Serverless 如何在阿里巴巴实现规模化落地？

做者 | 赵庆杰（卢令）
来源 | Serverless 公众号

1、Serverless 规模化落地集团的成果

2020 年，咱们在 Serverless 底层基建上作了很是大的升级，好比计算升级到了第四代神龙架构，存储上升级到了盘古 2.0，网络上进入了百 G 洛神网络，总体升级以后性能提高两倍；BaaS 层面也进行了很大的拓展，好比支持了 Event Bridge、Serverless Workflow，进一步提高了系统能力。

除此之外，咱们还与集团内十几个 BU 进行了合做共建，帮助业务方落地 Serverless 产品，其中包含 双11 核心的应用场景，帮助其顺利经过 双11 流量峰值大考，证实了 Serverless 在核心的应用场景下，依然表现得很是稳定。

2、两大背景，两大优点 – 加速 Serverless 落地

1. Serverless 两大背景

为何在集团内部能快速实现规模化地落地 Serverless？首先咱们有两大前提背景：

第一个背景是上云，集团上云是重要的前提，只有上云才能享受到云上的弹性红利，若是仍是本身内部的一朵云，后续的起效降本其实很是难达成，因此 2019 年双十一阿里实现了核心系统 100% 上云，有了上云前提，Serverless 才有了发挥很是做用的空间。

第二个背景是全面云原生化，打造了一个强大的云原生产品的云家族，对集团内部业务进行赋能，帮助业务达成了在上云基础上的两个主要目标：提升效能和下降成本， 2020 年天猫双十一核心系统全面云原生化，效率提高 100%，成本下降 80%。
 

2. Serverless 两大优点

• 提升效能

一个标准的云原生应用，从研发到上线到运维，须要完成上图中全部标橙色的工做项，才能完成正式的微服务应用上线，首先是 CI/CD 代码构建，另外是系统运维的可视化工做项目，不只要配置、对接，还需对总体数据链路进行流量评估、安全评估、流量管理等，这显然对人力门槛要求已经很是高。除此之外，为了提高资源利用率，咱们还须要对各个业务进行混部，门槛会进一步的提升。

能够看出，总体的云原生传统应用，要实现微服务上线所须要完成的工做项，对于开发者来讲很是艰难，须要由多个角色进行完成，可是若是到 Serverless 时代，开发者只要完成上图中标蓝色的框 coding，后续剩下的全部工做项，Serverless 的研发平台能够直接帮助业务完成上线。
 

• 下降成本

提升效能主要指的是人力成本的节省，而下降成本则针对的是应用的资源利用率。普通应用咱们须要为峰值预留资源，但波谷就会形成极大浪费。在 Serverless 场景下，咱们只须要按需付费，拒绝为峰值预留资源，这是 Serverless 下降成本的最大优点。

以上两大背景和两大优点，符合技术上云的趋势，因此集团内部的业务方一拍即合，一些大的 BU 已经把 Serverless 落地升级为战役层面，加速业务落地的 Serverless 场景。目前在集团落地的 Serverless 场景已经很是丰富，涉及到了核心的一些应用、个性化推荐、视频处理，还有 AI 推理、业务巡检等等。
 

3、Serverless 落地场景 – 前端轻应用

目前，集团内前端场景是应用 Serverless 最快、最广的场景，包含淘系、高德、飞猪、优酷、闲鱼等 10+ 以上 BU。那为何前端场景适合 Serverless 呢？

上图是全栈工程师的能力模型图，通常的微应用中须要有三个角色：前端工程师、后端开发工程师，运维工程师，三者共同完成应用的上线发布。为了提升效能，最近几年出现了全栈工程师的角色，做为全栈工程师，他要具有这三个角色的能力，不只须要前端的应用开发技术，还须要后端系统层面的开发技能，而且要关注底层的内核、系统资源管理等，这对于前端工程师来讲门槛显然很是高。

