前言

Serverless是近些年来流行起来的架构理念，进入市场化应该是2014年亚马逊发布FaaS Lambda。
一个热词的产生，必然会有一些商家抢注商标的现象，所以，我们目前搜索Serverless,搜索结果第一页会看到名为Serverless的产品。
我们日常说的Serverless，一般是指架构理念，或基于架构理念产生的产品全类，而非指某个具体的产品。

Serverless是对运维体系的极端抽象，这里有一个名次“抽象”、两个定语“运维体系的”、“极端”。

• Serverless是一个抽象，就说明Serverless不是指具体的某个产品。
• "运维体系的"，说明了Serverless的职能边界，是对运维体系流程的优化，当然，也对开发流程产生了一些副作用，但，主要的职能在运维方向。
• "极端抽象"，是表明基于Serverless理念输出的产品，将运维体系的复杂度内化，只预留简单的接口供外部调用。

带来的结果就是，可以让零运维经验的人，几分钟就部署一个Web应用上线，稍后我会在==示例==中演示一下。

运维发展史

发展史.png

先看一下整个发展流程，经历了手动运维、自动运维、DevOps开发运维、智能运维几个阶段。
按社会的精细化分工来说：

• 手动运维阶段，开发者交付代码，运维团队需要进行服务器协调、运行环境部署、上线、版本控制、日志监控、扩缩容设计、容错容灾高可用设计...等等工作。
  • 如果线上产品出现问题，需要开发者和运维团队共同查找问题。
• 自动运维阶段，通过编排脚本命令将一些简单的工作进行打包处理，一定程度上减少重复性的手工操作。
• 随着微服务、容器技术的发展，来到了DevOps阶段，DevOps=Development + Operations，开发者开始承担一部分的运维职责，甚至有些公司出现了跨职能团队：运维、开发团队融合，打破手动运维阶段开发、运维两座孤岛的现象。这个阶段，就Docker工具而言，开发者交付镜像，运维团队不必在操心代码的运行环境问题。
• 智能运维阶段，Serverless只是其中的一个发展节点。
  • 各大服务厂商将基础设施云化，对外提供接口，实现基础设施即代码，让开发者可以通过应用程序代码访问、配置基础设施(BaaS：抽象粒度大多在机器级别)。
  • 计算机算力的提升，如函数计算[阿里云]、云函数[腾讯云]将计算服务的抽象粒度提高到了函数级别，实现实时的弹性伸缩容机制，按毫秒级计量、按需计费(FaaS)。

产生背景

• 从整个发展史可以看出，技术的发展起到了重要的推动作用。
• 历史运维体系的痛点：企业中长尾应用的运营成本问题。
  • 什么是中长尾应用？就是每天大部分时间没有流量或者有很少流量的应用
  • 为了保证这些应用的正常运行，至少要安排一台服务器跑这些应用。
  • 而Serverless借助计算机算力，可以实现实时的弹性扩缩容机制。
• 减少研发人员的关注点，研发人员无需管理、维护底层的基础设施，无需规划预估容器所需要的计算资源，降低整合和决策的代价，只需要专注应用程序代码的编写，提高研发效能。

下个定义

狭义Serverless = FaaS架构
狭义的Severless是指基于函数计算将Serverless体系产品整合在一起，构建成一个Serverless应用。
狭义Serverless = FaaS架构 = Trigger + FaaS + BaaS = FaaS + Baas

广义Serverless是指具备Serverless特性的云服务。

Serverless可以分为Server和less，其中less不是指无服务器端，或者少服务器端，而是指无感知，也对应了“Serverless是对运维体系的极端抽象”这句话。

发展现状

目前大多数互联网公司都还在DevOps时代。
部分一线大厂有自己的Serverless解决方案并对外开放。如阿里云的函数计算、腾讯云的云函数。
目前Serverless架构实现并没有统一的规范，实现和提供服务的厂商强关联，如果在不同厂商之间迁移，会有很大的工作量和困难。

