Serverless 應用開發的 7 個經驗心得
作者說：Serverless 架構下的應用開發，與傳統架構的應用開發還是有比較大的區別點的，例如天然分散式架構會讓很多框架喪失一定的"便利性"，無狀態的特點又讓很多"傳統架構下看起來再正常不過的操作"變得異常風險。所以本篇我會介紹一些在 Serverless 架構下，常見的應用開發注意事項，分享一些個人的實戰經驗心得。如果你在 Serverless 開發過程中遇到問題，不妨往下聽聽看吧。
1、如何上傳檔案
在傳統 Web 框架中，上傳檔案是非常簡單和便捷的，例如 Python 的 Flask 框架：
f = request.files['file']
f.save('my_file_path')但是在 Serverless 架構下，卻不能直接上傳檔案，原因有以下幾點：
- 一些雲平臺的 API 閘道器觸發器會將二進位制檔案轉換成字串；不便直接獲取和儲存；
- 此外，API 閘道器與 FaaS 平臺之間傳遞的資料包有大小限制，很多平臺被限制在 6M；
- FaaS 平臺大都是無狀態的，即使儲存到當前例項中，也會隨著例項釋放而導致檔案丟失；
因此，傳統框架中常用的上傳方案，是不太適合在 Serverless 架構中直接使用的。若是想在 Serverless 架構上傳檔案，可以嘗試以下兩種方法：
- 一種是 BASE64 後上傳，持久化到物件儲存或者是 NAS 中，這種做法可能會觸及到 API 閘道器與 FaaS 平臺之間傳遞的資料包有大小限制，所以一般使用這種上傳方法的通常是上傳頭像等小檔案的業務場景；
- 第二種上傳方法是，通過物件儲存等平臺來上傳，因為客戶端直接通過金鑰等資訊，來將檔案直傳到物件儲存是有一定風險的。所以通常情況是客戶端發起上傳請求，函式計算根據請求內容進行預簽名操作，並將預簽名地址返回給客戶端，客戶端再使用指定的方法進行上傳，上傳完成之後，可以通過物件儲存觸發器等來對上傳結果進行更新，詳情如下圖所示：
2、檔案讀寫與持久化方法
應用在執行過程中，可能會涉及到檔案的讀寫操作，或者是一些檔案的持久化操作。在傳統的雲主機模式下，通常情況下是可以直接讀寫檔案，或者將檔案持久化某個目錄下，但是在 Serverless 架構下卻並不是這樣的。
由於 FaaS 平臺是無狀態的，並且用過之後會被銷燬，所以檔案如果需要持久化並不能直接持久化在例項中，可以選擇持久化到其他的服務中，例如物件儲存、NAS 等。
同時，在不配置 NAS 的情況下，FaaS 平臺通常情況下之後 /tmp 目錄具有可寫許可權，所以部分臨時檔案可以快取在 /tmp 資料夾下。
3、慎用部分 Web 框架的特性
函式計算（FC)是請求級別的隔離，所以可以認為這個請求結束了，例項就有可能進入到一個“靜默”的狀態。在函式計算中，API 閘道器觸發器通常是同步呼叫_（以阿里雲函式計算為例，通常只在定時觸發器、OSS 事件觸發器、MNS 主題觸發器和 IoT 觸發器等幾種情況下是非同步觸發）_，這就意味著當 API 閘道器將結果返回給客戶端的時候，整個函式就會進入“靜默”狀態，或者被銷燬，而不是會繼續執行完非同步方法。
所以通常情況下像 Tornado 等框架就很難在 Serverless 架構下發揮其非同步的作用。當然，如果使用者需要非同步能力，可以參考雲廠商所提供非同步方法，以阿里雲函式計算為例，阿里雲函式計算為使用者提供了一種非同步呼叫能力，當函式的非同步呼叫被觸發後，函式計算會將觸發事件放入內部佇列中，並返回請求 ID，而具體的呼叫情況及函式執行狀態將不會返回。如果使用者希望獲得非同步呼叫的結果，可以通過配置非同步呼叫目標來實現，詳情如圖中所示：
Serverless 架構下，應用一旦完成當前請求，就會進入到“靜默”狀態，例項甚至都會被銷燬，所以這就導致一些自帶定時任務的框架沒有辦法正常執行定時任務。因為函式計算通常是由事件觸發，不會自主定時啟動。例如 Egg 專案中設定了一個定時任務，但是在實際的函式計算中如果沒有通過觸發器觸發該函式，那麼該函式是不會被觸發，函式也不會從內部自動啟動來執行定時任務，所以此時可以使用各個雲廠商為其 FaaS 平臺提供的定時觸發器，通過定時觸發器觸發指定方法，來替代定時任務。
4、要注意應用組成結構