最近几年 Node.js 技术兴起，可以替代后端开发工程师角色，前端工程师只要具有前端开发能力，就能够充当两个角色，即前端工程师和后端开发工程师，但运维工程师仍然没法被取代。

而 Serverless 平台，解决的就是上图三角形结构中的底部三层，极大下降了前端工程师转变为全栈工程师的门槛，这对前端业务开发者来讲很是有诱惑力。

另一个缘由是业务特性符合，大部分的前端应用具备流量洪峰的特性，须要业务评估前置，存在评估成本；同时前端场景更新迭代快，快上快下，运维成本高；且缺少动态扩缩能力，存在资源碎片及资源浪费。而若是使用 Serverless，平台会自动帮你解决以上全部的后顾之忧，因此 Serverless 对前端场景的诱惑力很是大。

1. 前端落地场景

上图列举了前端落地的几个主要场景和技术点：

BFF 转换成 SFF 层：BFF 主要是 Backend For Frontend，前端工程师作主要运维，但到了 Serverless 时代，运维彻底交于 Serverless 平台，前端工程师只须要写业务代码，就能够完成这项工做。

瘦身：把前端的业务逻辑下沉到 SFF 层，由 SFF 层去作逻辑的复用，把运维的能力也交给 Serverless 平台，实现客户端轻量化，提效功能下沉。

云端一体化：一处代码多端应用，这是很是流行的开发框架，一样须要 SFF 做为支撑。

CSR/***：经过 Serverless 知足服务端渲染、客户端渲染等，来实现前端首屏的快速展示，Serverless 结合 CDN 总体能够做为前端加速的解决方案。

NoCode：至关于在 Serverless 平台上作了封装，只需拖拽几个组件，就能够搭建一个前端页面，每一个组件均可以用 Serverless 进行包装、功能聚合等，达到 NoCode 的效果。

中后台场景：主要是单体的富应用场景，单体应用能够彻底用 Serverless 模式进行托管，完成中后台应用上线，这一样也能够节省运维能力、减小成本。
 

2. 前端 Coding 变化

在前端场景应用 Serverless 以后，coding 有哪些变化呢？

对前端有必定了解的都知道，前端通常分三层：State、View 和 Logic Engine，同时会把一些抽象的业务逻辑下沉到 FaaS 层云函数上，而后用云函数做为 FaaS API 来提供服务，在代码编写上能够抽象各种 Aaction，每一个 Aaction 能够有 FaaS 函数 API 提供服务。

以一个简单的页面为例，页面左侧是一些渲染接口，能够获取商品详情、收货地址等，这是基于 Faas API 实现的；右侧的是一些交互逻辑，好比购买、添加等，这也是 Faas API 能够继续完成的任务。

页面设计中，全部的 Faas API 不是只能为一个页面所使用，它能够为多个页面复用。复用这些 API 或者进行拖拽以后，就能够完成前端页面的组装，这对于前端来讲是很是方便的。

3. 前端轻应用研发提效：1-5-10

在前端应用 Serverless 以后，咱们把 Serverless 对前端的研发效能的提效简单总结为 1-5-10，其含义是：

1 分钟的快速开始：咱们把各种主要场景作一个总结，将其归类为应用模板，每一个用户或者业务方新起一个业务时，只须要选择相应的应用启动模板，就会帮助用户快速生成业务代码，用户只须要写本身的业务函数代码就能够快速开始。

5 分钟上线应用：彻底复用 Serverless 的运维平台，利用平台自然能力，帮助用户完成灰度发布等能力；而且配合前端网关、切流等完成金丝雀测试等功能。

10 分钟排查问题：基于上线以后的 Serverless 函数，提供业务指标或系统指标的展现，经过指标不只能够设置报警，还能够在控制台上给用户推送错误日志等，帮助用户快速定位问题、分析问题，10 分钟内掌握整个 Serverless 函数的健康状态。
 

