Serverless的架构及使用场景是什么

Serverless的架构及使用场景是什么，相信很多没有经验的人对此束手无策，为此本文总结了问题出现的原因和解决方法，通过这篇文章希望你能解决这个问题。

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Serverless 正在改变未来软件开发的模式和流程，对于大多数应用而言，借助 Serverless 服务，开发者可以将绝大多数精力投入在业务逻辑的开发整合上，大大缩短开发周期，降低运维成本。本文将探讨 Serverless 生态中缺少的工具以及潜在的创业机会。

我们目前创业做的事情跟 Serverless 也是非常强相关的，目前聚焦研发一款 IDaaS 身份即服务产品 Authing。我之前在字节跳动负责一款日活过亿的 Serverless 产品 LarkCloud。我个人对 Serverless 保持着长期的关注，对 Serverless 行业的发展也有很多想法，今天也跟大家分享一下。

1）云计算的发展

关于Serverless 架构，在看这个架构之前，我们先来回顾一下云计算的发展。图中蓝色这部分是由用户来进行管理的这一部分，黄色这一部分是由云服务商来进行管理的。从早期的 On-Premises 到 FaaS ，这是云计算的发展历程。

On-Premises 的时候，机房所有的硬件、操作系统、容器、运行时环境、应用、函数等都需要自己管理；发展到 IaaS 之后，那么开发商他们不需要维护自己的硬件了，但是还是需要维护很多东西。

后来 CaaS 服务出现，容器即服务，我们自己不需要再维护操作系统层面的东西，只需要维护容器，K8s 这么短时间火起来，这也是一个很重要的原因。

那么再往下就是像阿里云、AWS 这种云计算 PaaS 平台出来，做了很多周边的一些工具，比如说各种各样的监控、报警，还有整个的服务器管理的控制台，然后有了这种服务之后，让客户连这些服务也不用自己来管理了，只需要管理自己的应用就好了，这就是 PaaS 服务。

再到现在，出现 FaaS 的产品形态，最右边的 FaaS 是蓝色的，下层所有模块都是黄色的，由云服务商提供，中间还有一个灰色模块 Application ，需要云服务商和用户一起进行管理。

那么这是 FaaS 的一个演进历史，总的来说 FaaS、PaaS、CaaS 等服务发展出来的缘由：就是让更多的客户能够专心自己的业务，而不需要去维护底层这么多跟业务无关的基础设施。

2）Serverless 架构

接下来看一下 Serverless 架构，这里我们以 AWS 的一些服务为例，最左边的一个User Agent（用户），从浏览器去访问一个系统，首先会经过一个API Gateway，API Gateway会出发一个函数 Cloud Function，在AWS中叫 Lambda，然后 Lambda 会去执行一些获取资源、业务操作，这些资源都是受限的，它可能是亚马逊的 DynamoDB、也可能是 AWS S3 存储、也可能是亚马逊的 EC2，也可能是你自己的一个社交数据以及通讯录好友等。

这些资源默认是受限的，受限的时候就需要去访问一个无服务器的身份认证系统，即图中的 Authing ，用户通过 Authing 进行登录，认证完成之后会获取一个 Token，然后用户带 Token 去请求资源，这个时候这个后端必须验证 Token 是合法的，才能够获取用户有权限访问的资源。这是 Serverless 整体的访问的一个流程。

现在很多人把 Serverless 分为两块，一块叫做 FaaS（函数即服务）Functions as a Service的缩写，只需要执行一个函数，上传一个函数，然后这些函数来执行一些操作，比如说读取你的通讯、你的地址，或读取其他的业务信息。

