作者 | 孔德慧（夏莞） 阿里雲函式計算開發工程師

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什麼是函式計算？

大家都瞭解，Serverless 並不是沒有伺服器，而是開發者不再需要關心伺服器。下圖是一個應用從開發到上線的對比圖：

在傳統 Serverful 架構下，部署一個應用需要購買伺服器，部署作業系統，搭建開發環境，編寫程式碼，構建應用，部署應用，配置負載均衡機制，搭建日誌分析與監控系統，應用上線後，繼續監控應用的執行情況。而在 Serverless 架構下，開發者只需要關注應用的開發構建和部署，無需關心伺服器相關操作與運維，在函式計算架構下，開發者只需要編寫業務程式碼並監控業務執行情況。這將開發者從繁重的運維工作中解放出來，把精力投入到更有意義的業務開發上。

上圖展示了函式計算的使用方式。從使用者角度，他需要做的只是編碼，然後把程式碼上傳到函式計算中。上傳程式碼就意味著應用部署。當有高併發請求湧入時，開發者也無需手動擴容，函式計算會根據請求量毫秒級自動擴容，彈性可靠地執行任務，並內建日誌查詢、效能監控、報警等功能幫助開發者發現問題並定位問題。

函式計算核心優勢

1. 敏捷開發

• 使用函式計算時，使用者只需聚焦於業務邏輯的開發，編寫最重要的 “核心程式碼”；
• 不再需要關心伺服器購買、負載均衡、自動伸縮等運維操作；
• 極大地降低了服務搭建的複雜性，有效提升開發和迭代的速度。

2. 彈性擴容

• 函式計算根據請求量自動進行彈性擴容，無需任何手動配置；
• 毫秒級排程計算資源，輕鬆應對業務洪峰。

3. 穩定高可用

• 函式計算分散式叢集化部署，支援多可用區；
• 如果某個可用區因自然災害或電力故障導致癱瘓，函式計算會迅速切換到同區域其他可用區的基礎設施執行函式，確保服務高可用。

4. 有競爭力的成本

• 函式計算提供了豐富的計量模式，幫助您在不同場景獲得顯著成本優勢；
• 後付費模型按實際使用計算資源計費，不佔用計算資源則不計費，資源利用率高達 100% ；
• 預付費模型根據業務負載估算提前預購計算力，單價更低，組合使用後付費和預付費方式將有效降低成本。

函式計算使用場景

從使用場景來說，主要有三類：

• Web 應用：可以是各種語言寫的，這種可以是使用 Serverless 框架新編寫的程式，也可以是已有的應用。比如可能是小程式後端，也可能是 Web API；

• 對計算能力有很強的彈性訴求的應用：比如 AI 推理、音視訊處理、圖文轉換等；

• 事件驅動型的應用：比如通過其他阿里雲產品驅動的場景，Web Hook、定時任務等。

函式計算已經與很多產品進行了打通，比如物件儲存、表格儲存、定時器、CDN、日誌服務、雲監控等十幾個產品，可以非常快速地組裝出一些業務邏輯。

函式計算工作原理

1. 函式計算呼叫鏈路

上圖展示了函式計算完整的請求和呼叫鏈路。函式計算是事件驅動的無伺服器應用，事件驅動是說可以通過事件源自動觸發函式執行，比如當有物件上傳至 OSS 中時，自動觸發函式，對新上傳的圖片進行處理。函式計算支援豐富的事件源型別，包括日誌服務、物件儲存、表格儲存、訊息服務、API 閘道器、CDN 等。

除了事件觸發外，也可以直接通過 API/SDK 直接呼叫函式。呼叫可以分為同步呼叫與非同步呼叫，當請求到達函式計算後，函式計算會為請求分配執行環境，如果是非同步呼叫，函式計算會將請求事件存入佇列中，等待消費。

2. 函式計算呼叫方式

同步呼叫的特性是，客戶端期待服務端立即返回計算結果。請求到達函式計算時，會立即分配執行環境執行函式。

以 API 閘道器為例，API 閘道器同步觸發函式計算，客戶端會一直等待服務端的執行結果，如果執行過程中遇到錯誤， 函式計算會將錯誤直接返回，而不會對錯誤進行重試。這種情況下，需要客戶端新增重試機制來做錯誤處理。

非同步呼叫的特性是，客戶端不急於立即知道函式結果，函式計算將請求丟入佇列中即可返回成功，而不會等待到函式呼叫結束。

函式計算會逐漸消費佇列中的請求，分配執行環境，執行函式。如果執行過程中遇到錯誤，函式計算會對錯誤的請求進行重試，對函式錯誤重試三次，系統錯誤會以指數退避方式無限重試，直至成功。

非同步呼叫適用於資料的處理，比如 OSS 觸發器觸發函式處理音視訊，日誌觸發器觸發函式清洗日誌，都是對延時不敏感，又需要儘可能保證任務執行成功的場景。如果使用者需要了解失敗的請求並對請求做自定義處理，可以使用 Destination 功能。

3. 函式計算執行過程

函式計算是 Serverless 的，這不是說無伺服器，而是開發者無需關心伺服器，函式計算會為開發者分配例項執行函式。

如上圖所示，當函式第一次被呼叫的時候，函式計算需要動態排程例項、下載程式碼、解壓程式碼、啟動例項，得到一個可執行函式的程式碼環境。然後才開始在系統分配的例項中真正地執行使用者的初始化函式，執行函式業務邏輯。這個排程例項啟動例項的過程，就是系統的冷啟動過程。

函式邏輯執行結束後，不會立即釋放掉例項，會等一段時間，如果在這段時間內有新的呼叫，會複用這個例項，比如上圖中的 Request 2，由於執行環境已經分配好了，Request 2 可以直接使用，所以 Request 2 就不會遇到冷啟動。

Request 2 執行結束後，等待一段時間，如果這段時間沒有新的請求分配到這個例項上，那系統會回收例項，釋放執行環境。此例項釋放後，新的請求 Request 3 來到函式計算，需要重新排程例項、下載程式碼、解壓程式碼，啟動例項，又會遇到冷啟動。

所以，為了減小冷啟動帶來的影響，要儘可能避免冷啟動，降低冷啟動帶來的延時。

使用預留例項可以完全避免冷啟動，預留例項是在使用者預留後就分配例項，準備執行環境；請求結束後系統也不會自動回收例項。

預留例項不由系統自動分配與回收，由使用者控制例項的生命週期，可以長駐不銷燬，這將徹底消除例項冷啟動帶來的延時毛刺，提供極致效能，也為線上應用遷移至函式計算掃清障礙。

如果業務場景不適合使用預留例項，那就要設法降低冷啟動的延時，比如降低程式碼包大小，可以降低下載程式碼包、解壓程式碼包的時間。Initializer 函式是例項的初始化函式，Initializer 在同一例項中執行且只執行一次，所以可以將一些耗時的公共邏輯放到 Initializer 中，比如在 NAS 中載入依賴、建立連線等等。另外要儘量保持請求連續穩定，避免突發的流量，由於系統已啟動的例項不足以支撐大量的突發流量，就會帶來不可避免的冷啟動。

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