導語 | 云函數(shù)SCF是騰訊云為企業(yè)和開發(fā)者們提供的無服務器執(zhí)行環(huán)境，幫助大家在無需購買和管理服務器的情況下運行代碼。但是SCF在使用過程中經常會受到開發(fā)語言方面的限制，造成拓展性和成本上的問題。本文就將為大家介紹使用Custom Runtime來解鎖SCF語言限制，希望與大家一同交流。文章作者：臧琳，騰訊云Serverless 研發(fā)工程師。
一、背景
SCF作為騰訊云FaaS核心產品，支持javascript、python、php、java、go等多語言函數(shù)。但是，在用戶實際使用過程中，我們發(fā)現(xiàn)了一些問題：
1.尋求更多語言支持
我們時常會收到來自內外的各種關于編程語言的咨詢，比如SCF是否支持dotnet、rust、deno甚至C等多種語言環(huán)境。
2.關于現(xiàn)有語言的功能拓展
比如php想要安裝更多的插件，就需要在執(zhí)行環(huán)境中使用phpize來安裝（因為部分插件可能和os library等底層庫相關），但是云函數(shù)因為安全等原因，限制了相關權限。
3.關于Runtime的拓展性
舉個例子，現(xiàn)有SCF java的語言環(huán)境是java8，如果用戶想要在SCF中使用JDK11或者更新的JDK15，有沒有辦法解決呢？
4.使用成本
目前，用戶如果想要在自己的業(yè)務代碼中嵌入SCF，需要了解SCF各個語言提供的入口函數(shù)及編程方法。雖然我們已經盡量將使用方法和接口設計得簡單，但對于一些用戶來說，仍然要處理編程語言上的接口依賴，以及學習如何正確使用這些接口API。
5.維護成本
簡單來說，如果復用現(xiàn)有方案，給SCF提供多語言支持其實是可行的，但是需要給每一種語言編寫一套使用SCF的API。這不僅僅需要SCF研發(fā)同學懂得各種語言，還需要他們了解各個語言的安全特性，使用特性等，維護成本很高。
那么，有沒有一種方法能夠讓我們只需要維護一套統(tǒng)一的API，就能讓用戶從各種編程語言中解耦，還能解決上述列舉的各項問題呢？答案就在于使用——Custom Runtime。
二、Custom Runtime簡介
Custom Runtime（以下簡稱CR）使用方法較為簡單：CR會暴露一套HTTP API提供給用戶環(huán)境，而用戶只需要到特定端口上發(fā)送/接收HTTP請求，即可以獲得SCF下發(fā)的各種event，并返回處理結果。具體的文檔可以參考：Custom Runtime說明[1]。
總體來說，要使用Custom Runtime，用戶需要做好以下準備：
1.bootstrap可執(zhí)行程序
此執(zhí)行程序可以是任何形式的Linux可執(zhí)行文件，比如C語言編譯出的二進制文件，或者是一個簡單的shell腳本。
2.用戶的事件處理函數(shù)
也就是通過CR約定的HTTP API實現(xiàn)event的獲得和處理，以及結果返回。
3.用戶語言Runtime（可選）
針對解釋型語言，或者是需要Runtime來運行的語言，比如js、python、dotnet等，需要用戶提供自己的Runtime，并在bootstrap中提供相應的啟動Runtime的命令。
騰訊云官網上也提供了利用CR實現(xiàn)shell云函數(shù)的示例[2]，有興趣的小伙伴可以看看。
三、Custom Runtime具體模型及用法示例
Custom Runtime函數(shù)的內部處理流程如下所示：
目前Custom Runtime的實現(xiàn)在SCF側是一個HTTP Server。用戶側代碼作為HTTP Client通過約定的API給SCF發(fā)請求來獲得事件及相關信息，并發(fā)送HTTP請求返回處理結果給SCF服務。
HTTP Server端口號和URL，通過兩個環(huán)境變量傳遞到云函數(shù)環(huán)境中:
SCF_RUNTIME_API:SCF_RUNTIME_API_PORT
HTTP API定義如下圖所示：
1.冷啟動階段（函數(shù)部署階段）
冷啟動階段主要是部署用戶代碼，完成用戶初始化，這個階段SCF會在用戶提供的程序包（zip包）中尋找bootstrap可執(zhí)行程序，然后拉起該程序。bootstrap由用戶實現(xiàn)，內部啟動用戶代碼等工作。
用戶函數(shù)在冷啟動階段需要完成代碼初始化工作，并通知SCF，初始化工作完成。即發(fā)POST到SCF_RUNTIME_API:SCF_RUNTIME_API_PORT/runtime/init/ready.