4. 前端落地 Serverless 效果

前端实现 Serverless 的场景后效果如何？咱们将 3 款 APP 在传统应用研发模式下所须要的性能和工时与应用 Faas 场景以后进行对比，能够明显看到，在原有的云原生基础上，效能还能提高 38.89%，这对于 Serverless 应用或前端应用来讲效果很是可观，目前 Serverless 场景已经几乎覆盖整个集团内部，帮助业务方实现 Serverless 化，实现提升效能和下降成本两个主要目标。

4、技术输出，拓展新场景

在集团的 Serverless 落地过程当中，咱们发现了不少新的业务诉求，好比存量业务如何快速实现迁移并节省成本？执行时间是否能够调大或者调长？资源配置是否能够调高？等等，针对这些问题咱们提出了一些解决方案，基于这些解决方案咱们抽象出了产品的一些功能，接下来介绍几个比较重要的功能：

1. 自定义镜像

自定义镜像主要目的是实现存量业务的无缝迁移，帮助用户实现零代码改造，而且把业务代码彻底迁移到 Serverless 平台上。

存量业务的迁移是很是大的痛点，在一个团队内，不可能长期存在两种研发模式，这会形成极大内耗。想让业务方迁移到 Serverless 研发体系下，必须推出完全的改造方案，帮助用户实现 Serverless 体系改造，不只须要支持新业务使用 Serverless，还要帮助存量业务实现零成本快速迁移，因此咱们推出了自定义容器功能。

传统 Web 单体应用场景特性：

• 应用现代化细粒度责任拆分、服务治理等运维负担；
• 历史包袱不易 Serverless 化：云上云下业务代码，依赖、配置不统一；
• 容量规划，自建运维、监控体系；
• 资源利用率低 （低流量服务独占资源）。

函数计算 + 容器镜像优点：

• 低成本迁移单体应用；
• 免运维；
• 无需容量规划，自动伸缩；
• 100% 资源利用率，优化闲置成本。

自定义容器功能，可让传统 Web 单体应用（好比 SpringBoot、Wordpress、Flask、Express、Rails 等框架）不需任何改造，就能够以镜像的方式迁移到函数计算上，避免低流量业务独占服务器形成资源浪费。同时也能够享受到无需为应用作容量规划、自动伸缩、免运费等效益。

2. 性能实例

高性能实例，减小使用限制，拓展更多场景。好比：代码包从原来的 50M 上升到 500M，执行时间从原来的 10 分钟提升到 2 小时，性能规格比原先提高 4 倍多，可以最大支持 16G 和 32G 的大规格实例，来帮助用户运行一些很是耗时的长任务等等。

函数计算服务了不少场景，在服务过程当中咱们收到了不少诉求，好比约束条件多、使用门槛高、计算场景资源不足等问题。因此针对这些场景，咱们推出了性能实例功能，目标是减小函数计算应用场景的使用限制，下降使用门槛，而且在执行时长上、各类指标上，用户能够灵活配置、按需配置。

目前咱们支持的 16 核 32G 彻底具有与同规格 ECS 如出一辙的计算能力，能够适用于高性能的业务场景如 AI 推理、音视频转码等。这个功能对后续拓展应用场景来讲很是重要。

挑战：

• 弹性实例约束条件多，有必定使用门槛，如执行时长、实例规格等；
• 传统单体应用、音视频等重计算场景下，业务须要拆分改造，增长负担；
• vCPU、内存、带宽等资源维度，弹性实例未给出明确承诺。

目标：

• 减少函数计算的使用限制，下降企业使用门槛；
• 兼容传统应用和重计算场景；
• 给用户明确的资源承诺。

作法：

• 推出更高规格、资源承诺更明确的性能实例；
• 将来，性能实例将具有更高的稳定性 SLA、更丰富的功能配置。

主打场景：
计算型任务、long-running 任务、弹性伸缩不敏感任务。

• 音视频转码处理；
• AI 推理；
• 其它需求高规格的计算场景。

优点：

性能实例除放宽限制外，仍保留当前函数计算产品所具有的全部能力：按量付费、预留模式、单实例多请求、多种事件源集成、多可用区容灾、自动伸缩、应用的构建部署及免运维等。
 