在 Serverless 架構下，靜態資源更應該在物件儲存與 CDN 的加持下對外提供服務；否則所有的資源都在函式中，通過函式計算對外暴露，不僅僅會讓函式的真實業務邏輯併發度降低，也會造成更多的成本支出。尤其是將一些已有的程式遷移到 Serverless 架構上，如 Wordpress 等，更是要注意將靜態資源與業務邏輯進行拆分，不然在高併發的情況下，效能與成本都將會受到嚴格的考驗。
在眾多雲廠商中，函式的收費標準都是依靠執行時間和配置的記憶體，以及產生的流量進行收費的。如果一個函式的記憶體設定不合理，會導致成本翻倍增加。因此我們既要保證記憶體設定合理，更要保證業務邏輯結構的可靠性。
以阿里雲函式計算為例，當一個應用，有兩個對外的介面，其中有一個介面的記憶體消耗在 128MB 以下，另一個介面的記憶體消耗穩定在 3000MB 左右。這兩個介面，平均每天會被觸發 10000 次，並且時間消耗均在 100ms。如果兩個介面寫到一個函式中，那麼這個函式可能需要將記憶體設定在 3072MB，同時在使用者請求記憶體消耗較少的介面時，在冷啟動的情況下可能難以得到較好的效能表現；但是，如果兩個介面分別寫到兩個函式中，那麼兩個函式記憶體分別設定成 128MB 以及 3072MB 即可：
通過上表，我們可以明確看出，當合理的、適當地把業務進行拆分之後，會在一定程度上更節約成本，以上述例子來看，成本節約近 50%！
5、傳統框架遷移方案與策略
Serverless 的範圍越來越廣，它本質上來講更像是一種設計理念，一種新的程式設計正規化。在這種新的架構下，或者說新的程式設計正規化下，使用全新的思路來做 Serverless 應用是再好不過的了。但是原生的 Serverless 開發框架是非常少的，以 Web 框架為例，目前的主流的 Web 框架“均不支援 Serverless 模式部署”，一方面是要嘗試接觸 Serverless，一方面又沒辦法完全放棄傳統框架，所以如何將傳統框架更簡單、更快速、更科學地部署到 Serverless 架構上是一個值得探討的問題。下面我結合案例分享一下遷移思路：
- 傳統框架遷移案例
請求整合方案實際上就是把真實的 API 閘道器請求，直接透傳給 FaaS 平臺，而不在中途增加任何轉換邏輯。以阿里雲函式計算的 HTTP 函式為例，當開發者想要把傳統框架（例如 Django，Flask，Express，Next.js 等）部署到阿里雲函式計算平臺上，並且體驗 Serverless 帶來的按量付費，彈性伸縮等便捷優勢。
得益於阿里雲函式計算的 HTTP 函式和 HTTP 觸發器，開發者不僅可以快速、簡單地將框架部署到阿里雲函式計算，更可以保持和傳統開發一樣的體驗。以 Python 的 Bottle 框架為例，當我們開發一個 Bottle 專案之後：
# index.pyp
import bottle
@bottle.route('/hello/<name>')
def index(name):
return "Hello world"
if __name__ == '__main__':
bottle.run(host='localhost', port=8080, debug=True)可以直接在本地進行除錯。當想要把該專案部署到阿里雲函式計算上，只需要增加一個 default_app 的物件即可：
app=bottle.default_app()
整個專案：
# index.py
import bottle
@bottle.route('/hello/<name>')
def index(name):
return "Hello world"
app = bottle.default_app()
if __name__ == '__main__':
bottle.run(host='localhost', port=8080, debug=True)此時，在阿里雲函式計算平臺，建立函式時，將函式入口設定為：index.app 即可。除了 Bottle 之外，其他的 Web 框架的操作方法是類似的，再以 Flask 為例：
# index.py
from flask import Flask
app = Flask(__name__)
@app.route('/')
def hello_world():
return 'Hello, World!'
