推進(jìn)無服務(wù)器計(jì)算，騰訊云走在云計(jì)算下一個(gè)形態(tài)的前沿

2021年5月，美國計(jì)算機(jī)協(xié)會（ACM）通訊雜志發(fā)表了一篇具有歷史意義的文章：《什么是無服務(wù)器計(jì)算（Serverless Computing），以及為什么它會成為云計(jì)算的下一個(gè)形態(tài)》。在這篇由9名美國業(yè)界專家和學(xué)者聯(lián)合撰寫的文章中，將自2010年開始的十年定義為云計(jì)算第一個(gè)形態(tài)，該形態(tài)變革了系統(tǒng)管理員的工作；而自2021年開始的下一個(gè)十年即將進(jìn)入云計(jì)算的下一個(gè)形態(tài)，即將變革開發(fā)者的工作。

在云計(jì)算的第一個(gè)十年，通過興建的大型多租戶數(shù)據(jù)中心以及位于其中的虛擬服務(wù)器和虛擬網(wǎng)絡(luò)等，大幅簡化了系統(tǒng)管理員的工作；而在云計(jì)算的下一個(gè)十年，則將向云軟件的開發(fā)者隱藏這些服務(wù)器、虛擬服務(wù)器等硬件基礎(chǔ)設(shè)施，通過代碼抽象進(jìn)一步簡化云開發(fā)，讓開發(fā)者更易于編寫云軟件。在云計(jì)算的下一個(gè)形態(tài)，關(guān)注點(diǎn)從服務(wù)器轉(zhuǎn)換到應(yīng)用軟件，開發(fā)者不再關(guān)注底層云基礎(chǔ)設(shè)施的復(fù)雜的配置、管理與運(yùn)維，而只需要關(guān)注業(yè)務(wù)邏輯即可。相比之下，學(xué)者們將第一種形態(tài)的云計(jì)算稱為“有服務(wù)器計(jì)算（Serverful Computing）”。

ACM的學(xué)者們認(rèn)為，Serverless的時(shí)代才剛剛開始，正如2010年的云計(jì)算才剛剛開始一樣——未來的Serverless計(jì)算將顯著不同于今天的Serverless應(yīng)用（FaaS函數(shù)即服務(wù)），未來的Serverless將成為公有云數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的統(tǒng)一管理與服務(wù)交付模式。

（騰訊云Serverless中心副總經(jīng)理羅茂政）

而騰訊云則是Serverless的積極推動(dòng)者，在2021年6月5日的Techo TVP開發(fā)者峰會Serverless Days大會中國站2021上，騰訊云Serverless中心副總經(jīng)理羅茂政強(qiáng)調(diào)，騰訊云非常認(rèn)同Serverless的方向，Serverless不僅是FaaS+BaaS，更是一種技術(shù)架構(gòu)理念。當(dāng)前，Serverless仍面臨很多挑戰(zhàn)，但路徑已經(jīng)十分明確，騰訊云將持續(xù)投入Serverless Computing。騰訊云Serverless產(chǎn)品總監(jiān)張浩宣布截止當(dāng)天的騰訊云Serverless開發(fā)者已達(dá)百萬+、日均資源調(diào)用量達(dá)億+GB、日均調(diào)用量達(dá)百億+次。

Serverless：云計(jì)算的下一個(gè)形態(tài)

早在2014年，AWS推出業(yè)界首個(gè)云函數(shù)產(chǎn)品Lambda的時(shí)候，就引起了轟動(dòng)。AWS Lambda是第一種Serverless無服務(wù)器計(jì)算的代表，這就是FaaS函數(shù)即服務(wù)。AWS Lambda服務(wù)對觸發(fā)事件作出響應(yīng)，運(yùn)行相關(guān)代碼并自動(dòng)管理底層計(jì)算資源。AWS Lambda體現(xiàn)Serverless計(jì)算的主要優(yōu)勢，包括大幅簡化云開發(fā)、真正的Pay-as-you-go、更強(qiáng)的彈性計(jì)算。所謂函數(shù)即服務(wù)，即像使用電子表格中的公式一樣簡單，F(xiàn)aaS適合于物聯(lián)網(wǎng)等事件觸發(fā)型應(yīng)用。

