结合阿里云 FC 谈谈我对 FaaS 的理解

本文首发于政采云前端团队博客：结合阿里云 FC 谈谈我对 FaaS 的理解

https://www.zoo.team/article/my-understanding-of-faas

进入主题之前，先从背景简述下最近前端界的热点词汇 Serverless，其实，Serverless 这个概念在其他领域已经提出来很久了。

Serverless

概念

Serverless 直译为无服务器，代表一种无服务器架构（也被称为“无服务器计算”），并不表示不需要物理服务器，而是指不需要关注和管理服务器，直接使用服务即可，其实就是一种服务外包或者说服务托管，这些服务由第三方供应商提供。

具体来说，Serverless 就是指服务端逻辑由开发者实现，运行在无状态的计算容器中，由事件驱动，完全被第三方管理，而业务层面的状态则记录在数据库或存储资源中。

目前国内一些大型公司如阿里、腾讯、滴滴都已经将 Serverless 逐步在业务中落地（案例分享：2020.06.19 ServerlessDays · China Online (https://cloud.tencent.com/developer/salon/live-1224)）。

Serverless 与 FaaS 的联系

Serverless = FaaS + BaaS ，是目前界内比较公认的定义：

• FaaS（Function as a Service）：函数即服务

• • 负责服务端业务逻辑场景，需要开发者自己实现，服务的粒度比微服务更小，小到以函数为单位

  • 事件驱动的 Serverless 服务，毫秒级弹性伸缩

  • 无法进行内存或数据共享，是无状态的

  • 无需运维，部署、运维等都由云平台提供

• BaaS（Backend as Service）：后端即服务

  

• • 负责通用服务场景，不需要开发者自己开发，由云厂商提供，比如数据库、身份验证、消息队列、对象存储等服务

  • 是有状态的

笔者认为，单看 FaaS 或者 BaaS，都是一种 Serverless ，只是一般我们完整的应用需要两者结合才能实现。

好，下面正式介绍 FaaS。

FaaS

作为一个前端，我们平日里很难接触到服务器、运维方面的操作。假设现在给你一个任务，让你自己开发一个有前后端交互的应用，并从 0 到 1 进行部署，是不是觉得光靠自己根本搞不定，这个任务有点难。

传统应用的部署，我们需要做很多工作：准备服务器、配置环境、购买域名、配置 Nginx、……。应用发布之后，我们还要考虑运维的问题，线上监控，扩缩容，容灾等等等等。

现在，我们运用 FaaS 去开发部署的话，以上都不用考虑，只需要专注于业务逻辑开发即可，因为其它一切都托管给 FaaS 平台帮我们处理了。

概念

FaaS  是无服务器计算的一种形式。通过 FaaS，可以快速构建任何类型的应用和服务，它具有开发敏捷特性、自动弹性伸缩能力、免运维和完善的监控设施。因此：

• 开发者只需专注于业务逻辑开发，无需管理服务器、运行环境等 IT 基础设施

• FaaS 平台会为我们准备好计算资源，以弹性、可靠的方式运行我们的代码，实现毫秒级弹性伸缩，轻松应对峰值压力

• 用户只需根据函数的实际执行时间按量付费

因此，相比传统开发模式，大大提高了开发和交付效率，是未来云服务发展的大趋势。自 2014 年始，在 AWS Lambda 之后，Google、IBM、Microsoft、阿里、腾讯、华为等国内外云厂商相继推出云函数计算平台 FaaS。

快速创建 FaaS 应用

函数计算开发方式有很多种，比如：Fun 工具、函数计算 FC 平台、Serverless VScode、云开发平台。本文借助阿里云函数计算平台(https://fc.console.aliyun.com/fc/overview/cn-shanghai)，通过其提供的模版快速创建、部署一个 Web 应用，向大家更清楚地展示 FaaS 是什么。

本文直接基于模版创建，用户也可以选择自己上传应用代码直接部署 Web 应用。

我们选择有前后端交互、数据增删改查等行为的 Todo List 应用，它是一个前后端一体化（前后端代码共属一个项目中开发、调试、部署，高效且节省资源） FaaS 应用。

服务/函数

服务

一个应用可以拆分为多个服务。从资源使用维度出发，一个服务可以由多个函数组成。先创建服务，再创建函数。

可以看到 TodoList 应用部署成功后创建好的服务，我们可以对该服务进行配置、删除、查看指标等操作，还可以对其下的函数进行配置、删除。

函数

函数是系统调度和运行的单位。函数必须从属于服务，同一个服务下可以有多个函数，同一个服务下的所有函数共享相同的设置，例如服务授权、日志配置，但彼此相互独立，互不影响。