另外一块叫做 BaaS（后端即服务），全称是 Backend as a Service，就是把整个 BaaS 代码上传到服务器，然后它会自动给你做一些弹性伸缩。

其实函数的粒度更细一些，然后我们今天主要探讨的还是FaaS，BaaS 现在发展的不是特别好，我个人也不是很看好 BaaS 这块的市场。

3）FaaS 函数的生命周期

接下来我们了解一下 FaaS 的生命周期，FaaS 的全称是 Functions as a Service，开发者只需要开发一个函数，然后这个函数会根据函数的访问量来自动的做一些收缩。FaaS 有触发器，就是从哪一方进行调用，比如：你在浏览器上请求一个 FaaS ，那么就是收到一个 HTTP 请求。又如说某个图片被上传到了腾讯云的 OSS 里面（OSS 是腾讯的存储服务），那么上传成功之后有一个回调消息，这个消息会去触发 FaaS 函数，这个就叫做 Webhook。还有一类物联网场景，比如温度采集器，测量到温度之后，会有一种 Pub/Sub 这种消息模型，这种消息模型是异步的，也是会执行这样一个 FaaS 触发器。

那么一旦是触发了 FaaS 的执行，就会启动一个VM （虚拟机），那么这个 VM （虚拟机）目前主要分为两类：一类是直接 Fork 进程，然后在进程里执行这段代码，另一类就是去启动一个容器，然后在容器里面执行。在 Process 进程里执行代码的方式是不太安全的，所以现在很多人都转向了容器。当然容器的问题在于冷启动时间会非常长，也就是说假如这个函数本身执行时间只有 200 毫秒，如果加上容器的启动时间可能也是 200 毫秒，总共的时间可能变成了 400 毫秒，那么就会造成一些网络延迟，最后对用户体验产生影响。

启动了这样一个 VM 之后，就会去运行这个函数，运行结束之后就会把这个实例给销毁掉，同时云服务商会根据你的运行时间来计算、所耗费的资源如：CPU、内存、包括带宽等等，然后计算这次运行花多少钱，来进行一次扣费。

这就是 FaaS 函数的生命周期，接下来给大家剖析一下：为什么我们要用 FaaS ？

4）IaaS 模型

首先，我们先来看 IaaS 模型。分别从四个视角来看一下 IaaS 的整体架构：

• 第一是从 Service Models 视角，即服务模式，分为 IaaS、PaaS、SaaS。

• 第二是从 Cloud Stack 视角，阐释来云计算是由最底层基础设施层、应用程序栈、应用程序、用户层 来构成。

• 第三是从 Stack Components 视角，来看一下详细的构成组件：

• 基础设施层：就是各种各样的硬件资源，如CPU、网络、带宽、硬盘等等，由基础设施厂商来提供服务，并保障最基础的系统安全。

• Application Stack：就是需要构建应用所需要的基础软件技术栈，包括了操作系统、编程语言、应用服务器、中间件、数据库（关系数据库、图数据库、亦或是非关系数据库等）、还有报警监控服务、DevOps、CI/CD、API Gateway 等。

• Application 层：开发者去建立自己的业务模型、业务应用的时候所需要的开发组件，「认证、授权」是其中最基础的组件，然后是 UI（即用户界面）、一些事务，比如你的支付、或直播的事务等。另外是一些报告，涉及与业务相关的用户的增长数据的报告、管理业务的使用情况，Key Metrics 是什么样子；另外还需要一个后台对所有资源进行管理。

• 用户层：包含用户登录、注册、管理等。

• 第四是从不同服务模式下计算服务供应商和客户之间的责任边界。

• IaaS 模式下：IDC 供应商的责任是搭建最基础的硬件基础设施、并对保障整个系统的安全。而客户需要从 OS 底层来搭建整个计算、应用环境、以及业务的开发。

• PaaS 模式下：类似 AWS、阿里云等云服务提供商承担了基础设施的建设、以及核心基础软件环境的搭建。如操作系统、数据库、中间件、监控服务，把这些服务抽象成了一层云，然后提供给企业进行使用。客户只需要专注在应用环境搭建、及业务层面的开发。

• SaaS 模式下：云服务厂商更进一步的把「应用环境」也服务化，客户仅需考虑业务层面的事情。比如应用层比较重要的两个模块：认证和授权模块也被SaaS 服务化；甚至 User 层的用户注册、登录、管理功能也被 SaaS 化，在美国的已经有 Auth0、Okta 等厂商提供这方面的服务，在中国我们 Authing 也在做类似的事情：IDaaS 身份即服务。有了 IDaaS 客户可以更直接开发业务，不需要操心：注册、登录、用户管理、认证、授权等功能。