if __name__ == '__main__':
app.run(
host="0.0.0.0",
port=int("8001")
)在配置函式的時候寫上入口函式為：index.app 即可，就可以保證該 Flask 專案執行在函式計算平臺上。
當然，除了使用已有的語言化的 Runtime，還可以考慮使用 Custom Runtime 和 Custom Container 來實現，例如，一個 Web 專案完成之後，可以編寫一個 Bootstrap 檔案（在 Bootstrap 檔案中寫一些啟動命令即可），例如我要啟動一個 Express 的專案，我把我的 Express 專案準備完成之後，可以直接通過 Bootstrap 為：
#!/usr/bin/env bash
export PORT=9000
npm run star- 通過開發者工具快速遷移/部署
如果通過開發者工具進行傳統框架的支援，可以直接通過 Serverless Devs 的命令，進行案例的專案的建立。目前 Serverless Devs 已經支援以下框架：
詳情可以參考：https://github.com/devsapp/start-web-framework
以 Express 專案為例，可以在命令列工具執行：
s init start-express即可進行專案的初始化：
_____
| ___|
| |____ ___ __ _ __ ___ ___ ___
| __\ \/ / '_ \| '__/ _ \/ __/ __|
| |___> <| |_) | | | __/\__ \__ \
\____/_/\_\ .__/|_| \___||___/___/
| |
|_|
? please select credential alias default
Welcome to the start-express application
This application requires to open these services:
FC : https://fc.console.aliyun.com/
Express development docs: https://www.expressjs.com.cn/4x/api.html
* 額外說明：s.yaml中宣告瞭actions：
部署前執行：npm install --production
如果遇到npm命令找不到等問題，可以適當進行手動專案構建，並根據需要取消actions內容
* 專案初始化完成，您可以直接進入專案目錄下，並使用 s deploy 進行專案部署
? Thanks for using Serverless-Devs
? You could [cd /Users/jiangyu/Desktop/fc-custom-lua-event/image-prediction-app/start-express] and enjoy your serverless journey!
?️ If you need help for this example, you can use [s -h] after you enter folder.