函数代码

FaaS 对多种语言都有良好的支持性，比如阿里云支持 Node.js、Python、PHP、Java 等等，开发者可以使用自己熟悉的语言，根据平台提供的函数接口形式编写代码。这也意味着，团队协作时，大家可以利用多种语言混合开发复杂应用。

点击代码执行，可以看到这里有一个在线编辑器，里面就是模板生成的代码，可以在此处进行运行、调试。该应用前端页面用 React 实现，后端服务基于 Node 的 Express 框架。

函数入口

template.yml 是我们的函数信息配置文件，告诉云厂商我们的代码入口函数、触发器类型等操作。

函数入口为 src/index.handler ，即 src/index.js 服务端代码文件中的 handler 方法，该文件代码如下：

const { Server } = require('@webserverless/fc-express')
const express = require('express');
const fs = require('fs');
const path = require('path');
const bodyParser = require('body-parser');
 
// initial todo list
let todos = [
  {
    id: '123',
    text: 'Go shopping',
    isCompleted: false,
  },
  {
    id: '213',
    text: 'Clean room',
    isCompleted: true,
  },
];
 
 
const staticBasePath = path.join('public', 'build');
 
const app = express();
 
// index.html
app.all("/", (req, resp) => {
  resp.setHeader('Content-Type', 'text/html');
  resp.send(fs.readFileSync('./public/build/index.html', 'utf8'));
});
 
// 静态资源文件：js、css、图片
// static js resources  
app.all('/*.js', (req, resp) => {
  const filePath = path.join(staticBasePath, req.path);
  resp.setHeader('Content-Type', 'text/javascript');
  resp.send(fs.readFileSync(filePath, 'utf8'));
});
 
// static css resources
app.all('/*.css', (req, resp) => {
  const filePath = path.join(staticBasePath, req.path);
  resp.setHeader('Content-Type', 'text/css');
  resp.send(fs.readFileSync(filePath, 'utf8'));
});
 
// static svg resources
app.all('/*.svg', (req, resp) => {
  const filePath = path.join(staticBasePath, req.path);
  resp.setHeader('Content-Type', 'image/svg+xml');
  resp.send(fs.readFileSync(filePath, 'utf8'));
});
 
// static png resources
app.all('/*.png', (req, resp) => {
  const filePath = path.join(staticBasePath, req.path);
  resp.setHeader('Content-Type', 'image/png');
  resp.send(fs.readFileSync(filePath, 'utf8'));
});
 
app.all('/manifest.json', (req, resp) => {
  const filePath = path.join(staticBasePath, req.path);
  resp.setHeader('Content-Type', 'application/json');
  resp.send(fs.readFileSync(filePath, 'utf8'));
});
 
// 增删改查对应的api接口
// list api
app.get('/api/listTodos', (req, resp) => {
  resp.send(JSON.stringify(todos));
});
 
// create api
app.get('/api/createTodo', (req, resp) => {
  const { todo: todoStr } = req.query;
  const todo = JSON.parse(todoStr);
  todos.push({
    id: todo.id,
    text: todo.text,
    isCompleted: todo.isCompleted,
  });
  resp.send(JSON.stringify(todos));
});
 
// update api
app.get('/api/updateTodo', (req, resp) => {
  const { todo: todoStr } = req.query;
  const targetTodo = JSON.parse(todoStr);
  const todo = todos.find((todo) => todo.id === targetTodo.id);
  if (todo) {
    todo.isCompleted = targetTodo.isCompleted;
    todo.text = targetTodo.text;
  }
  resp.send(JSON.stringify(todos));
});
 
// remove api
app.get('/api/removeTodo', (req, resp) => {
  const { id } = req.query
  // TODO: Implement methods to filter todos, filtering out item with the same id
  // todos = todos.filter();
  const todosIndex = todos.findIndex((todo) => todo.id === id);
  if (todosIndex !== -1) {
    todos.splice(todosIndex, 1);
  } 
  resp.send(JSON.stringify(todos));
});
 
const server = new Server(app);
 
// 向外暴露了 http触发器入口
// http trigger entry
module.exports.handler = function(req, res, context) {
  server.httpProxy(req, res, context);
};

可以看到，我们不需要自己起服务，FaaS 平台会为我们管理。这个文件，有两个重要的部分：

• 1.函数入口 handler，也是 HTTP 触发器入口，下文会详细介绍

// http trigger entry
module.exports.handler = function(req, res, context) {
  server.httpProxy(req, res, context);
};

• 2.Web Service 和 API，通过路由调用相应的服务，比如请求路径为"/"时，会返回 Web 应用的 Html 页面；请求"/api/*"时，调用接口返回数据

触发器

前面说过，FaaS 是一种事件驱动的计算模型，即函数的执行是由事件驱动的，没有事件触发，函数就不运行。与传统开发模式不同，函数不需要自己启动一个服务去监听数据，而是通过绑定一个（或者多个）触发器。