回头来看在 IaaS 时代客户需要做很多事情，基建和研发成本极高，进入市场的时间成本很大。但是经过一系列「服务化」进程后，客户愈加仅需关注自己的业务代码，快速实现、快速进入市场进行验证及销售，这也是从2019年开始，Low code/No code 的创业项目备受资本热捧。

5）CaaS 容器模型

随着技术迭代，进入到了容器模型的时代，企业的运维需要管理更多的产品矩阵及服务的稳定。首先是各种各样的服务发现、Container Runtime、包括整个容器集群的管理，还有一些安全性问题、性能问题，基于角色的访问控制（RBAC）、 LDAP/AD 的管理、以及 SSO 的实现等。

对于开发者、运维需要学习很多 SSO 的知识，以及其他跟业务无关的很多东西，这加重了他们管理的负担。CaaS 容器模型让我们整个服务的可伸缩性大大提高了，但是也大大加重了运维人员的负担。

6）Serverless 模型

行业逐步发展到了今天的 Serverless 模型，在之前模型下客户需要操心很多的组件。但是，进入Serverless 模型后，客户仅需要关心是「业务代码」，设计好自己的业务模型，把代码部署到云服务中，就可以完成所有的复杂的一系列的部署、运维、监控等操作。

a. FaaS 优势

Serverless 带来的好处，首先是：零运维，也叫做零管理。除了零运维和零管理之外，还有其他很多优势，比如说按运行时间付费，你运行多长时间，就付多少钱；没有运行资源损耗的时候，不需要付任何钱。

举个例子，可以看上面这张图，蓝色的线代表是每秒处理多少请求；红色的线是处理这些请求需要的服务器数量。可以看到蓝色的线有两个峰值，这代表需要 200 台服务器，在传统的架构下就需要准备 200 台服务器。那么有了 FaaS 之后，就不需要买那么多服务器，只需要是把这个业务逻辑写好，然后它会自动为你进行伸缩。

伸缩的策略也非常多，比如用机器学习来进行预测，或者说可以用一些即时计算进行预测等等。运维人员只需要去考虑管理更少的服务器，开发人员只需要去关心业务代码，就可以让企业更快进入市场，并且能够造一个原生的微服务，显著降低企业的管理和维护负担。

b. FaaS 劣势

除了优势之外，FaaS 还有很多劣势，没有一个通用的标准。比如 AWS、Google，还有国内腾讯、阿里云、华为、京东云都有 FaaS 服务，但他们没有一个通用的标准；这也造成了：客户被供应商锁定的问题，无法便捷迁移。比如说我现在用 AWS，每天请求可能上亿，想要迁移到阿里云和腾讯云就非常的麻烦。第 2 点是 FaaS 是一个黑盒子环境，开发者需要去非常了解这个东西的底层是怎么回事，他才能敢去使用，否则他无法去预估一些潜在的风险。第 4 是冷启动的问题，也不算什么太大的问题，云厂商已经解决了这类问题，有很多处理方式。

第 5 个问题是最要命的一个问题，目前的 FaaS 是没有经过一个非常复杂应用案例的验证。假如说我想用 Serverless 开发一个淘宝、QQ、微信或者一个直播软件，目前是没有这种案例的。一方面主要是因为生态的缺乏，另外一方面的话也是因为开发人员的思维认知没有提升，这绝对不是一个技术的问题，技术已经非常成熟。

c. FaaS 厂商

下图是全球范围内在做 FaaS 的厂商，第一个 OpenWhisk 是 IBM 的开源的 FaaS 框架。另外一个是大家都知道的 AWS 的 Lambda，亚马逊的云服务算是业界的一个标准，还有 Google、微软都有类似的服务。国内主要是阿里云、腾讯云、华为云，除了这三家之外，其实京东、滴滴其他的云都有。另外一家就是字节跳动，他们叫做轻服务，这也是我当时在字节跳动开发的一款服务。

