Розуміння безсерверних обчислень для початківців

| | 0 Comments| 6:50 PM
Categories:

Коли ми говоримо про «безсерверні» обчислення, багато хто припускає, що в цій моделі немає сервера для полегшення виконання коду та інших завдань розробки. Це звичайна помилка.

Отже, після цього руйнівника міфів ви можете подумати, яка логіка стоїть за назвою «безсерверний».

Дозвольте дати вам підказку: замість «немає сервера», це те, ЯК сервери керуються та впроваджуються, що означає «безсерверне».

Звучить заплутано?

Що ж, ми дізнаємося все про безсерверний режим та інші пов’язані з ним терміни, щоб розвіяти ваші сумніви. Для початку безсерверний режим стає відомим, поки ми говоримо. Фактично, безсерверний ринок, швидше за все, досягне $7,7 млрд до 2021 року з $1,9 млрд у 2016 році.

Отже, давайте обговоримо безсерверний режим і спробуємо з’ясувати причину його популярності.

Що таке безсерверні обчислення?

Безсерверні або безсерверні обчислення — це хмарна модель виконання, у якій постачальники хмарних послуг надають машинні ресурси на вимогу та самостійно керують серверами замість клієнтів або розробників. Це спосіб поєднання послуг, стратегій і практик, щоб допомогти розробникам створювати хмарні програми, дозволяючи їм зосередитися на своєму коді, а не на керуванні сервером.

Від розподілу ресурсів, планування потужностей, керування, конфігурацій і масштабування до виправлень, оновлень, планування та обслуговування, постачальник хмарних послуг (наприклад, AWS або Google Cloud Platform) бере на себе всю відповідальність за керування звичайними завданнями інфраструктури. У результаті розробники можуть зосередити свої зусилля та час на бізнес-логіці для своїх процесів і програм.

Ця безсерверна обчислювальна архітектура ніколи не зберігає обчислювальні ресурси в енергозалежній пам’яті; натомість обчислення відбуваються короткими частинами. Припустімо, що ви не використовуєте програму, для неї не буде виділено жодних ресурсів. Таким чином, ви платите за те, який ресурс ви фактично споживаєте в програмах.

Основна мета створення безсерверної моделі — спростити процес розгортання коду у виробництві. Часто він також працює з традиційними стилями, такими як мікросервіси. Після розгортання безсерверного режиму програми, які він підтримує, починають швидко реагувати на вимоги та автоматично збільшувати чи зменшувати масштаб відповідно до потреб.

Безсерверні обчислення використовують модель, керовану подіями, для визначення вимог до масштабування. Отже, розробникам більше не потрібно передбачати використання програми, щоб вирішити, скільки серверів або пропускної здатності їм потрібно. Ви можете вимагати більше серверів і пропускної здатності на основі ваших зростаючих потреб без попереднього бронювання або скоротити масштаб у будь-який час без проблем.

Як розвивався безсерверний режим?

Традиційна система мала проблеми, пов’язані з масштабованістю та гнучкістю в процесі розробки та розгортання програми. Оскільки попит на високоякісні програми зріс із швидким виходом на ринок, почала виникати потреба в кращій системі, яка б забезпечувала більшу масштабованість і гнучкість. Це призвело до еволюції хмарних обчислень і безсерверних моделей.

Безсерверна модель розвивалася на різних етапах: від монолітної до мікросервісів до безсерверної архітектури або функції як послуги (FaaS).

  • Монолітна архітектура є традиційним уніфікованим підходом до розробки програмного забезпечення. Це тісно пов’язана модель, де кожен компонент і його підкомпоненти компілюють або виконують код. Якщо служба несправна, весь сервер додатків і запущені служби на ньому можуть вийти з ладу.
  • Архітектура мікросервісу — це набір менших служб у великій єдиній програмі, розгорнутій незалежно для виконання певної функції. Це забезпечує швидку доставку великомасштабних додатків, надаючи розробникам гнучкість за допомогою інфраструктури як послуги (IaaS) і платформи як послуги (PaaS). Однак вибір між PaaS та IaaS у цій моделі складний.
  • Безсерверна архітектура розвивалася разом із хмарними обчисленнями та пропонує більше масштабованості та гнучкості бізнесу. Замість IaaS і PaaS він використовує FaaS і Backend-as-a-Service (BaaS). Тут за потреби розгортаються програми разом із ресурсами для них. Вам не потрібно керувати сервером і ви можете припинити платити, якщо виконання коду завершиться.