（Serverless與Serverful的對比。來源：ACM）

隨著FaaS的流行，出現(xiàn)不少同樣可以運(yùn)行任何代碼且具備Serverless計(jì)算特點(diǎn)的云服務(wù)，諸如Google Cloud Dataflow、AWS Glue等，每一個(gè)云服務(wù)都針對特定的應(yīng)用場景。隨著Serverless計(jì)算理念被廣泛接受，CNCF云原生計(jì)算基金會在2018年成立了Serverless計(jì)算工作組。CNCF認(rèn)為Serverless遠(yuǎn)不止于FaaS，也就是隨需在一段短時(shí)間內(nèi)運(yùn)行一小段代碼，AWS Lambda是這個(gè)1.0階段的代表但在執(zhí)行時(shí)間、協(xié)議和本地開發(fā)體驗(yàn)等方面有其局限性。在2.0階段，一些解決方案實(shí)現(xiàn)了對Kubernetes的抽象，代表為Knative，即對容器技術(shù)的Serverless化，這樣就可以沒有函數(shù)運(yùn)行時(shí)間的限制，也可以使用任何語言。

接下來，CNCF認(rèn)為，真正的Serverless愿景，是處理更多的復(fù)雜編排和集成模式，以及結(jié)合有狀態(tài)的管理。之前的Serverless應(yīng)用都是無狀態(tài)應(yīng)用，但現(xiàn)在越來越多被創(chuàng)建的解決方案，其目的是以Serverless模式實(shí)現(xiàn)已有的帶有編排的集成模式，也就是對PaaS通用云服務(wù)的Serverless化，CNCF稱之為2.0階段。今天的PaaS層，無論是微服務(wù)、單體應(yīng)用還是函數(shù)，都以容器化方式運(yùn)行，而在這一層實(shí)現(xiàn)Serverless方案，企業(yè)就可以同時(shí)運(yùn)行Serverless和Non-Serverless兩種計(jì)算任務(wù)。

簡單理解，Serverless的真正愿景就是面向云開發(fā)者，隱藏云底層的系統(tǒng)管理與運(yùn)維工作。正如同傳統(tǒng)高級編程隱藏了CPU的工作方式，Serverless編程將隱藏云中服務(wù)器的工作方式——也就是如何構(gòu)建可靠、可擴(kuò)展、安全的分布式系統(tǒng)。一旦實(shí)現(xiàn)了對PaaS層的Serverless方案，云開發(fā)者就再也不用關(guān)心底層分布式云系統(tǒng)的配置和管理細(xì)節(jié)。實(shí)際上，對今天的云開發(fā)來說，開發(fā)者仍然要與系統(tǒng)管理員一起，配置所需的云中虛擬機(jī)、容器、災(zāi)備等底層云基礎(chǔ)設(shè)施細(xì)節(jié)，這對于開發(fā)者來說還是有一定的門檻。而且當(dāng)前的所謂云服務(wù)自動(dòng)伸縮也是需要提前預(yù)留虛機(jī)實(shí)例，而這些預(yù)留實(shí)例無論使用與否都要付費(fèi)。

在過去十年，云計(jì)算IaaS層的大規(guī)模興起和流行，特別是Kubernetes對云IaaS層的統(tǒng)一，極大簡化了系統(tǒng)管理員的工作——從本地服務(wù)器到云中服務(wù)器，系統(tǒng)管理員可以通過瀏覽器就輕松管理海量的服務(wù)器和完成分布式系統(tǒng)架構(gòu)與運(yùn)維。未來十年，Serverless計(jì)算將向云開發(fā)者進(jìn)一步隱藏底層云及分布式系統(tǒng)的工作——大幅簡化云開發(fā)、真正的Pay-as-you-go以及更強(qiáng)的彈性計(jì)算，沒有云系統(tǒng)管理知識與技能的普通開發(fā)者也可以通過拖拉拽方式的低代碼和無代碼方式，輕松完成業(yè)務(wù)邏輯的編排和業(yè)務(wù)軟件的開發(fā)。

Serverless計(jì)算的前沿

ACM的專家和學(xué)者認(rèn)為，無服務(wù)器Serverless計(jì)算將主導(dǎo)下一個(gè)階段的云計(jì)算形態(tài)，釋放云計(jì)算的強(qiáng)大能力并交到所有應(yīng)用開發(fā)者的手中。當(dāng)前的Serverless編程抽象分為兩種：面向特定應(yīng)用和面向通用PaaS領(lǐng)域，其中面向特定應(yīng)用的即FaaS，而面向通用PaaS服務(wù)的Serverless方案則是Serverless研究的前沿。