? Document ❤ Star：https://github.com/Serverless-Devs/Serverless-Devs完成之後，可以進入專案並部署：
$ s deploy
framework:
region: cn-beijing
service:
name: web-framework
function:
name: express
runtime: custom
handler: index.handler
memorySize: 128
timeout: 60
url:
system_url: https://1583208943291465.cn-beijing.fc.aliyuncs.com/2016-08-15/proxy/web-framework/express/
custom_domain:
-
domain: http://express.web-framework.1583208943291465.cn-beijing.fc.devsapp.net
triggers:
-
type: http
name: httpTrigger此時可以通過瀏覽器開啟頁面：
此時，可以根據案例提供的 Bootstrap 以及 s.yaml 進行參考，並將自身的專案部署/遷移到阿里雲 Serverless 架構。其中 Bootstrap 為：
#!/bin/bash
node index.js其中 s.yaml 為：
# ------------------------------------
# 歡迎您使用阿里雲函式計算 FC 元件進行專案開發
# 元件倉庫地址/幫助文件：https://github.com/devsapp/fc
# Yaml參考文件：https://github.com/devsapp/fc/blob/jiangyu-docs/docs/zh/yaml.md
# 關於：
# - Serverless Devs和FC元件的關係、如何宣告/部署多個函式、超過50M的程式碼包如何部署
# - 關於.fcignore使用方法、工具中.s目錄是做什麼、函式進行build操作之後如何處理build的產物
# 等問題，可以參考文件：https://github.com/devsapp/fc/blob/jiangyu-docs/docs/zh/tips.md
# 關於如何做CICD等問題，可以參考：https://github.com/Serverless-Devs/Serverless-Devs/blob/master/docs/zh/cicd.md
# 有問題快來釘釘群問一下吧：33947367
# ------------------------------------
edition: 1.0.0 # 命令列YAML規範版本，遵循語義化版本（Semantic Versioning）規範
name: framework # 專案名稱
access: "default" # 祕鑰別名
services:
framework: # 業務名稱/模組名稱
component: fc # 元件名稱
actions:
pre-deploy: # 在deploy之前執行
- run: npm install --production # 要執行的命令列
path: ./code # 命令列執行的路徑
props: # 元件的屬性值
region: cn-beijing
service:
name: web-framework
description: 'Serverless Devs Web Framework Service'
function:
name: express
description: 'Serverless Devs Web Framework Express Function'
codeUri: './code'
runtime: custom
timeout: 60
caPort: 9000
triggers:
- name: httpTrigger
type: http
config:
authType: anonymous
methods:
- GET
customDomains:
- domainName: auto
protocol: HTTP
routeConfigs:
- path: '/*'6、可觀測性
Serverless 應用的可觀測性是被很多使用者所關注的。可觀測性是通過外部表現判斷系統內部狀態的衡量方式，在應用開發中，可觀測性幫助判斷系統內部的健康狀況。在系統出現問題時，幫助定位問題、排查問題、分析問題；在系統平穩執行時，幫助評估風險，預測可能出現的問題。
在 Serverless 應用開發中，如果觀察到函式的併發度持續升高，很可能是業務推廣團隊的努力工作導致業務規模迅速擴張，為了避免達到併發度限制觸發流控，開發者就需要提前提升併發度，以阿里雲函式計算為例，阿里雲函式計算就在可觀測性層面提供了多種緯度，包括 Logging、Metrics 以及 Tracing 等內容。
如圖，在控制檯監控中心，可以檢視到整體的 Metrics，服務級 Metrics 以及每個函式的 Metrics。除此之外，還可以看到當前函式的請求記錄：
根據不同的請求記錄，我們可以檢視到函式的詳細資訊：
除了在控制檯的監控中心處可以檢視到函式的日誌等資訊，在函式詳情頁面，也可以看到函式的詳細日誌資訊：
以及 Tracing 相關資訊：
當然，通過 Serverless Devs 開發者工具，以及函式計算元件也可以進行觀測相關操作，下面我們來一起看一下是怎麼進行的。
- 通過工具進行 Metrics 檢視
詳情參考：https://github.com/devsapp/fc/blob/main/docs/zh/command/metrics.md
- 有資源描述檔案（Yaml）時，可以直接執行 s metrics 檢視函式的指標資訊；
- 純命令列形式（在沒有資源描述 Yaml 檔案時），需要指定服務所在地區以及服務名稱，函式名等，例如 sclifcmetrics--regionch-hangzhou--service-namemyService--function-namemyFunction；
上述命令的執行結果示例如下：
[2021-06-07T12:20:06.661] [INFO ] [FC-METRICS] - 請用瀏覽器訪問Uri地址進行檢視: http://localhost:3000此時，通過瀏覽器開啟地址，可以看到函式指標資訊：
P.S.需要開啟請求級別指標，才能檢視函式指標資訊，否則圖表不展示資料。
關於如何開通請求級別指標:
1.https://fcnext.console.aliyun.com/
2.服務及函式中-找到自己region-對應的服務名稱-在操作欄點選配置開啟請求級別指標
- 通過工具進行 Logs 檢視
詳情參考：https://github.com/devsapp/fc/blob/main/docs/zh/command/logs.md
- 有資源描述檔案（Yaml）時，可以直接執行 s logs 進行線上函式的日誌查詢；
- 純命令列形式（在沒有資源描述 Yaml 檔案時），需要指定服務所在地區以及服務名稱，函式名等，例如 s cli fc logs --region cn-hangzhou --service-name fc-deploy-service --function-name http-trigger-py36
上述命令的執行結果示例：
FunctionCompute python3 runtime inited.