此外，还有一股不可忽视的力量，就是美国的 Auth0，是一款 IDaaS - 身份认证即服务，把身份认证上云，他们拥有一个 Webtasks 产品，可以让用户、开发者通过他们的服务快速完成身份认证功能，更多的精力聚焦到具体的业务方面。另外一个就是我们在做的 Authing ，未来的话也会有一个 FnSuite 这样一款函数产品，会和我们的业务有一个非常好的打通。

2. Serverless 使用场景

1）无服务器的应用后端场景

接下来介绍一下 Serverless 的使用场景。

首先第一类就是这种无服务器的应用后端，比如说我写了一段代码，然后我把它 push 到 Github 上去，这个时候 Github 的 webhook，我需要让它通知到我的 Slack 或者我的飞书。

假如没有 Serverless 的情况下，需要自己写一个代码后端框架，然后自己拼接一下，写个路由，写完路由之后，还需要再把它部署到服务器上去，然后再部署运维。

那么有了 FaaS 之后，只需要写个函数，把它传到阿里云或者腾讯云上，云服务商返回一个 API 链接，开发者把链接填到 Github 上去，就完成了整个操作流程，非常简单。

还有一种是新闻消息推送应用，一个新的用户，它注册了一个应用，然后在我们这个消息里面就推送给他一些新闻。

再比如物联网的应用的后端，比如说一个温度的信息推送系统，经过 Pub/Sub 之后来去调用一个函数，然后我们的函数来执行一些具体业务操作，比如推送到我们后台里面进行监测和管理，以及一些报警等。

这就是 Serverless 的第一类无服务器应用后端场景，如 QQ、微博、微信 IM 以及简单的消息推送场景，都可以使用Serverless。

2）人工智能应用场景

第二类场景：人工智能应用。这张图来自 Google，大家可以从左往右看，比如通过 Slack、 Messenger、或 Google Home 和机器人对话，会发送一个 Http 请求，这个请求会在云端执行函数，然后这个函数会请求谷歌的 Dialogflow 是谷歌的一项对话管理服务。

Dialogflow 把多轮的对话管理起来，后面的其他服务：ML、Vision API 等都是由云服务商提供的能力，该厂商的 Cloud Functions （云函数）就可以直接调用这些能力，这对云服务厂商来说是非常大的一个优势。

所以说 Serverless 只能由这些 BigTech 来研发，一些小公司或者创业公司想做Serverless 基础设施基本上是不太可能的，因为，Serverless 最核心竞争优势不仅仅前面的函数，更重要的是服务商本身所提供其他的能力可以供函数调用。

3）实时数据处理场景

第三类场景：实时数据处理，最典型的就是物联网应用，数据量非常大，用 Serverless 也是非常匹配。假如需要 1万 QPS ，函数可以立马生成支持 1万 QPS 的集群，如果你自己搭一个 EC 2 服务器或者是其他应用的话，还需要自己去管理集群，成本会变得很大。

4）AaaS 认证即服务场景

那么还有一类最不容忽视的一个场景是：AaaS （Authentication as a Service：认证即服务），把用户注册、登录、用户管理、认证及授权等模块 SaaS 服务化。为什么需要 AaaS 这类服务呢？主要有三点原因：

第一点：身份管理，是云计算里面除了计算资源、存储资源和网络资源之外，最标准化的一个产品。为什么说最标准化？前面 IaaS 图中可以看到：Stack Components 包含了注册、登录、注册、用户管理以及认证和授权模块，基本上所有的应用：不管 是to B、to C、to G、to Developer 基本上都是需要的且流程非常标准；甚至在基础设施层面的服务，也都需要标准化的认证服务，比如：K8S 容器编排场景中，也都有认证/授权这种需求，另外在多云管理、DevOps 不同工具流身份的管理等。

在没有 AaaS 云服务之前，大家都需要自己造的轮子，那么 AaaS 云服务的出现就让这种重复造轮子的事情不在发生，节省巨大的社会生产力，并且让身份管理变得非常简单安全。这个也是很多的厂商都看到的这样一个机会。

