽起來耳熟。靠，這不就是PHP嗎？！我是不是發現了什麼~~
二、Serverless憑啥
看來BaaS和FaaS都是新瓶裝舊酒，那麼Serverless憑啥流行，又是不是未來？
Facebook 於2013年花費了 8500 萬美元收購了主流的BaaS平臺 Parse 。由於 Parse 一直以來未能為 Facebook 提供預期的營收，Facebook 決定一年後將其正式關閉，並將其程式碼開源。Facebook這不差錢的行為，直接為整個行業蒙上了陰影。可以說直接逼死了某些跟風者。
搭個共享資料庫賺錢的想法基本破滅後，行業都紛紛壓寶FaaS。那麼FaaS的前景如何?
雖然FaaS是BaaS的“升級版”，並且與流行的微服務架構相吻合。但是無法改變它有強制所有程式按PHP方式執行這樣一個可怕的設定。而這個無奈的設定所解決的是導致先行者AppEngine舉步維艱的病根，那就是大量程序佔用服務商過多的資源而不怎麼賺錢。所以FaaS這個扭曲版AppEngine對於服務商來說是一劑良藥，但是未必會是行業的未來。
這些年隨著Docker平臺的發展，啟停一個容器的成本已經接近於啟停一個程序。將AppEngine平臺上的偵聽程序都去掉，用一個統一的WebServer來偵聽路由，當訪問到來時，啟動容器，執行，停止容器。這和PHP的做法一模一樣，不過是把PHP.exe換成了Docker容器罷了。同一個思路，換一個環境，馬上從落後變成了先進。可以你想像，FaaS是降低成本的利器，也一定會佔有一部分低端市場。
但是，PHP也沒有像FaaS一樣強制要求所有服務達到函式這個級別，一步到位的確有點匪夷所思。函式也非FaaS最好的包裝形式，不如像PHP直接對應到一個檔案上。在我看來，現有FaaS平臺的行為模式，只適合推廣PHP，能夠與PHP生態很好地對接，而其它語言則有不可調和的矛盾。
看了一下開源框架Fission的原始碼，想出一個相容其它語言的方案，以Python語言為例。
要求Flask程式實現2個介面，原有的程式不加任何修改即可在FaaS框架下運行了，/register介面載入所有Route，並返回所有繫結規則，FaaS框架只需要把Route表合併就可以一次性建立所有Route。不必要一條一條呼叫fission function create與fission route add了。Http 請求來時呼叫/specialize介面，根據endpoint（即函式名）載入程式碼，實現FaaS功能。把框架介面開放給程式，能夠實現最大的相容現有框架，如果不放心，可以呼叫/specialize?endpoint=echo&echo=hello，來驗證程式是否支援FaaS平臺即可。
from flask import Flask, request
app = Flask(__name__)
userfunc = None
@app.route('/register', methods=['POST'])
def register():
# 引入所有Routes，並返回所有Rules
from .main import main as main_blueprint
app.register_blueprint(main_blueprint)
return jsonify(app.url_map._rules_by_endpoint)
@app.route('/specialize', methods=['POST'])
def load():
# 特化載入，只載入單個endpoint
body = request.get_json()
name = body['endpoint']
global userfunc
userfunc = imp.load_source(name)
return ""
三、Serverless有啥
Serverless平臺一般分為如下三類：
1. 公有云Severless平臺：
A. AWS Lambda、B. Microsoft Azure Functions、
C. Google Cloud Functions、D. Webtask、E. Syncano
2. 私有云Severless框架：
A. Fission （Kubernetes）、B. Funktion （Kubernetes）、
C. Kubeless （Kubernetes）、D. Gestalt （DC/OS）、
E. IBM OpenWhisk （Docker）、F. Iron Functions （Docker，Swarm， Kubernetes）
3.Serverless平臺的包裝框架：
A. Serverless（Node，大多數平臺）、B. Apex（Go，AWS）
C. Zappa（Python，AWS）、D. Chalice（Python，AWS）
E. Claudia.js（Node，AWS）F. Gordon （Python，AWS）
四、Serverless幹啥
1、AWS Lambda的包裝框架Zappa，可以使用Flask,Django等框架。功能看下圖可知：
2、Fission是一個Serverless開源框架。可以看看它都幹了啥。
Fission是基於Kubernetes的，而Kubernetes是基於Docker的容器叢集管理系統。
Kubernetes的內容太豐富，簡單說來，實體物件有若干節點（Node）包含若干Pod，Pod又包含若干容器（Container），通過Pod上的標籤（Label）組合成服務（Service）。
Master包含如下元件：
- apiserver：作為kubernetes系統的入口，封裝了核心物件的增刪改查操作。它維護的REST物件將持久化到etcd。
- etcd：分散式強一致性的key/value儲存
- scheduler：負責叢集的資源排程，為新建的pod分配機器。
- controller-manager：負責執行各種控制器，目前有兩類：
- endpoint-controller：定期關聯service和pod(關聯資訊由endpoint物件維護)，保證service到pod的對映總是最新的。
- replication-controller：定期關聯replicationController和pod，保證replicationController定義的複製數量與實際執行pod的數量總是一致的。
Slave Node（稱為Minion）包含如下元件：
- kubelet：負責管控docker容器，如啟動/停止、監控執行狀態等。它會定期從etcd獲取分配到本機的pod，並根據pod資訊啟動或停止相應的容器。同時，它也會接收apiserver的HTTP請求，彙報pod的執行狀態。
- proxy：負責為pod提供代理。它會定期從etcd獲取所有的service，並根據service資訊建立代理。當某個客戶pod要訪問其他pod時，訪問請求會經過本機proxy做轉發。
- docker：docker容器引擎
Fission簡單說來，就是一個Web應用，Go語言編寫，使用gorilla框架。不過它的模板引擎替換成了Kubernetes中的Service。使用k8s.io/client-go/kubernetes介面來操控（k8s就是Kubernetes）。
參考文件：
《Kubernetes權威指南》