FC Invoke Start RequestId: 84d6ae81-02ff-4011-b3ca-45e65b210cc3
FC Invoke End RequestId: 84d6ae81-02ff-4011-b3ca-45e65b210cc3
FC Invoke Start RequestId: de4812be-9137-4a33-9869-370cb61ac427
FC Invoke End RequestId: de4812be-9137-4a33-9869-370cb61ac427如果需要以 tail 模式進行日誌的查詢，可以增加 --tail 引數，例如 s logs --tail；
查詢指定時間段的日誌，可以通過增加 --start-time 和 --end-time 引數實現，例如 s logs -s 2021-11-04T15:40:00 -e 2021-11-04T15:45:00；
7、如何對應用進行除錯
在應用開發過程中，或者應用開發完成，但是所執行結果不符合預期時，通常要進行一定的除錯工作。但是在 Serverless 架構下，除錯往往會受到極大的環境因素限制，有可能出現的情況是，所開發的應用在本地是可以比較健康的、符合預期的執行，但是在 FaaS 平臺上，則會出現一些不可預測的問題；或者是在一些特殊的環境下，本地沒有辦法模擬線上環境，難以進行專案的開發和除錯。
Serverless 應用除錯被視為 Serverless 落地最大的痛點與挑戰，但是各個雲廠商並沒有因此放棄在除錯方向的不斷深入探索。以阿里雲函式計算為例目前就提供線上除錯、本地除錯等多種除錯方案。一些具體的操作可參考這篇文章：<硬核除錯實操 | 手把手帶你實現 Serverless 斷點除錯>,這裡就不再贅述啦。
結語
以上就是我在 Serverless 應用開發中的一些經驗分享，Forrester 曾提出：Serverless 架構的興起，讓 FaaS （Function As A Service） 成為繼 IaaS、PaaS、SaaS 之後一種新的雲端計算能力提供方式。未來也將會有大量主流企業的核心應用，從原來的主機架構遷移到 Serverless 架構。
Serverless 架構正當時，其已然開啟從概念到實踐的大規模落地之路，正如 Gartner 報告中的預測：到 2025 年，全球一半的企業將採用 FaaS 部署；
Serverless 不僅可以做到讓開發者無需再管理伺服器，無需再對資源做預估並考慮擴充套件；發揮降本提效，按量付費的優勢，它能讓你進入只專心在業務邏輯的狀態，從而全面提升工作中的研發效能。
好啦，今天是世界讀書日，感謝閱讀，希望我的分享能夠對你有所幫助。
本文節選自《Serverless 開發速查手冊》第五章 - Serverless 應用開發常見思路 內容，更多閱讀可關注 Serverless 公眾號，後臺回覆 手冊 免費下載整本工具書。
作者簡介：
劉宇（花名：江昱）
阿里雲 Serverless 產品經理，阿里雲麒麟佈道師，雲原生十佳佈道師，國防科技大學在讀博士。阿里雲 戰略級開源專案 Serverless Devs 發起人和負責人。
著有暢銷書《Serverless 架構:從原理、設計到專案實戰》、《Serverless 工程實踐:從入⻔到進階》、《Serverless 開發速查手冊》、《Serverless 架構與人工智慧最佳實踐(出版中)》等。
世界讀書日，獎勵看到最後的你：
- Serverless 公眾號後臺回覆 讀書 免費獲得作者掘金演說之《雲時代效能革命：從 Serverless 看應用上線新路徑》學習資源 PPT！
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