（兩種Serverless抽象。來源：ACM）

前沿方向之一，Serverless數(shù)據(jù)庫與存儲。SQL與NoSQL數(shù)據(jù)庫和存儲（特別是對象存儲）是數(shù)據(jù)服務(wù)的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)服務(wù)是PaaS通用核心技術(shù)之一。如何實(shí)現(xiàn)Serverless化的數(shù)據(jù)庫與存儲方案，是PaaS Serverless的前沿研究之一。其中涉及到從傳統(tǒng)的給定容量、連接與查詢限制的實(shí)例供應(yīng)，轉(zhuǎn)向可按需實(shí)現(xiàn)計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施和成本的線性擴(kuò)展模式。2020年4月，騰訊云正式發(fā)布了國內(nèi)首個(gè)Serverless數(shù)據(jù)庫產(chǎn)品——PostgreSQL for Serverless，該數(shù)據(jù)庫不需要用戶創(chuàng)建實(shí)例，完全基于Serverless架構(gòu)，最快能夠1秒鐘內(nèi)完成部署，用戶使用該數(shù)據(jù)庫完全按照實(shí)際使用量付費(fèi)，成本降低70%。2020年底，騰訊云進(jìn)一步發(fā)布了國內(nèi)首款Serverless MySQL數(shù)據(jù)庫。

前沿方向之二，復(fù)雜微服務(wù)場景編排。今天最常用的Serverless場景，當(dāng)屬支持微服務(wù)架構(gòu)。微服務(wù)作為云原生技術(shù)的“三駕馬車”之一，主要提供執(zhí)行單一任務(wù)的小型服務(wù)、小型服務(wù)之間通過API方式調(diào)用、小型服務(wù)可以橫向擴(kuò)展，微服務(wù)可以由各種PaaS或容器技術(shù)實(shí)現(xiàn)，而Serverless也被視為微服務(wù)的一種實(shí)現(xiàn)方式。Serverless計(jì)算以執(zhí)行小型代碼、自動(dòng)伸縮、真正的按使用量付費(fèi)等為特點(diǎn)，非常適合微服務(wù)架構(gòu)。騰訊云應(yīng)用與服務(wù)編排工作流ASW是一個(gè)用來協(xié)調(diào)分布式任務(wù)執(zhí)行的編排產(chǎn)品，可以將多個(gè)騰訊云服務(wù)按步驟進(jìn)行調(diào)度，完成各種業(yè)務(wù)應(yīng)用場景。ASW支持所有騰訊云服務(wù)的編排調(diào)度，包括云函數(shù)、Serverless服務(wù)，例如在音視頻處理中ASW通過云函數(shù)，可以將轉(zhuǎn)碼任務(wù)進(jìn)行切片并行處理，大幅提高任務(wù)處理的吞吐量，滿足高實(shí)時(shí)性、高并發(fā)能力的視頻應(yīng)用、社交應(yīng)用場景。

前沿方向之三，本地及遠(yuǎn)程Serverless調(diào)試。云上的各種服務(wù)，在本地?zé)o法完全模擬，程序員大都遇到過本地和遠(yuǎn)程環(huán)境運(yùn)行結(jié)果不一致的情形，追查起來費(fèi)時(shí)費(fèi)力，不僅效率低下，也造成很差的開發(fā)體驗(yàn)。而對于Serverless應(yīng)用的調(diào)試，要在本地構(gòu)建一個(gè)容器環(huán)境，成本也不低。騰訊云首發(fā)了云函數(shù)的在線遠(yuǎn)程調(diào)試功能，采用Node10及以上版本的runtime，使用Chrome瀏覽器打開云函數(shù)控制臺，在函數(shù)代碼頁便可看到在線調(diào)試的入口，這樣開發(fā)者就能連入云端容器，代碼在云端生產(chǎn)環(huán)境和調(diào)試環(huán)境是一樣的。此外，騰訊云Serverless本地開發(fā)工具（SCF CLI）以開源項(xiàng)目的形式維護(hù)，讓開發(fā)者可以方便的實(shí)現(xiàn)函數(shù)打包、部署、本地調(diào)試，也可以方便生成云函數(shù)的項(xiàng)目并基于demo項(xiàng)目進(jìn)一步開發(fā)。而騰訊云Serverless VS Code插件，則支持用VS Code原生的調(diào)試入口調(diào)試云函數(shù)。

