無服務(wù)器架構(gòu)下的 5 類設(shè)計模式

　　根據(jù) AWS 解決方案架構(gòu)師 Cassandra Bonner 在悉尼舉行的 APIdays 澳大利亞會議上的演講，Amazon Web Services 看到了適合采用無服務(wù)器架構(gòu)的五種主要產(chǎn)品和設(shè)計模式。Bonner 總結(jié)當(dāng)前無服務(wù)器技術(shù)的成熟度，顧問 Ken Fromm 最近在 A Cloud Guru 的 Medium 博客上寫道，無服務(wù)器架構(gòu)允許開發(fā)人員專注于管理他們的應(yīng)用程序和系統(tǒng)需要做的事情，而不是他們后端計算資源的物理算力、限制條件和復(fù)雜的基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)置。這使得產(chǎn)品功能或業(yè)務(wù)模塊成為在無服務(wù)器環(huán)境中規(guī)模化拓展的基本單元，而不是更底層的計算資源。這意味著，軟件的計算任務(wù)往往是異步的、無狀態(tài)的和短暫的，或者正如 Fromm 所說：「任務(wù)處理本質(zhì)上變成了容器處理，容器在逐個任務(wù)的基礎(chǔ)上按需配置和刪除。」在 APIdays，Bonner 表示 AWS 團(tuán)隊認(rèn)為無服務(wù)器包含四個主要原則：簡單但可用的最小元素(即小的、可用的基礎(chǔ)組件)。

　　隨使用量而彈性縮放(服務(wù)器代表用戶自動縮放)。

　　用多少付費多少(客戶只需為使用服務(wù)的時間付費)。

　　內(nèi)置可用性和容錯(即 NoOps)。

　　在 APIdays 活動的早些時候，澳大利亞 Amazon Web Services 解決方案架構(gòu)高級經(jīng)理 Peter Stanski 曾表示，AWS 在澳大利亞和新西蘭市場(與世界大部分地區(qū)一樣)的傳統(tǒng)采用路徑在于中型企業(yè)。在過去的一兩年里，雖然初創(chuàng)公司通常從一開始就對無服務(wù)器服務(wù)「照單全收」，但擁有遺留系統(tǒng)的成熟企業(yè)通常會從開發(fā)和概念驗證測試來構(gòu)建新應(yīng)用程序，加入分析監(jiān)控功能，然后開始遷移一些他們的遺留系統(tǒng)上云，最終專注于將任務(wù)關(guān)鍵型應(yīng)用程序遷移到 AWS。

　　AWS 的 Peter Stanski 在澳大利亞 APIdays 上發(fā)表演講。Stanski 說，今年，各種規(guī)模的企業(yè)從一開始就傾向于「全力投入」云計算。他們將著手遷移現(xiàn)有遺留技術(shù)棧，同時直接在云服務(wù)上構(gòu)建新的應(yīng)用程序。

　　Bonner 描述了采用無服務(wù)器架構(gòu)的類似趨勢：雖然新應(yīng)用程序可能正在利用無服務(wù)器架構(gòu)開發(fā)和托管，但在大多數(shù)情況下，企業(yè)正在采用混合模式托管軟件，在無服務(wù)器環(huán)境中構(gòu)建新功能，然后融入并逐步脫離現(xiàn)有的企業(yè)軟件托管環(huán)境。「這就是我們看到很多客戶開始的方式，」Bonner 指出一個常見的例子：一家企業(yè)可能有一個管理圖像數(shù)據(jù)的現(xiàn)有工作流程，現(xiàn)在正在添加一個在無服務(wù)器中運行的圖像識別功能環(huán)境，然后將分類結(jié)果通過構(gòu)建數(shù)據(jù)管道傳回到現(xiàn)有的(遺留)企業(yè)軟件工作流中，該工作流可能就托管于用戶的云環(huán)境中。Bonner 在無服務(wù)器架構(gòu)下，為不同行業(yè)和用例定義了五種結(jié)合無服務(wù)器架構(gòu)的產(chǎn)品設(shè)計模式：事件驅(qū)動的數(shù)據(jù)處理。

　　網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。

　　移動和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序。

　　應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)。

　　事件工作流。

　　用例 #1：事件驅(qū)動的數(shù)據(jù)處理

(事件驅(qū)動用例架構(gòu)圖)

　　無服務(wù)器環(huán)境最常見的應(yīng)用之一是在事件發(fā)生后觸發(fā)某個數(shù)據(jù)操作。Bonner 給出了將圖像對象添加到 Amazon S3 存儲桶的示例。這可能會觸發(fā) lambda 函數(shù)，例如，運行壓縮任務(wù)，以便將圖像以標(biāo)準(zhǔn)尺寸格式重新歸檔到 S3 中。這種風(fēng)格的用例也非常適合傳統(tǒng)云和無服務(wù)器云混合使用的趨勢。在這種趨勢中，無服務(wù)器被用來在更廣泛的托管環(huán)境中執(zhí)行特定功能。

　　用例 #2：無服務(wù)器 Web 應(yīng)用程序

(Web 應(yīng)用程序用例的架構(gòu)圖)

　　在無服務(wù)器 Web 應(yīng)用程序中，可能會組合運行進(jìn)程來確定用戶的上下文和用戶個性化信息，以提供滿足用戶請求的內(nèi)容和功能。例如，在此用例中，靜態(tài)內(nèi)容可能存儲在 S3 中，以便在瀏覽器中打開應(yīng)用程序時顯示。同時，通過應(yīng)用程序的 API 網(wǎng)關(guān)啟動處理以運行確定應(yīng)用程序用戶上下文的 Lambda 函數(shù)。然后使用通過 lambda 函數(shù)生成并作為動態(tài)數(shù)據(jù)存儲在 DynamoDB 中的更多動態(tài)內(nèi)容來增強靜態(tài)內(nèi)容。