触发器就是触发函数执行的方式，我们需要为函数创建指定的触发器。

FaaS 应用的触发器有多种（不同云厂商的触发器会有所区别），但基本都支持 HTTP、对象存储、定时任务、消息队列等触发器，其中 HTTP 触发器是最常见的。

以阿里云函数计算为例，介绍几个代表类型：

触发器类型

开发者在调试时，如果不配置触发器，也可以使用控制台、命令行工具 或者 SDK 等方式直接调用函数执行。

我们点开 TodoList 的触发器，可以看到创建的 HTTP 触发器，WEB 用户通过 HTTP 请求即可触发函数的执行。

注意这里的提示语：打开链接，会下载一个 Html 附件，这时我们打开，因为找不到静态资源文件，应用不能正常运行。

可以点击自定义域名去用平台为我们创建的临时域名打开：

可以看到，页面和功能都正常了。我们查看、新增、更新、删除，在控制台里可以看到发起的请求和返回结果

HTTP 触发器

该应用 HTTP 触发器的入口函数形式如下：

// http trigger entry
module.exports.handler = function(req, res, context) {
  server.httpProxy(req, res, context);
};

配置 HTTP 触发器的函数可以通过 HTTP 请求被触发执行。此时函数可以看做一个 Web Server，对 HTTP 请求进行处理，并将处理结果返回给调用端。

访问 Html 页面、请求静态资源文件，以及请求接口，都是通过 HTTP 请求去触发相应函数的执行。

可以在这里进行调试：

FaaS 框架

目前市面上已经有一些较为成熟的开源 FaaS 框架，比如 OpenFaaS、Funktion、Kubeless、Fission等等，本文向大家介绍阿里云今年正式发布的 Midway FaaS框架 (https://github.com/midwayjs/midway)，它是用于构建 Node.js 云函数的 Serverless 框架，它提供了函数的本地开发、调用、测试整个链路。它可以开发新的 Serveless 应用，也提供方案将传统应用迁移至各云厂商的云函数。阿里内部已经使用一年多了。

我们可以运用脚手架 @midwayjs/faas-cli 提供的能力在本地快速创建、调试、Mock、部署一个 FaaS 应用。Serverless 有一个很大的弊端，就是和云服务商平台强绑定，但是 Midway Serverles 是防平台锁定的，它能一套代码能够运行在不同的平台和运行时之上，Midaway Faas 的部署可以跨云厂商，默认部署到阿里云 FC，我们也可以修改部署到其它平台，如腾讯云 SCF、AWS Lambda。

Midway FaaS 体系也与云工作台进行了结合，使用了和本地同样的能力，这里选择登录 阿里云开发平台 (https://workbench.aliyun.com/application)，用示例库模版再次创建一个 TodoList 应用进行演示，只不过这个是用 Midway FaaS 构建的。

代码目录结构可以简单抽取为：

|-- src
|  |-- apis //函数代码
|    |-- config //针对不同环境创建配置文件
|    |-- configuration.ts //扩展能力配置
|    |-- index.ts // 函数代码入口文件，里面包括多个函数
|  |-- components // 前端组件
|  |-- index.tsx // 前端页面入口文件（该应用前端基于React，若是Vue，则是App.vue）
|-- f.yml // 函数信息配置文件

f.yml 配置文件

service: serverless-hello-world
 
// 服务提供商
provider:
  name: aliyun
  runtime: nodejs10 //运行时环境及版本信息
 
// 函数具体信息（包括函数入口、触发器等等）
functions:
  render:
    handler: render.handler 
    events:
      - apigw:
          path: /*
  list:
    handler: todo.list 
    events:
      - apigw:
          path: /api/list
  update:
    handler: todo.update
    events:
      - apigw:
          path: /api/update
  remove:
    handler: todo.remove
    events:
      - apigw:
          path: /api/remove
  add:
    handler: todo.add
    events:
      - apigw:
          path: /api/add
          
// 构建的配置信息
package:
  include:
    - build //打包目录
  artifact: code.zip //打包名称

函数代码中一个函数对应一个 API 接口：

安装依赖后，我们 npm run dev，阿里云为我们创建了一个临时域名用于调试：

可以看到请求的这些资源和接口数据：

一键部署，非常方便。

收费标准

传统应用我们的服务是一直占用资源的，而 FaaS 在资源空闲时不收费，按需付费，可以大大节省开支。

收费标准：

• 调用函数次数

• 函数运行时间

因为每月都有免费额度，所以在个人日常使用时基本不需要付费。

（PS：但还是要特别注意，部署的应用不用时一定要及时下线，否则可能会收取费用，还有开通的服务、功能也一定要仔细留意一下收费标准，比如可能想解决冷启动的问题，会开通预留实例功能，如果我们不用的话，一定要注意手动释放，否则即使它没有执行任何请求，也会从启动开始不断收费，费用可不小）