在其它的Serverless性能、擴(kuò)展連接更多服務(wù)等前沿方向上，騰訊云也一直在探索相關(guān)的實(shí)踐。面向異構(gòu)芯片的抽象，騰訊云推出了Serverless GPU調(diào)度能力，這樣就能同時(shí)調(diào)度CPU通用計(jì)算芯片以及GPU面向特定計(jì)算的芯片；面向Kubernetes抽象，騰訊云推出了Serverless Kubernetes；面向Serverless性能方面，騰訊云云函數(shù)SCF首創(chuàng)提供了函數(shù)異步執(zhí)行模式，可以讓Serverless任務(wù)實(shí)現(xiàn)24小時(shí)超長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行、單實(shí)例更多算力等，滿足音視頻處理、ETL數(shù)據(jù)批處理、機(jī)器學(xué)習(xí)及AI推理等；在連接更多SaaS和PaaS服務(wù)方面，騰訊云Serverless今年上線了事件總線，可連接超過十款PaaS服務(wù)，而通過騰訊千帆SaaS計(jì)劃還能連接更多的SaaS服務(wù)……

國內(nèi)最大的Serverless服務(wù)商

騰訊云Serverless副總經(jīng)理羅茂政在Techo TVP開發(fā)者峰會Serverless Days大會中國站2021上強(qiáng)調(diào)，騰訊云已經(jīng)成為國內(nèi)服務(wù)規(guī)模最大的Serverless廠商。2021年3月，F(xiàn)orrester發(fā)布《The Forrester Wave:Function-As-A-Service Platforms,Q1 2021》報(bào)告，騰訊云Serverless綜合評分再次躍居全球頂級序列，被Forrester評為“強(qiáng)勁表現(xiàn)者”，其中在產(chǎn)品服務(wù)矩陣、合作伙伴生態(tài)，以及客戶規(guī)模維度上得分國內(nèi)第一。去年，在Forrester另一份云函數(shù)服務(wù)能力研究報(bào)告上，騰訊云憑借在產(chǎn)品體驗(yàn)、安全性、戰(zhàn)略愿景等方面的絕對優(yōu)勢，成為中國唯一進(jìn)入全球Top3的云廠商。

騰訊云對Serverless高度重視，可以說在云原生領(lǐng)域“All on Serverless”。騰訊云積極推動(dòng)國內(nèi)Serverless生態(tài)和國際接軌，將全球流行的Serverless Framework平臺引入中國，推動(dòng)了中國的Serverless技術(shù)盡快與國際對齊，讓Serverless客戶快速享受到技術(shù)全球化優(yōu)勢。騰訊云將ServerlessDays引入中國，ServerlessDays是面向開發(fā)人員的全球技術(shù)會議，已經(jīng)在全球40多個(gè)城市舉辦，成為Serverless技術(shù)發(fā)展風(fēng)向標(biāo)，2020年在騰訊云的推動(dòng)下首次來到中國。此外，騰訊云還運(yùn)營了中國首個(gè)以Serverless為主題的技術(shù)社區(qū)。

目前，騰訊云已經(jīng)推出了國內(nèi)最大、最完整的Serverless產(chǎn)品矩陣和開發(fā)平臺。騰訊云Serverless不僅僅是云函數(shù)，而是將Serverless理念擴(kuò)展到更多的PaaS和IaaS層。在基礎(chǔ)設(shè)施層，騰訊云Serverless支持MySQL和PostgreSQL兩種主流開源數(shù)據(jù)庫，還支持存儲、網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)IaaS服務(wù)；在Serverless計(jì)算方面，騰訊云提供了云函數(shù)SCF、彈性容器服務(wù)EKS、工作流ASW、事件管理EventBridge；在Serverless開發(fā)者工具方面，騰訊云提供了Serverless Framework、VS Code插件、Cloud Studio Web IDE等多種工具；在Serverless應(yīng)用生態(tài)方面，騰訊云推出了CloudBase云開發(fā)和微搭低代碼WeDa等小程度開發(fā)平臺，支持Spring Cloud、Service Mesh和分布式事務(wù)DTF等微服務(wù)場景，提供了HTTP服務(wù)、音視頻轉(zhuǎn)碼、ETL數(shù)據(jù)處理等企業(yè)級方案；在監(jiān)控排障工具方面，騰訊云提供了微服務(wù)觀測平臺TSW、應(yīng)用性能監(jiān)控TAPM；在云服務(wù)集成方面，騰訊云提供了騰訊千帆SaaS應(yīng)用連接器、實(shí)時(shí)音視頻TRTC、數(shù)據(jù)湖計(jì)算DLC、多媒體實(shí)驗(yàn)室等工具與資源。