Атрибути безсерверних обчислень

Деякі з атрибутів безсерверних обчислень такі:

  • Більшість безсерверних додатків містять окремі функції та невеликі одиниці коду.
  • Він запускає код лише на вимогу, як правило, у програмному контейнері без збереження стану, і плавно масштабується на основі вимоги.
  • Клієнти не потребують керування сервером.
  • Функції виконання на основі подій, коли комп’ютерне середовище створюється після запуску функції або отримання події для виконання запиту.
  • Гнучка масштабованість, щоб ви могли легко збільшувати або зменшувати масштаб. Після виконання коду інфраструктура припиняє працювати, і витрати зберігаються. Подібним чином, коли функція продовжує виконуватися, ви можете нескінченно масштабувати за потреби.
  • Ви можете використовувати керовані хмарні служби для вирішення складних завдань, таких як зберігання файлів, черги, бази даних тощо.

Як працює безсерверний режим?

Безсерверна архітектура поєднує в собі дві основні ідеї – функцію-як-сервіс (FaaS) і бекенд-як-сервіс (BaaS). Він більшою мірою базується на FaaS, що дозволяє хмарним службам виконувати код без потреби в повністю підготовлених екземплярах. FaaS складається з функцій без збереження стану, керованих подіями, масштабованих і серверних функцій, якими повністю керують хмарні служби.

  3 причини використовувати додаток Periscope для прямого відеомовлення

Модель дозволяє командам DevOps писати код, зосереджуючись на їхній бізнес-логіці. Далі вони визначають подію, яка може ініціювати функцію, наприклад HTTP-запити, для виконання. Отже, хмарний постачальник виконує функцію та надсилає результати додаткам, які користувачі можуть переглядати.

Таким чином, безсерверна модель пропонує економічну ефективність і зручність із функціями автоматичного масштабування, роботи на вимогу та оплати за використання. Тому сьогодні багато компаній і команд DevOps перестають працювати з серверами.

Хто використовує Serverless і чому?

Безсерверна технологія є однією з найбільш нових технологій у розробці програмного забезпечення. Це може скасувати потреби в управлінні інфраструктурою та забезпеченні в майбутньому.

Це корисно для:

  • Організації, яким потрібна більша масштабованість і гнучкість із кращою можливістю тестування додатків, можуть перейти на безсерверний режим.
  • Розробники, які хочуть скоротити час виходу на ринок, створюючи гнучкі та високопродуктивні програми
  • Компанії, яким не потрібно постійно працювати з серверами. За потреби вони можуть викликати модульні функції за допомогою програм, щоб заощадити кошти.
  • Організації, які хочуть створювати ефективні хмарні програми та спрощувати хмарну міграцію
  • Розробник, який шукає способи зменшити затримку, може надати користувачам доступ до деяких функцій або програм.
  • Компанія, яка не має достатніх ресурсів для обслуговування та складності ІТ-інфраструктури, може скористатися безсерверним обчисленням, щоб автоматично вирішувати проблеми та не потребувати обслуговування з боку.

Серед відомих користувачів безсерверної моделі – Slack, Coca-Cola, NetFlix тощо.

Завдяки своїм унікальним характеристикам безсерверна модель підходить для багатьох випадків використання, наприклад:

  • Веб-програми: Ви можете створювати швидкі та масштабовані веб-програми за допомогою цієї моделі, яка швидко реагує на вимоги користувачів. Він ідеально підходить для створення додатків без збереження стану, які можна запускати миттєво, і додатків, які можуть задовольнити непередбачувані, рідкісні сплески запитів користувачів.
  • Сервери API: на безсерверних платформах будь-яку функцію можна легко перетворити на кінцеві точки HTTP, готові до використання клієнтами. Ці функції або дії називаються веб-діями, якщо їх увімкнено в Інтернеті. І як тільки їх увімкнено, зібрати функції в повноцінний API стає легко. Ви також можете використовувати пристойний шлюз API для підвищення безпеки, підтримки домену, обмеження швидкості та підтримки OAuth.
  • Мікросервіси: безсерверний широко використовується в моделі мікросервісів, яка зосереджена на створенні невеликих сервісів, здатних виконувати одну функцію та спілкуватися один з одним за допомогою API.
    Хоча мікросервіси можна створювати за допомогою програмних контейнерів і PaaS, безсерверний є більш ефективним. Він полегшує створення невеликих рядків коду, які виконують одну дію, і пропонують швидке надання, автоматичне масштабування та гнучке ціноутворення, яке не стягує плату з клієнтів, коли ресурси не використовуються.
  • Обробка даних. Безсерверний режим чудово підходить для роботи з даними, що містять відео, аудіо, зображення та структурований текст. Це також сприятливо для виконання різноманітних завдань, таких як перевірка даних, перетворення, збагачення, очищення, нормалізація звуку та обробка PDF. Ви можете використовувати його для обробки зображень, яка включає збільшення різкості, обертання, створення мініатюр, зменшення шуму. Іншими способами використання безсерверної обробки даних можуть бути перекодування відео та оптичне розпізнавання символів (OCR).
  • Потокова/пакетна обробка: ви можете створювати потужні потокові програми та конвеєри даних за допомогою FaaS і бази даних за допомогою Apache Kafka. Безсерверна модель підходить для прийому різних потоків, включаючи дані для журналів програм, датчиків Інтернету речей, бізнес-логіку та фінансовий ринок.
  • Паралельні обчислення: Безсерверний режим чудово підходить для завдань, пов’язаних із паралельними обчисленнями, де кожне завдання виконується паралельно для виконання певного завдання. Це може включати пошук, обробку даних, операції з картами, сканування веб-сторінок, обробку геному, налаштування гіперпараметрів тощо.
  • Інші способи використання. Безсерверне використання також використовується для різних програм, таких як управління взаємовідносинами з клієнтами (CRM), фінанси, чат-боти, бізнес-аналітика й аналітика тощо.