函数计算

以阿里云平台的函数计算来介绍一下FaaS函数即服务。

我们先熟悉一下平台设计。

• 可以通过支付宝扫码授权登陆。
• 直接用“产品”菜单下的搜索功能搜索“函数计算”。
• 点击“控制台”直接进入。
• 顶部
  • 可以切换代码部署的地域
  • 如果在“服务/函数”下找不到自己已有的代码，检查一下地域是否选择正确。
• “概览”页面
  • 可以直观的看到使用量、监控的概览，还有一些快捷入口。
  • 免费执行次数和免费资源使用量，在测试阶段可以有效的防止用超过，也很难用超过。
  • 监控的可视化图形
  • 新建函数的快捷入口
• “服务及函数”
  • 可以创建新服务、新函数，查看已有服务和函数。
  • 点击服务列表中的某项，可以在右侧查看、编辑包含的函数列表、服务相关的配置信息。
  • 点击函数列表中的某项，可以进入函数详情，查看、配置函数的信息。
• 自定义域名
  • 通过自定义域名访问FC函数，需要配合HTTP触发器使用
  • ==HTTP触发器==后续讲函数类型的时候会提到。

FaaS

下面我们具体看一下函数计算。
首先，我们创建一个服务、一个函数。
创建好一个服务以后，默认打开“服务配置”Tab，从该Tab页，我们可以查看服务当前的配置并进行修改。

切换到“函数列表”Tab页，点击新增函数按钮，这时会发现，函数有两类：

• 事件函数
• HTTP函数
  这里HTTP函数，就是上边所说，有HTTP触发器的函数，可以通过网络请求触发FC函数的执行；

因为上边我们提到了HTTP触发器，那就先创建一个HTTP函数。
创建成功后，默认进入函数的“触发器”Tab页，可以看到“事件类型”是http，请求方法是GET、POST，不需要授权访问。
为了更清晰的看到触发器的配置项，我们重新创建一个触发器。
然后，切换到“代码执行”Tab页，我们可以看到示例代码。

HTTP函数示例代码：

1. 结构：exports.handler = (req, resp, context) => {}

• 函数调用时，执行定义的handler逻辑，参数是req、resp、context；
• 这些参数后续==调试阶段==我们可以看一下

2. 打印标准版的输出hello world
3. 组装请求数据字段
4. 将body数据提取并输出组装的数据

我们执行一下看看会发生什么？

1. 打印返回的结果
2. 打印函数执行日志
3. 打印RequestID
   • 这是唯一存在的ID，每次执行都会改变。
   • 可以通过该ID查询日志。

在“执行”按钮处，可以配置一些参数，改变一下配置看看输出的结果。

• POST请求
• 路径
• Params改变URL上的过滤参数
• Body改变POST的请求输出，GET请求下不会出现该Tab页

而且，在修改的过程中，会发现上方的URL会发生变化。
我们可以通过Postman去请求该地址，调用FC函数，可以通过“日志查询”查看调用结果。

最后，我们看一下exports导出的函数，默认函数名为handler，这个名字能修改么？
答案是肯定的。

• 切换到“概览”Tab页，“修改配置”，修改“函数入口”
• 切换回“代码执行”，执行看一下结果，报错
• 将exports.[fnName]修改成配置项，“保存”，再执行，成功。

看完了HTTP函数，我们返回去看一下事件函数。
返回到服务列表页面。
“新增函数” ——> “事件函数” ——> “配置部署”
配置页面：

• 运行环境
• 弹性实例
  • 弹性实例有免费额度
  • 性能实例没有免费额度
  • 性能实例扩容速度慢，弹性伸缩能力不及弹性实例：对比文档
• 函数入口
  • 和“HTTP函数”一样，可以修改约定的导出函数名

点击“完成”创建函数。

“HTTP函数”跳转到“触发器”Tab，而“事件函数”直接跳转到“代码执行”Tab。
切换到“触发器”，我们可以看到，没有任何数据。

我们看一下“事件函数”的实例代码：

1. 结构：exports.handler = (event, context, callback) => {}

• 函数调用时，执行定义的handler逻辑，参数是event, context, callback；
• 这些参数我们依旧在后续==调试阶段==看一下

2. 依旧打印标准版的输出hello world
3. 通过callback返回数据

• callback(err, data)
  • 第一个参数是错误信息
  • 第二个参数是数据，只有在第一个参数为null时，才返回数据

代码的“执行”按钮在上边，尝试修改代码，也能看到是自动保存。

执行一下程序看看会发生什么？

1. 打印返回的结果
2. 打印函数执行日志
3. 打印RequestID
   • 这是唯一存在的ID，每次执行都会改变。
   • 可以通过该ID查询日志。

我们从两个示例函数中，都可以看到注释的exports.initializer函数。
这个函数是做什么的呢？
通过函数名，可以知道，这是实例的初始化函数，保证同一实例成功且仅成功执行一次。
值得注意的是：这个函数没有返回值。
将“事件函数”中的注释去掉，“保存并执行”，看看有什么不同。
发现执行结果和原来没什么不同，初始化函数中的console.log('initializing')并没有打印出来。