第二点：身份管理问题在数十年间，从未得到一个很好的解决，用户以自己隐私代价来为企业「身份管理不善」买单。比如很多站点的用户数据泄露事故，这些用户泄露事故不仅给企业的名声造成很大的影响，而且，严重损害了用户的隐私。近期了解到的一家公司每年花几百万来购买身份管理服务。AaaS云服务产品的出现，将大大降低客户的投入成本及安全成本。

第三点：合规成本逐年上升：随着 GDPR、CCPA 、包括加拿大的 Castle 等，这些法律出台之后，政府对于企业在身份管理方面提出了更高的要求。假如企业要去满足这些要求，会花费巨大的成本，而使用AaaS 云服务，就可以保证企业可以非常高效、简单、安全的拥有一个合规身份管理产品。

3. Serverless 使用报告

接下来看一个 Serverless 使用报告，一起来了解产业现状，数据来源于O’Reilly serverless survey 2019。

首先是 40% 的企业已经采用了 Serverless，这个占比还是比较大的，60% 没有采用，市场空间还是有很大的提升空间。

30% 的 Serverless 用户是一线工程师，然后是架构师、技术 leader 占 25%左右；还有技术类的也不少，另外一个出乎我意料的是：VP、总监、经理级别的用户也近20%；

另外报告显示，采纳 Serverless 技术的行业也非常广泛，采用最多的是软件行业，第二大是金融及银行业，第三大行业是咨询行业。所以如果要在 Serverless 领域创业的话，可能最好的客户是金融业，要么做外包，要么服务金融业。

60% 的中大型规模企业采纳 Serverless：这个数字也是比较出乎意料，我们潜意识觉得采用 Serverless 新技术的可能都是小企业，但是从图中可以看到，其中一万人以上规模的公司，占到了 20%。

50%的 Serverless 用户，以经常使用 Serverless 超过一年时间，采用 Serverless 技术超过三年时间的企业也超过了10%

然后 66% 的用户表示，采用 Serverless 技术后效果显著。

这是为什么要使用 Serverless 的一些调查。我们看前三个最主要的几个理由，分别是减少运营成本、可以按序的自动的伸缩。第3个是不需要再关心服务器的维护问题，和第一点差不多，降低成本。

为什么不用 Serverless 的原因调查显示：

• 企业在采纳 Serverless 技术之后面临最大的挑战是：对于当下员工的教育成本很高，去教育员工还是比较难的，所以如果说要在 Serverless 领域创业的话，能做一家Serverless 领域的咨询公司也不错，与教育机构合作培训人才。

• 第二大挑战是因为 Serverless 领域缺乏标准，很容易被供应商锁定，不容易迁移到其他供应商，这个可能需要加快推动 Serverless 行业的标准化进程，防止被供应商锁定，现在 CNCF 基金会也在推动着这个事情。第三大挑战是集成测试、调试非常困难，这也反映了 Serverless 生态供应链的不健全问题，同样，也存在创业机会。

• 不采用 Serverless 最大的原因是：考虑到安全问题。如果要创业的话，那么去解决 Serverless 的安全性问题也是一个很大的机会。第二大原因是：因为对于 Serverless 的未知而产生的畏难情绪，不知道使用了 Serverless 会发生什么的问题。第 3 个原因是：底层云服务商正在迁移中，来不及采用 Serverless。

什么角色在管理公司内部 Serverless 的基础设施？首先是负责DevOps 的运营人员，第二是：软件工程师、第三是技术架构师。这个是一个全球调查，我认为和中国的实际情况可能不太吻合，中国可能要反过来，第一可能是架构师来决定。第二是具有话语权的软件工程师来决定是否采纳。