SCF服務側接收用戶ready的請求，初始化工作結束，通知上層服務。函數(shù)進入調用流程（即event此時可以下發(fā)到函數(shù)側）。
2.熱啟動階段（調用階段）
函數(shù)通過GET SCF_RUNTIME_API:SCF_RUNTIME_API_PORT/runtime/invocation/next獲得event及相關ctx信息。
SCF在函數(shù)拉取event之后，等待用戶函數(shù)返回。
函數(shù)處理event之后，如正常返回，通過POST SCF_RUNTIME_API:SCF_RUNTIME_API_PORT/runtime/invocation/response傳遞返回信息給SCF服務。
如函數(shù)調用出現(xiàn)異常（此處指業(yè)務代碼需要返回錯誤信息），則通過POST SCF_RUNTIME_API:SCF_RUNTIME_API_PORT/runtime/invocation/error返回錯誤信息。
SCF服務傳遞返回給上層服務，函數(shù)一次調用結束，進入下一次event調用周期。
這里我們用SCF中CustomRuntime的Deno模板示例做說明，如下圖所示，程序包里有：
·bootstrap:入口文件，這里是shell，可以看到紅線標注這一行就是啟動deno程序；
·deno二進制：Deno Runtime，啟動deno程序必須的launcher；
·demo.ts：用戶函數(shù)，里面就實現(xiàn)了上面提到的和SCF服務端交互的邏輯，也是用戶業(yè)務邏輯的主要處理函數(shù)。
bootstrap主要是啟動demo.ts，下面我們看看demo.ts里的代碼實現(xiàn)：
可以看到，主要是完成初始化階段。下面再來看看調用是怎么完成的：
可以看到，是通過GET（fetch）循環(huán)拉取event，然后調用processEvent()來進行處理。processEvent()邏輯如下所示：
分別處理正常返回和錯誤返回。最后再來看一下我們是怎么封裝這里的postData()函數(shù)的：
以上就是一個Deno函數(shù)使用SCF的Custom Runtime實現(xiàn)云函數(shù)的全過程。
四、結語
從上文的論述我們不難看出：
1.SCF與語言無關
因為CR的使用與語言無關，所以解鎖了SCF的語言限制,也就是說只要可以實現(xiàn)一個HTTP Client，就可以通過HTTP API的調用和SCF進行交互，從而完成云函數(shù)的事件處理及調用。
2.bootstrap是入口
舉個例子，如果我用C語言實現(xiàn)一個HTTP Client，按照CR的約定完成與SCF的交互，那么完全可以編譯成一個名字叫bootstrap的二進制文件，然后就可以跑C的FaaS函數(shù)了。
3.bootstrap可配置
用戶可以在bootstrap里面啟動多個進程，可以解鎖多種玩法，當然，要符合安全，畢竟用戶函數(shù)運行環(huán)境有安全限制。但是，這已經可以解決一些“云函數(shù)+agent進程”的需求。
4.使用簡單
相對于學習各個語言的函數(shù)編寫規(guī)范，了解云函數(shù)對各個語言的支持。使用CR只需要學習HTTP API的使用即可。更多的語言，環(huán)境相關的問題都是用戶在業(yè)務開發(fā)中使用到的，不需要額外學習。
Custom Runtime剛剛上線，已經得到了一些外網客戶的關注。比如，有人用Custom Runtime把Swift放到了SCF里面，并做了相應的支持[3]；有人用Custom Runtime在SCF中跑了WASM,并在上面做了Rust語言的支持[4]。
還有很多類似場景，我們也在不斷的努力，引入更多的語言，借助語言的生態(tài)，帶動Serverless的生態(tài)發(fā)展。最后，歡迎大家體驗SCF Custom Runtime，留下寶貴的意見！
參考資料：
[1]Custom Runtime說明:
https://cloud.tencent.com/document/product/583/47274
[2]官網示例:
https://cloud.tencent.com/document/product/583/47610
[3]場景拓展1：
https://github.com/stevapple/swift-tencent-scf-runtime
[4]場景拓展2：
https://www.freecodecamp.org/news/rust-webassembly-serverless-tencent-cloud/
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