要怎么做呢？
要初始化函数执行，需要特殊的配置。
切换到“概览”Tab，“修改配置” ——> “是否配置函数初始化入口”，定义为刚刚解注的函数名，“确认”后跳转至“代码执行”。
“执行”代码，查看执行结果：报错——> 无效的函数名。
重新“修改配置”，初始化入口定义为index.initialzer即可。

FC Initialize Start RequestId: e8acfe4c-9670-4255-86f1-2659291031c1
load code for handler:index.initializer
2020-12-24T09:13:36.846Z e8acfe4c-9670-4255-86f1-2659291031c1 [verbose] initializing
FC Initialize End RequestId: e8acfe4c-9670-4255-86f1-2659291031c1

会看到函数执行日志中，多出来几条日志。
连续多次点击“执行”，也仅仅在第一次执行的时候，会多这几条日志，表明“初始化函数”仅仅执行一次。
修改“初始化函数”中的callback(null, 123)发现执行日志中并没有输出，表明“初始化函数”没有输出。

有没有疑惑：

var ret = '';
function handlerRet() {
    console.log('-------');
    ret = 'return success';
}
handlerRet();
exports.handler = (event, context, callback) => {
  console.log(ret);
  callback(null, 'hello world');
}

上边这个代码的执行结果是怎样的？
和“初始化函数”有什么不同？

• 执行时机不同
  • “初始化函数”在函数实例初始化之前执行；
  • 上述看似“全局”的代码是在实例化之后执行的；
• 执行次数
  • 上述代码和“初始化函数”一样，都仅执行一次；

我们可以看到，上述三种类型的函数（HTTP函数、事件函数、初始化函数）与普通定义的函数最大的区别在于，FC的函数预置了Context参数，这是和Runtime运行平台/上下文相关的参数。

我们可以通过URL请求去调用“HTTP函数”，那如何去调用“事件函数”呢？

• 创建触发器
  • 我们切换到“触发器”面板，“创建触发器”，以一个最简单的“定时触发器”为例。
    • 最小1分钟时间间隔
    • 默认“启动触发器”
    • 通过“日志查询”面板，“每分钟自动刷新”，可以查看执行日志（会有延迟）。
  • 修改触发器的“触发消息”：JSON数据，修改“代码执行”，在入口函数中打印event：console.log(JSON.parse(event))查看输出结果。
    • 可以看到，我们可以通过“触发消息”传递参数。
  • 关闭“触发器”的状态
• SDK调用
  • 本地编写代码程序

    'use strict';
    var FCClient = require('@alicloud/fc2');
    var client = new FCClient(
      '<account id>',
      {
        accessKeyID: '<access key>',
        accessKeySecret: '<access key secret>',
        region: 'cn-beijing',
        timeout: 10000 // milliseconds, default is 10s
      }
    );
    async function test () {
      try {
          var ret = await client.invokeFunction('case-1.LATEST', 'case-event', 'event')
          console.log('invoke function: %j', ret);
      } catch (err) {
          console.error(err);
        }
    }
    test().then();
    

  • node invoke/index.js
    • 可以看到本地终端有日志打印出来，正是代码中的console.log('invoke function: %j', ret);执行的结果
  • 控制台切换到“日志查询”，查看执行日志，确定FC的函数被触发。

上述编写的函数除了“HTTP函数”并没有引入外部依赖，如何引入第三方依赖呢？
其实，“HTTP函数”引入的依赖是阿里云平台的Node.js环境内置好的第三方包，如果我们需要使用没有内置的依赖包，需要在本地开发环境去安装、编写代码逻辑。

所以，我们接下来说一下本地开发环境的配置：

• 安装Docker; //编译代码、安装依赖以及在本地运行调试等操作都是在Docker镜像中进行；
• Visual Studio Code中查找aliyun serverless插件并安装；
  • 安装过程中需要输入account id、access key、access key secret。
  • 可以通过阿里云官网账号一栏找到这些信息。
  • 我们会看到Visual Studio Code右侧面板多出了两个FC的Logo选项。
    
  • 可以通过界面查看到远程控制台创建的服务及函数。
  • 将远程服务及函数下载到本地
    
    
  • 从A区域，我们可以看到下载到本地对应的服务、函数及触发器列表，点击列表中的某项，会跳转到template.yml文件对应的配置
  • B区域，是对列表项的操作
    • 服务：添加函数操作
    • 函数：查看源码、调试、执行操作
    • 触发器：无