冷启动

再说说 FaaS 目前备受关注的一个问题——冷启动。

FaaS 中的函数首次调用、更新函数或长时间未调用时重新调用函数时，平台会初始化一个函数实例，这个过程就是冷启动，平均耗时在几百毫秒。

延迟问题

FaaS 因为冷启动，不能立即调用函数，调用延迟会给应用性能带来影响，针对冷启动的延迟问题，各大云服务商非常关注，正在想办法不断优化。

与冷启动相呼应的是热启动，热启动指函数调用时不用重新创建新的函数实例，而是直接复用之前的函数实例。因为 FaaS 函数若在一段时间内没有被事件触发运行，云服务商就会回收运行函数的容器资源，销毁函数实例，所以，在未被回收的这段时间内再次调用函数就是热启动；销毁后，重新创建就是冷启动。

延迟原因

冷启动具体做了哪些操作呢？以阿里云为例，大致包括了调度实例、下载解压代码、启动容器、启动运行时，这一过程结束后，函数才开始执行。所以冷启动的启动消耗时间受到很多因素的影响：

• 编程语言

  有专门研究对比，不同语言的冷启动时间不同

• 代码大小

  这个过程在冷启动过程中相对比较耗时，可能几十毫秒，也可能几秒，看代码体积大小

• 容器创建

  这个过程的耗时取决于云服务商

• 配置等

如何优化

各大云厂商都已经有了一些优化方案的最佳实践，需要开发者和云厂商共同努力：

• 减少代码体积：

• • 开发者可以通过精简代码，删除无用依赖，加速下载函数代码过程

  • 比如腾讯云对代码做了两级的缓存，可以有效降低下载代码时间

• 资源复用，缩短函数执行时间

• 选择冷启动时间较少的语言

• 选择合适的内存：函数内存越大，冷启动表现越优

• 避免不必要的配置

• 降低冷启动频率

• • 使用定时触发器定时访问函数，这样可以防止函数实例一段时间没被使用被销毁

  • 使用 initializer 函数入口，函数计算会异步调用初始化接口，消除初始化用户代码的时间

• 预留实例

执行时长

FaaS 还有一个局限性，就是平台会限制函数的执行时间，超出时间后执行代码的进程会被强行销毁，所以 FaaS 不适合长时间运行的应用。例如 AWS Lambda 函数不允许运行超过 15 分钟（以前只有 5 分钟），如果超过就会中断。使用时，应该根据自己的预期执行时间来设置超时值，防止函数的运行时间超出预期，并且建议调用函数的 Client 端的 timeout 要稍稍大于函数设置的 timeout，这样才能防止执行环境不会意外退出。

FaaS 工作流程

相信大家读到这里，应该差不多可以明白 FaaS 的工作流程了，我们总结一下：

• 开发者编写函数代码，可以在线编辑或者本地上传，完成后，FaaS 平台为我们部署应用，创建函数服务

• 客户端通过设置的触发器，通知函数服务

• 若存在函数实例，则直接在该执行环境中调用函数；没有，则先经过冷启动（调度实例、下载代码、启动实例、启动运行时），再执行函数

• 函数根据用户请求量动态扩容响应请求，将内容返回给用户。函数执行完后，若一段时间内无事件触发，函数实例就会被销毁，FaaS 应用快速缩容到 0

对前端的影响

Serverless 现在这么热，它对前端到底有什么影响呢？

整个实践下来发现，FaaS 帮我们前端扩展了能力边界，作为前端，我们自己一个人也能快速完成前后端开发以及部署工作，完全不用关心服务器以及运维方面我们不擅长的问题。前端也有机会参与服务端业务逻辑开发，更深入业务，创造更大的价值。

结语

本文结合阿里云 FC、Midway FaaS 框架快速创建 FaaS 应用的实践，向大家展示了什么是 FaaS，FaaS 的工作流程，优缺点，展现了 FaaS 颠覆传统开发模式的魅力。现在 FaaS 的应用场景非常广泛，Web 应用及小程序等移动应用、AI 及机器学习、物联网、实时数据处理、……、等等。Serverless 时代，生产效率大大提高，每个人都有更多机会创造无限可能，让我们一起为未来加油！

参考文章

Serverless Handbook——无服务架构实践手册：https://jimmysong.io/serverless-handbook/concepts/what-is-serverless.html

阿里云函数计算使用文档：https://help.aliyun.com/document_detail/52895.html?spm=a2c4g.11186623.6.542.979d10f394oRpI

Midway Serverless 使用文档：https://www.yuque.com/midwayjs/faas

腾讯云函数计算冷启动优化实践：https://www.tengxunyun8.com/953.html

Serverless Architectures(译文)—(Martin Fowler)：https://www.jianshu.com/p/745896ccf145

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最后

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