針對Serverless應(yīng)用面臨的缺少基于業(yè)務(wù)場景的解決方案、開發(fā)工具不完善導(dǎo)致開發(fā)體驗(yàn)欠佳以及成本費(fèi)用過高等挑戰(zhàn)，騰訊云Serverless從產(chǎn)品化角度幫助開發(fā)者盡快上手Serverless。例如：在計(jì)費(fèi)方面，騰訊云在全球率先發(fā)布了1毫秒計(jì)費(fèi)粒度，目前行業(yè)內(nèi)Serverless服務(wù)的計(jì)費(fèi)粒度普遍為100毫秒，而1毫秒計(jì)費(fèi)粒度則極大幫助用戶降低成本；在開發(fā)體驗(yàn)方面，騰訊云從開發(fā)者的視角出發(fā)，重點(diǎn)解決整個(gè)生命周期的挑戰(zhàn)，使Serverless的項(xiàng)目開發(fā)更貼近用戶習(xí)慣，提高開發(fā)效率；在業(yè)務(wù)場景方面，騰訊云針對音視頻轉(zhuǎn)碼、IOT事件響應(yīng)、小程序開發(fā)等各種業(yè)務(wù)需求提供對應(yīng)的Serverless方案。

騰訊云Serverless也結(jié)合了騰訊自身使用Serverless的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，包括多業(yè)務(wù)場景多租戶的安全隔離、高并發(fā)的函數(shù)實(shí)例擴(kuò)縮容、百萬級別函數(shù)實(shí)例的集群管理，以及幾十毫秒級別的冷啟動(dòng)延時(shí)等。其結(jié)果是：使用騰訊云自研的輕量級虛擬化技術(shù)，MicroVm啟動(dòng)時(shí)間縮短至90毫秒，函數(shù)冷啟動(dòng)減低至200毫秒，并且支持上萬臺計(jì)算節(jié)點(diǎn)同時(shí)擴(kuò)容；在函數(shù)與VPC網(wǎng)絡(luò)打通中，依托于新的隧道方案，時(shí)間也由原來的秒級降低至毫秒級等等。

今天，金融、政府、工業(yè)、零售等傳統(tǒng)行業(yè)都在進(jìn)入Serverless領(lǐng)域，Serverless生態(tài)正處于蓬勃發(fā)展的階段。目前，騰訊云Serverless已經(jīng)服務(wù)了超過1萬家企業(yè)，包括互聯(lián)網(wǎng)頭部廠商、大型金融科技企業(yè)等在使用Serverless構(gòu)建IT系統(tǒng)。例如某國內(nèi)頭部智能家居廠商，就采用了騰訊云Serverless產(chǎn)品、服務(wù)和架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了近乎無人值守的彈性免運(yùn)維體驗(yàn)，讓這家公司IT團(tuán)隊(duì)能夠聚焦于智能家居服務(wù)，而不用關(guān)注基礎(chǔ)設(shè)施管理。

【全文總結(jié)】Serverless是繼虛擬機(jī)和容器之后的新一代通用計(jì)算平臺，是云計(jì)算特別是公有云的下一個(gè)形態(tài)，將主導(dǎo)下一個(gè)階段的公有云。騰訊云作為國內(nèi)最大的Serverless開發(fā)平臺和支持者，已經(jīng)走在Serverless全球的前沿，大幅降低Serverless門檻，全力釋放云計(jì)算紅利，推動(dòng)云開發(fā)的全面變革。人人都是開發(fā)者的時(shí)代，在Serverless的推動(dòng)下，即將到來。（文/寧川）