接下来，我们通过代码调试先看一下编写代码时，遗留的函数参数结构的问题，然后再说依赖问题：
查看case-event函数的源码，在行号上添加断点，点击“调试”操作

引入第三方NPM包

• 通过Visual Studio Code“资源管理器”查看一下case-event函数所在的路径
• “终端”切换到函数对应目录cd case-1/case-event
• npm init -y初始化环境
• npm i -S xss做示例
• 修改代码

'use strict';
var xss = require('xss');
/*
To enable the initializer feature (https://help.aliyun.com/document_detail/156876.html)
please implement the initializer function as below：
*/
exports.initializer = (context, callback) => {
  console.log('initializing');
  callback(null, '123');
};
exports.handler = (event, context, callback) => {
  console.log('hello world');
  var html = xss('<script>alert</script>')
  callback(null, html);
}

• 执行函数，查看输出结果：依赖正常执行。

FC Initialize Start RequestId: e2c60d38-bed8-4a92-a48f-56b7c7949d9a
load code for handler:index.initializer
2020-12-25T03:21:47.571Z e2c60d38-bed8-4a92-a48f-56b7c7949d9a [verbose] initializing
FC Initialize End RequestId: e2c60d38-bed8-4a92-a48f-56b7c7949d9a
123FC Invoke Start RequestId: e2c60d38-bed8-4a92-a48f-56b7c7949d9a
load code for handler:index.handler
2020-12-25T03:21:47.651Z e2c60d38-bed8-4a92-a48f-56b7c7949d9a [verbose] hello world
FC Invoke End RequestId: e2c60d38-bed8-4a92-a48f-56b7c7949d9a
<script>alert</script>

• 然后，我们将服务整体上传或在函数上右键单独上传，替换控制台的代码
  • 会将依赖node_modules一起上传

  • FC函数所需要的依赖必须一同打包上传，否则，会报资源查找不到。

    
    

介绍完阿里云平台的函数计算，结合Serverless的定义思考一下，Serverless=FaaS架构，Serverless具有实时弹性扩缩容的优势，函数计算怎么实现这个优势的呢？

这和FC函数的进程模型有关：

• 服务托管细粒化到了语言单位，即函数调用
• 事件驱动的计算模型
• 用完即毁型设计：函数实例准备好后，执行完函数就直接结束。
  • 无状态，不存储任何状态
  • 正因为没有任何状态，因此在并发量高的时候，我们可以对无状态节点横向扩容，而没有流量时我们可以缩容到 0

刚刚说到FaaS或FC的函数是无状态的，那我们需要状态共享的时候，应该怎么做？

借助于BaaS: 后端即服务。

“自定义域名”中，我们可以将编写的函数与备案好的域名绑定在一起，这样，可以通过自定义的域名访问我们的“HTTP函数”。

应用示例

Nuxt.js应用的迁移

1. 迁移应用需要使用Funcraft命令行工具npm i -g @alicloud/fun全局安装；
2. fun --version查看版本信息验证是否安装成功；
3. 这里我下载了一个已有的项目，进入项目目录下，确保node版本在12.*以上，npm i安装开发依赖；
4. npm run dev保证我们的项目本地正常运行；
5. npm run build编译项目；
6. npm run start保证编译后的项目能够正常启动；
7. fun deploy -y部署项目至函数计算；

   current folder is not a fun project.
   Generating /Users/****/Desktop/case/migc-open-act-master/bootstrap...
   Generating template.yml...
   Generate Fun project successfully!
   

   • 自动生成template.yml文件

     ROSTemplateFormatVersion: '2015-09-01'
     Transform: 'Aliyun::Serverless-2018-04-03'
     Resources:
       migc-open-act-master: # service name
         Type: 'Aliyun::Serverless::Service'
         Properties:
           Description: This is FC service
         migc-open-act-master: # function name
           Type: 'Aliyun::Serverless::Function'
           Properties:
             Handler: index.handler
             Runtime: custom
             CodeUri: oss://fun-gen-cn-beijing-***/9c517abf18826f644880440a12eebef7
             MemorySize: 1024
             InstanceConcurrency: 5
             Timeout: 120
     
           Events:
             httpTrigger:
               Type: HTTP
               Properties:
                 AuthType: ANONYMOUS
                 Methods: ['GET', 'POST', 'PUT']
       Domain:
         Type: Aliyun::Serverless::CustomDomain
         Properties:
           DomainName: Auto
           Protocol: HTTP
           RouteConfig:
             Routes:
               "/*":
                 ServiceName: migc-open-act-master
                 FunctionName: migc-open-act-master
     
     

   • 自动生成bootstrap文件

     #!/usr/bin/env bash
     export PORT=9000
     npx nuxt start --hostname 0.0.0.0 --port $PORT
     

   • 自动生成一个可访问的临时域名

   Detect 'DomainName:Auto' of custom domain 'Domain'
   Request a new temporary domain ...
   The assigned temporary domain is http://38880398-******.test.functioncompute.com，expired at 2021-01-04 15:13:18, limited by 1000 per day.
   Waiting for custom domain Domain to be deployed...
   