Примітка. Безсерверний режим може бути не ідеальним у деяких випадках. Наприклад, великі програми з передбачуваним і майже постійним навантаженням можуть отримати більше переваг від традиційної архітектури системи. Вони можуть використовувати виділені сервери, як керовані, так і самокеровані. Крім того, якщо ваша організація має повні традиційні налаштування із застарілими системами та програмами, перехід на абсолютно нову та іншу архітектуру може бути дорогим і складним.

Переваги та недоліки безсерверних обчислень

Кожна медаль має дві сторони, як і безсерверна архітектура. Він також має деякі переваги та недоліки на основі різних параметрів. Отже, перш ніж продовжити, важливо знати обидві сторони, щоб вирішити, чи буде це краще для вашої організації чи ні.

Переваги 👍

Ось деякі з переваг безсерверної архітектури:

  Як перемістити файли гри на інший Xbox One

Витратоефективний

Безсерверний сервер може запропонувати більшу економічну ефективність, ніж покупка чи оренда серверів, де ви платите за ресурси, навіть якщо ви ними не користуєтеся.

Без сервера використовується модель оплати за використання, коли ви платите лише за ресурси, які споживаєте. Безсерверний постачальник стягуватиме з вас плату лише за виділену пам’ять і час для виконання коду без витрат на час простою.

У результаті ви заощадите на операційних витратах на такі завдання, як інсталяція, ліцензії, технічне обслуговування, виправлення, підтримка тощо. Без серверного обладнання ви заощадите на оплаті праці.

Масштабованість

Безсерверні системи пропонують високий рівень масштабованості, оскільки ви можете збільшувати або зменшувати коли завгодно залежно від вимог. З цієї причини їх ще називають «еластичними».

Тут розробникам не потрібен виділений час для налаштування систем або політик автоматичного масштабування або їх налаштування. Обраний вами хмарний постачальник відповідає за керування всім цим. Крім того, розробники з невеликих команд також можуть запускати свій код самостійно, не потребуючи інженерів підтримки чи інфраструктури.

Зменшена затримка

Оскільки програми не розміщуються на одному вихідному сервері, ви можете запускати код будь-де. Якщо вибраний вами хмарний постачальник підтримує це, ви можете запускати функції програми на сервері поблизу кінцевих користувачів. Таким чином, він має меншу затримку завдяки зменшеній відстані між запитами користувача та сервером.

Продуктивність

Безсерверна модель допомагає підвищити продуктивність ваших розробників, оскільки їм не потрібно керувати сервером. Крім того, їм не потрібно думати про керування запитами HTTP або багатопотоковість у своєму коді безпосередньо.

Як наслідок, це спрощує розробку бекенда завдяки FaaS, де відкритий код є функціями, керованими подіями. Усе це економить час, який вони можуть присвятити вдосконаленню коду та програми.

Швидше розгортання програми

У безсерверному режимі розробники не виконують конфігурацію серверної частини та не завантажують код на сервер, щоб розгорнути версію програми. Вони також можуть швидко завантажити бітовий код для випуску нових продуктів.

Вони також мають гнучкість для одночасного розгортання коду або роботи один за одним, оскільки це не монолітна архітектура. Крім того, ви можете швидко виправляти, оновлювати, додавати функції або виправляти помилки програми.