　　用例 #3：移動和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

(移動應(yīng)用用例的架構(gòu)圖)

與 Web 應(yīng)用程序用例類似，構(gòu)建在無服務(wù)器環(huán)境中的移動和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序正在尋求根據(jù)用戶的上下文決定向用戶提供哪些內(nèi)容。無服務(wù)器身份驗證用于確保用戶(無論是人還是機器)獲得適當(dāng)授權(quán)以訪問信息或函數(shù)。然后 Lambda 執(zhí)行函數(shù)并與 DynamoDB 中的數(shù)據(jù)交互以滿足用戶的需求。

　　用例 #4：無服務(wù)器應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)

(應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)用例的架構(gòu)圖)

　　在應(yīng)用程序生態(tài)系統(tǒng)中，應(yīng)用程序或工作流是在無服務(wù)器環(huán)境中創(chuàng)建的，并結(jié)合了 AWS 功能和產(chǎn)品以及第三方服務(wù)商 API。Bonner 舉了一個例子，有人告訴 Amazon Echo，他們正在做演示，然后語音數(shù)據(jù)觸發(fā) lambda 函數(shù)，通過 Slack API 將該消息傳遞給遠(yuǎn)程團(tuán)隊。然后在無服務(wù)器環(huán)境中輪詢確定團(tuán)隊何時做出響應(yīng)并向 Echo 發(fā)送反饋信息。

　　用例 #5：事件工作流

(事件工作流用例的架構(gòu)圖)

　　最近發(fā)布的 AWS Step Functions 現(xiàn)在為無服務(wù)器工作流程的可能性增加了更復(fù)雜的功能。可以在 Step Functions 中創(chuàng)建決策樹，然后與 Lambda 和 AWS 產(chǎn)品對齊以執(zhí)行工作流分支操作(盡管 Amazon Web Services 在澳大利亞突出顯示 Step Functions 令人困惑，因為它在澳大利亞尚不可用)。例如，使用發(fā)布/訂閱消息傳遞模型，可以通過狀態(tài)機可視化并擁有所有函數(shù)和分布式組件。用戶可以通過 Step Functions 和 lambdas 映射客戶入職流程、進(jìn)入 CRM、購物車訂購和訂單履行，并自動添加 AWS 工具以確保工作流程能夠完成。因此，雖然 Fromm 談到無服務(wù)器主要是異步、無狀態(tài)和短暫的，但一旦進(jìn)入更復(fù)雜的工作流和應(yīng)用程序，一些持久狀態(tài)和進(jìn)行同步調(diào)用的能力就會發(fā)揮作用。Step Functions 提供狀態(tài)機，以便 Lambda 函數(shù)可以為業(yè)務(wù)流程提供一定程度的即時狀態(tài)，其中無服務(wù)器應(yīng)用程序可能需要結(jié)合同步和異步調(diào)用鏈。但是，像 iRobots 的 Ben Kehoe 這樣的無服務(wù)器高級用戶認(rèn)為，Step Functions 當(dāng)前的定價結(jié)構(gòu)過于苛刻，無法在無服務(wù)器環(huán)境的生產(chǎn)中使用它。此外，默認(rèn)節(jié)流限制表明其預(yù)期用途不包括彈性縮放，只包括瞬態(tài)事件調(diào)度。「我希望狀態(tài)即服務(wù)成為一種服務(wù)范式，可以用于無服務(wù)器架構(gòu)中 FaaS 所需的低級瞬態(tài)狀態(tài)，無論是通過 Step Functions 還是其他服務(wù)，」Kehoe 在 Step Functions 首次發(fā)布之后在自己博客中寫道。

　　身份驗證的選擇

　　在無服務(wù)器環(huán)境中，還可以為實施中的無服務(wù)器設(shè)計模式和用例選擇最適合的用戶身份驗證和身份管理工作流。身份驗證方法可能會根據(jù)來自一個組織的多個用戶是否需要具有不同權(quán)限角色的訪問權(quán)限、用戶是否主要是客戶或合作伙伴是否具有某些訪問權(quán)限而改變。Jim Tran 和 Justin Pirtle 于去年 11 月在 AWS Re:Invent 上發(fā)表的視頻更詳細(xì)地描述了無服務(wù)器環(huán)境中可用的一些身份驗證選擇：AWS re:Invent 2016：無服務(wù)器身份驗證和授權(quán)：身份管理 (MBL306)。

　　不斷成熟中的無服務(wù)器工具和生態(tài)

　　雖然還沒接近成熟期，無服務(wù)器有機會成為企業(yè)通過云平臺交付產(chǎn)品和服務(wù)的主要力量。隨著 serverless 的成熟并越來越多地被新項目和混合應(yīng)用所采用，隨著企業(yè)開始選擇將現(xiàn)有應(yīng)用程序遷移到 serverless 架構(gòu)，企業(yè)數(shù)字和上云的發(fā)展軌跡很可能會在無服務(wù)器市場重復(fù)，盡管 serverless 目前的市場占有率還較小。雖然面向企業(yè)和企業(yè)的關(guān)鍵任務(wù)軟件可能尚未出現(xiàn)，但一些安全功能和整體生態(tài)系統(tǒng)工具仍需成熟，但無服務(wù)器的用例表明，除了初創(chuàng)公司之外，無服務(wù)器的可能性越來越大就像今天成熟的云計算一樣，成為值得企業(yè)數(shù)字化「全面采用」的新一代云計算架構(gòu)。
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