这两个文件是做什么的呢？
带着疑问，我们看Custom Runtime

Custom Runtime

刚刚我们迁移了Nuxt.js应用，如果想迁移其它应用呢？
迁移应用之前，必须要了解一个前提：要在平台支持的开发环境基础上迁移项目。

• Custom Runtime就是在平台的基础上，自定义运行环境。
• Custom Runtime的本质是HTTP Server。

那如何创建Custom Runtime？

1. 搭建一个监听9000固定端口的HTTP Server

   // 部署静态页面为例
   var Koa = require('koa');
   var path = require('path');
   var htmlRender = require('koa-html-render');
   
   var app = new Koa();
   var port = 9000;
   app.use(htmlRender());
   
   app.use(async (ctx) => {
     await ctx.html(path.resolve(__dirname, ctx.path));
   })
   app.listen(process.env.PORT || port, () => {
     console.log(`----koa is running on ${process.env.PORT || port}=====`)
   })
   

2. 将启动Server的命令保存在一个名为bootstrap的文件

   // 创建bootstrap文件
   #!/usr/bin/env bash
   export PORT=9000
   node app.js
   

3. fun deploy -y将项目部署到函数计算上
4. 可以通过临时链接访问该静态项目

由此，我们可以看到bootstrap文件是HTTP Server的启动文件。
template.yml对应我们服务列表、函数列表的配置项。

Koa应用的迁移

上述例子，是静态页面的迁移，也可以看作是Koa应用的迁移。

连接MongoDB示例

这里，开通了阿里云MongoDB的服务，代码示例链接数据库，将testColl文档数据导出。
这个示例需要注意依赖版本require('mongodb')，mongodb的版本需要是2.2.*。

var uuid = require('node-uuid');
var sprintf = require("sprintf-js").sprintf;
var mongoClient = require('mongodb').MongoClient;
var host = "dds-****-pub.mongodb.rds.aliyuncs.com";
var port = 3717;
var username = "user***";
var password = "***";
var demoDb = "sls";
var demoColl = "testColl";
// 官方建议使用的方案
var url = sprintf("mongodb://%s:%d/%s", host, port, demoDb);
console.info("url:", url);
var conn;
exports.initializer = async function (context, callback) {
    // 获取mongoClient
    await mongoClient.connect(url, function(err, db) {
        if(err) {
            console.error("connect err:", err);
            return 1;
        }
        // 授权. 这里的username基于admin数据库授权
        var adminDb = db.admin();
        adminDb.authenticate(username, password, function(err, result) {
            if(err) {
                console.error("authenticate err:", err);
                return 1;
            }
            conn = db;
            // 取得Collecton句柄
            conn.db(demoDb)
            callback(null, '')
        });
    });
}
exports.handler = function (event, context, callback) {
    var collection = conn.collection(demoColl);
    collection.find({}).toArray(function(err, docs) {
        console.log("Found the following records");
        console.log(docs)
        callback(null, docs);
    });
}

总结

应用场景

• 长尾应用
• 大规模批处理任务
  • 弹性伸缩
• 基于事件驱动架构的应用
  • 事件驱动
• 运维自动化
  • 触发器

局限

• 用户对底层计算资源没有可控性
• 由于目前技术的成熟度，Serverless领域尚没有形成行业标准，意味着用户将一个平台上的Serverless应用移植到另一个平台时付出的成本较高

前端学习Serverless的出发点

• 打破潜意识技术边界
  • 调优行业内的开发岗位分层结构
  • Serverless补足了前端工程师的现有能力，前端与Serverless结合，是对前端的诉求从页面开发向开发交付整个应用转变
• 享受云服务红利
  • 零运维
  • Node.js + Serverless，向全栈进发
• 云开发者的切入点
  • 熟悉云开发模式与思想

• 文件：boostrap、template.yml分别是什么
• 调试：查看请求参数的结构
• 示例：几分钟部署上线
• 概念：HTTP触发器