Інші переваги включають екологічні обчислення завдяки зниженому енергоспоживанню завдяки серверам на вимогу, створення програми, яка стає легшою завдяки вбудованій інтеграції, швидший час виходу на ринок тощо.

Недоліки 👎

Тепер давайте подивимося на недоліки безсерверних обчислень:

Продуктивність

Іноді безсерверний код, який використовується рідше, може демонструвати більшу затримку відповіді, ніж код, який постійно працює на виділених серверах, програмних контейнерах або віртуальних машинах (VM). Це тому, що може знадобитися більше часу, щоб почати все спочатку, і створити додаткову затримку.

Важко налагодити та перевірити

Ви повинні знати, як працює ваш код, коли ви його розгортаєте. Для цього вам потрібно протестувати його, що є складним завданням у безсерверному середовищі. Крім того, оскільки розробникам бракує бачення кожного внутрішнього процесу, а програми розділені на менші функції, налагодження ускладнюється.

Питання безпеки

Нові та передові проблеми кібербезпеки зростають. Але неможливо повністю дізнатися або виміряти безпеку хмарного провайдера. Отже, коли вони обробляють увесь ваш сервер із конфіденційними даними, що зберігаються в програмах, це ризиковано.

Не підходить для тривалих процесів застосування

Безсерверний доступ є економічно ефективним, але не для всіх типів програм. Якщо у вас є програма з довгостроковими процесами, вартість її запуску залежно від часу та виділених ресурсів може бути дуже високою. У цей час ви можете продовжити розміщення виділеного сервера.

Інші недоліки безсерверної системи — це складність переходу від одного постачальника до іншого та проблеми з конфіденційністю.

Важливі термінології в безсерверній архітектурі

Безсерверний режим ніколи не буде завершеним без розмови про деякі ключові термінології, пов’язані з ним. FaaS і BaaS — це дві найвидатніші ідеї, які призвели до еволюції безсерверного використання, яке ми знаємо сьогодні. А щоб побудувати безсерверну систему, потрібна база даних, система зберігання, стек технологій, фреймворк тощо. Отже, давайте трохи поговоримо про них.

Функція як послуга (FaaS)

FaaS є центральною ідеєю в безсерверному режимі та працює як його підмножина. Ця модель виконання коду, керованого подіями (програми, що запускаються у відповідь на запит), дозволяє писати логіку, розгорнуту в контейнерах програмного забезпечення, що виконується на вимогу, а хмарна платформа керує нею.

Якщо порівняти його з BaaS, FaaS пропонує більше контролю для розробників у створенні спеціальних програм замість того, щоб залежати від бібліотек, що містять готовий код.

Контейнери програмного забезпечення, де розгортається код, не мають стану для спрощення інтеграції даних, а код виконується протягом коротшого часу. Крім того, розробники можуть запускати безсерверні програми через API за допомогою FaaS, якими хмарні провайдери керують через API Gateway.

Backend-as-a-Service (BaaS)

BaaS схожий на FaaS, тому що обидва потребують стороннього постачальника послуг. У цій моделі хмарний постачальник надає серверні послуги, як-от зберігання даних, щоб допомогти розробникам зосередитися на написанні свого зовнішнього коду. Однак програми BaaS можуть не керуватися подіями або працювати на межі, як у безсерверних програмах.

  Як очистити форматування тексту в Gmail

Хорошим прикладом BaaS є AWS Lambda. Розробники використовують безсерверний код у контейнерах із Lambda, який містить вказівки, яких слід дотримуватися під час надсилання коду. Він також автоматизує процеси введення коду в програмні контейнери та пропонує керований сервіс.

Безсерверний стек

Як і інші технології програмного забезпечення, безсерверна архітектура також має стек технологій. Він об’єднує різні компоненти, необхідні для створення безсерверної системи або програми.

Безсерверний стек включає:

  • Мова програмування: мова програмування, якою розробники писатимуть код. Залежно від постачальника, ви можете вибрати Java, JavaScript, Python, C#, Go, Node.js, F# тощо.
  • Безсерверний фреймворк: фреймворк надає скелет або структуру коду. Є багато безсерверних фреймворків, щоб почати. Це дозволяє створювати, пакувати та компілювати код і, нарешті, розгортати в хмарі. Безсерверні інфраструктури прискорюють процес кодування та спрощують масштабування за рахунок скорочення часу налаштування. Прикладами серверних фреймворків є Apex, AWS Serverless Application Model тощо.
  • Безсерверні бази даних: вони використовуються для зберігання даних, доступ до яких вимагає код. Вони також необхідні для взаємодії з функціями тригерів. Ці бази даних поводяться як безсерверні функції, але зберігають дані необмежений час. Прикладами безсерверних баз даних є DynamoDB, Azure Cosmos DB, Aurora Serverless і Cloud Firestore.
  • Набір тригерів: вони допомагають почати виконання коду, як HTTP-запити
  • Програмні контейнери: вони розширюють можливості безсерверної моделі та пропонують контейнерні мікросервіси без ускладнень. Вони також працюють як репозиторій для вашого коду та полегшують розробникам під час написання коду для кількох платформ, таких як робочий стіл або iOS.
  • Шлюзи API: вони працюють як проксі для веб-дій. Вони пропонують маршрутизацію HTTP, обмеження швидкості, перегляд журналів використання API та відповідей, ідентифікатор клієнта тощо.

Як реалізувати безсерверну модель та оптимізувати її?

Відсутність сервера призведе до значних змін у ваших програмах, технології, вартості, безпеці та перевагах.

Припустімо, ви новачок або малий бізнес. У такому випадку це прискорить ваш час виходу на ринок і допоможе вам швидко просувати оновлення за допомогою спрощеного тестування, налагодження, збору відгуків, роботи над проблемами тощо, щоб запропонувати користувачам досконалу програму.

Якщо ви є великою організацією, ви отримаєте такі переваги, як більша масштабованість, щоб задовольнити потреби користувачів, але це потребуватиме значних інвестицій.

Отже, найкраще оцінити плюси та мінуси безсерверного режиму спеціально для вашого типу бізнесу та вимог, а потім продовжити. І якщо ви серйозно ставитеся до цього, почніть з:

  • Розуміння ваших потреб і визначення відповідного стеку безсерверних технологій
  • Виберіть безсерверного постачальника, наприклад Google Cloud Functions, Azure Functions, AWS Lambda тощо.
  • Надайте своїй команді потужні інструменти для моніторингу продуктивності та функцій системи. Зверніть увагу на загальну кількість запитів, дроселів, кількість помилок, рівень успіху, тривалість запиту та затримку.

Безсерверні постачальники

На ринку є багато безсерверних постачальників або хмарних провайдерів, з яких ви можете вибрати. Деякі з найкращих:

  • AWS Lambda: ідеально підходить для організацій, які вже використовують послуги AWS. Він інтегрується з широким спектром служб для зберігання, потокової передачі та баз даних.
  • Функції Microsoft Azure: якщо ви використовуєте Visual Studio Code, дерзайте. Він безперебійно працює з DevOps і Azure Pipelines для CI/CD. Він також підтримує Durable Functions для функцій із збереженням стану та пропонує інтегрований моніторинг.
  • Функції Google Cloud: якщо ви користуєтеся службами Google, це добре. Він підтримує програми JS, Go та Python, дає змогу запускати функції з Google Assistant або GCP, а також пропонує вбудоване масштабування.
  • IBM Cloud Functions: якщо ви хочете вибрати безсерверну модель на основі Apache OpenWhisk, IBM Cloud Functions для вас. Він включає чудовий моніторинг продуктивності, ініціювання подій з REST API або хмарних служб IBM та інтегрується з IBM API Gateway для керування кінцевими точками.
  • Knative: якщо ви використовуєте служби на Kubernetes, дерзайте. Його підтримують Google, Red Hat, IBM тощо.
  • Cloudflare Workers: це добре для програм, які вимагають високої швидкості реагування, особливо програм JavaScript. Він підтримує Workers KV для зберігання даних і WebAssembly, щоб допомогти вам зібрати та надати кілька мов. Крім того, його широка мережа розподілу зі 193 центрами обробки даних покращує затримку та швидкість реакції.

Висновок: майбутнє безсерверного використання

Безсерверні обчислення розвиваються зі збільшенням попиту на високомасштабовані програми. Він також надає багато переваг, які пропонують хмарні обчислення, як-от більшу зручність, економічну ефективність, вищу продуктивність тощо.

Згідно з ан Опитування O’Reilly40% респондентів працюють в компаніях, які використовують безсерверну архітектуру.

Хоча безсерверний доступ досі має певні проблеми, такі як затримка через холодний запуск, тестування, налагодження тощо, хмарні постачальники працюють над ними. Невдовзі може з’явитися більш досконала форма безсерверного доступу з більшими перевагами та вирішеними проблемами. Отже, очікується, що в майбутньому популярність і використання безсерверної моделі зросте.

Вас також може зацікавити: 7 способів безсерверних обчислень — це технологія, що розвивається