最后一个调查显示：50%+ 的企业愿意在未来三年尝试 Serverless，所以说 Serverless 在未来还会有一个非常大的增长。

4. Serverless 工具链、前景和机会

最后的话我们来聊一下，Serverless 工具链、前景和机会。首先我们来看工具链，分为三个版块，分别是开发、部署、监控。

1）开发工具

第一是 CLI 工具：主要是兼容商业 FaaS 以及开源的 FaaS ，Servereless.com 做的非常不错了，他们已经兼容了十几种 FaaS 平台。

第二是编辑器的插件：现在很多程序员还是习惯使用 VS Code 或者 Sublime 之类的工具进行开发的，所以需要一个非常方便的插件，可以便于管理、调试。

第三是 WebIDE：WebIDE 是一个衍生品，主要是作为方便去开发、调试的小工具，大多数开发者应该还是会基于本地的编辑器插件来开发。

此外，可能还有一些其它工具有待于补充。

2）部署工具

常用的部署部署工具包括：Git 集成、CI/CD 持续集成、Hooks （用于同步消息到 IM 工具）等。那么还需要做一些 Cronjob ，比如说能够非常方便的部署定时任务，并且我能够发布预览版和生产版。

3）监控工具

最后我们需要 monitor 来报警，需要短信通知、公司邮件通知，还需要日志等。

我说的这三点其实只是产品层面的一些小打小闹，有没有这些功能，对 Serverless 的普及和产业的提高并没有太大的影响。我觉得如果要真正促进 Serverless 发展的话，还需要做以下三件事情。

5. 三个能促进产业发展的机会

第一件事情是有一个 FaaS Framework 专门用来编写大型项目，同时他是完全兼容 FaaS 架构的。为什么需要 FaaS Framework 呢？如果没有 FaaS Framework 的话，我们是没有办法用 FaaS 编写大型项目的。一个函数，只能做一些简单的事情，假如说需要做一个QQ，做一个微信，一个函数是肯定不行的。

第二件事是 Content as a Service，CaaS 是 FaaS 本身的更高层级的抽象，FaaS 是提供计算能力，然后最重要的其实还是需要一个存储能力，尤其是结构化数据存储，那么就需要一个 CaaS 将存储云化。比如我我的 CaaS 平台去设计一些表和字段，然后这些字段中间还可以互相连接，最后他可以马上帮我我生成 REST API 或 GraphQL 等，并且它还有和 FaaS 结合的能力，我觉得它是未来一个很大的机会。

第三类就叫做云原生编程语言。这种编程语言的话，它完全是架构在现有的云计算厂商上去的，它的逻辑循环是不变的。但是他对硬盘的读写是在云上，并且它兼容各大云平台，比如说我要调用 AWS 的S3，我只需要写原生编程语言就可以，不需要去使用任何的框架，同时它可以启动云上的服务器进行调试。他从语言层面就是一个可伸缩的，比如说我我写了一个 1+1=2 这样一个计算，假如有一亿请求过来，那么在他语言层面就可以帮我调度可以抵抗一亿流量的计算资源。

我觉得如果说这三件事情做好的话，能对整个产业有一个巨大的促进作用。

6. 总结

最后总结一下，Serverless 是真正的云计算，它真的是按需付费，然后不需要去自己去管理任何的基础设施，只需要关注自己的核心业务，目前的云计算还没有真正做到这一点。然后小公司做 Serverlss 的话基本上没戏，主要原因是缺乏信任。

如果是创业公司的话，可以从以下几个层面切入。

• 第一是做一个 FaaS 聚合器提升开发便捷度，就像 Serverless.com 做的事情一样，

• 第二就是做一个 FaaS 没然后接外包，这种大型的外包业务能用 Serverless 来做最好。

• 第三是开发一个 CaaS 然后覆盖查询业务，然后再通过和 FaaS 打通，进而完成一些高阶操作，进而赋能业务。

• 第四个是开发云原生变成语言，然后与教育机构、培训机构、咨询机构合作，培养人才，人才有了这个意识之后，整个产业才能有一个更大的改变。

看完上述内容，你们掌握Serverless的架构及使用场景是什么的方法了吗？如果还想学到更多技能或想了解更多相关内容，欢迎关注创新互联行业资讯频道，感谢各位的阅读！

文章名称：Serverless的架构及使用场景是什么
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