3. 链路追踪

链路追踪功能包括：链路还原、拓扑分析、问题定位。

一个正常的微服务，不是一个函数就能完成全部工做，须要依赖上下游服务。在上下游业务都是正常的状况下，通常不须要链路追踪，可是若是下游服务出现了异常，如何定位问题？这时就能够依赖链路追踪功能，迅速分析上下游的性能瓶颈或者定位问题的发生点等。

函数计算也调研了不少集团内外的开源技术方案，目前已经支持 X-trace 功能，而且兼容了开源方案，拥抱开源，提供了兼容 OpenTracing 的产品能力。

上图是链路追踪的 Demo 图，经过计算 tracing 能够可视化看到后端服务的数据库访问开销，避免大量服务间的复杂校验关系增长问题排查的难度等。函数计算还支持函数代码级的链路分析能力，帮助用户优化冷启动、关键代码实现等。

Serverless 产品在业务角度上带来了巨大收益，可是封装也带来了一个阶段性难题——黑盒问题。当咱们向用户提供链路追踪技术，同时也把黑盒问题暴露给用户，用户也能够经过这些黑盒问题提高自身的业务能力。这也是 Serverless 将来提升用户体验的方向，后续咱们会在这方面继续加大投入，下降用户使用 Serverless 的成本。

挑战：

• Serverless 产品在业务角度有巨大收益，但封装带来黑盒问题；
• Serverless 链接云生态，大量的云服务形成调用关系复杂；
• Serverless 开发者依然有链路还原、拓扑分析、问题定位等需求。

FC + x-trace 主要优点：

• 函数代码级链路分析，帮助优化冷启动等关键代码实现；
• 服务调用级链路追踪，帮助串联云生态服务，分布式链路分析。

4. 异步配置

在 Serverless 场景下，咱们提供了离线任务处理、消息对立消费等功能，在函数计算中这类功能的使用率占比 50% 左右。在大量消息消费中，存在不少异步配置问题常常被业务方挑战，好比，这些消息是从哪里来？又去到哪里？被什么服务消费？消费的时间？消费的成功率如何？等等。这些问题的可视化/可配置，是目前须要主要解决的重要课题。

上图为异步配置的工做原理，首先从用户指定的事件源开始触发异步调用，函数计算当即返回请求 ID，同时也能够调用执行函数，返回执行结果到函数计算或者消息队列 MNS 里面。而后经过事件源可配置触发器等等，这些效果或者主题消费，能够进行消息的再次消费。好比，若是一个消息处理失败了，能够配置一下进行二次处理。

典型的应用场景：

• 一是事件闭环，好比对投递结果（如收集监控指标、报警配置）进行结果分析；生产事件上客户不只能够利用 FC 消费事件，也能够利用 FC 主动生产事件。
• 二是平常的异常处理，好比失败处理、重试策略等。
• 三是资源回收，用户能够自定义存货时间，及时丢弃无用消息，节省资源，这是异步场景很是大的优化。

做者简介：
赵庆杰（卢令），目前就任于阿里云云原生 Serverless 团队，专一于 Serverless 、PaaS，分布式系统架构等方向，致力于打造新一代的 Serverless 技术平台，把平台技术作到更加普惠。曾就任于百度，负责内部最大的 PaaS 平台，承接了 80% 的在线业务，在 PaaS 方向，后端分布式系统架构等领域有丰富的经验。

本文整理自【Serverless Live 系列直播】1 月 26 日场
直播回看连接：https://developer.aliyun.com/topic/serverless/practices