Node.js 實(shí)現(xiàn)輕量級(jí)云函數(shù)功能

今天就跟大家聊聊有關(guān) Node.js 實(shí)現(xiàn)輕量級(jí)云函數(shù)功能，可能很多人都不太了解，為了讓大家更加了解，小編給大家總結(jié)了以下內(nèi)容，希望大家根據(jù)這篇文章可以有所收獲。

一、什么是云函數(shù)？

云函數(shù)是誕生于云服務(wù)的一個(gè)新名詞，顧名思義，云函數(shù)就是在云端（即服務(wù)端）執(zhí)行的函數(shù)。各個(gè)云函數(shù)相互獨(dú)立，簡(jiǎn)單且目的單一，執(zhí)行環(huán)境相互隔離。使用云函數(shù)時(shí)，開發(fā)者只需要關(guān)注業(yè)務(wù)代碼本身，其它的諸如環(huán)境變量、計(jì)算資源等，均由云服務(wù)提供。

二、為什么需要云函數(shù)？

程序員說(shuō)不想買服務(wù)器，于是便有了云服務(wù)；
程序員又說(shuō)連 server 都不想寫了，于是便有了云函數(shù)。

Serverless 架構(gòu)

通常我們的應(yīng)用，都會(huì)有一個(gè)后臺(tái)程序，它負(fù)責(zé)處理各種請(qǐng)求和業(yè)務(wù)邏輯，一般都需要跟網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)庫(kù)等 I/O 打交道。而所謂的無(wú)服務(wù)器架構(gòu)，就是把除了業(yè)務(wù)代碼外的所有事情，都交給執(zhí)行環(huán)境處理，開發(fā)者不需要知道 server 怎么跑起來(lái)，數(shù)據(jù)庫(kù)的 api 怎么調(diào)用——一切交給外部，在“溫室”里寫代碼即可。

FaaS

而云函數(shù)，正是 serverless 架構(gòu)得以實(shí)現(xiàn)的途徑。我們的應(yīng)用，將是一個(gè)個(gè)獨(dú)立的函數(shù)組成，每一個(gè)函數(shù)里，是一個(gè)小粒度的業(yè)務(wù)邏輯單元。沒有服務(wù)器，沒有 server 程序，“函數(shù)即服務(wù)”（Functions as a Service）。

三、如何實(shí)現(xiàn)？

由于本實(shí)現(xiàn)是應(yīng)用在一個(gè) CLI 工具里面的，函數(shù)聲明在開發(fā)者的項(xiàng)目文件里，因而大致過(guò)程如下：

1、函數(shù)聲明與存儲(chǔ)聲明

我們的目標(biāo)是讓云函數(shù)的聲明和一般的 js 函數(shù)沒什么兩樣：

module.exports = async function (ctx) {
  return 'hahha'
 }
};

由于云函數(shù)的執(zhí)行通常伴隨著接口的調(diào)用，所以應(yīng)該要能支持聲明 http 方法：

module.exports = {
 method: 'POST',
 handler: async function (ctx) {
  return 'hahha'
 }
};

存儲(chǔ)

由于有 method 等配置，因此編譯的時(shí)候，需要把上述聲明文件 require 進(jìn)來(lái)，此時(shí)，handler 字段是一個(gè) Function 類型的對(duì)象。可以調(diào)用其 toString 方法，得到字符串類型的函數(shù)體：

const f = require('./func.js');
const method = f.method;
const body = f.handler.toString();
// async function (ctx) {
// return 'hahha'
// }

有了字符串的函數(shù)體，存儲(chǔ)就很簡(jiǎn)單了，直接存在數(shù)據(jù)庫(kù) string 類型的字段里即可。

2、函數(shù)執(zhí)行

url

如果用于前端調(diào)用，每個(gè)云函數(shù)需要有一個(gè)對(duì)應(yīng)的 url，以上述聲明文件的文件名為云函數(shù)的唯一名稱的話，可以簡(jiǎn)單將 url 設(shè)計(jì)為：

/f/:funcname

構(gòu)造獨(dú)立作用域（重點(diǎn)）

在 js 世界里，執(zhí)行一個(gè)字符串類型的函數(shù)體，有以下這么一些途徑：

• eval 函數(shù)

• new Function

• vm 模塊

那么要選哪一種呢？讓我們回顧云函數(shù)的特點(diǎn)：各自獨(dú)立，互不影響，運(yùn)行在云端。

關(guān)鍵是將每個(gè)云函數(shù)放在一個(gè)獨(dú)立的作用域執(zhí)行，并且沒有訪問(wèn)執(zhí)行環(huán)境的權(quán)限，因此，最優(yōu)選擇是 nodejs 的 vm 模塊。關(guān)于該模塊的使用，可參考官方文檔。

至此，云函數(shù)的執(zhí)行可以分為三步：

• 從數(shù)據(jù)庫(kù)獲取函數(shù)體

• 構(gòu)造 context

// ctx 為 koa 的上下文對(duì)象 
const sandbox = {
  ctx: {
   params: ctx.params,
   query: ctx.query,
   body: ctx.request.body,
   userid: ctx.userid,
  },
  promise: null,
  console: console
 }
 vm.createContext(sandbox);

執(zhí)行函數(shù)得到結(jié)果

const code = `func = ${funcBody}; promise = func(ctx);`;
vm.runInContext(code, sandbox);
const data = await sandbox.promise;

NPM社區(qū)的 vm2 模塊針對(duì) vm 模塊的一些安全缺陷做了改進(jìn)，也可用此模塊，思路大抵相同。

3、引用

雖然說(shuō)原則上云函數(shù)應(yīng)當(dāng)互相獨(dú)立，各不相欠，但是為了提高靈活性，我們還是決定支持函數(shù)間的相互引用，即可以在某云函數(shù)中調(diào)用另外一個(gè)云函數(shù)。

聲明

很簡(jiǎn)單，加個(gè)函數(shù)名稱的數(shù)組字段就好：

module.exports = {
 method: 'POST',
 use: ['func1', 'func2'],
 handler: async function (ctx) {
  return 'hahha'
 }
};

注入

也很簡(jiǎn)單，根據(jù)依賴鏈把函數(shù)都找出來(lái)，全部掛載在 ctx 下就好，深度優(yōu)先或者廣度優(yōu)先都可以。

if (func.use) {
  const funcs = {};
  const fnames = func.use;
  for (let i = 0; i < fnames.length; i++) {
    const fname = fnames[i];
    await getUsedFuncs(ctx, fname, funcs);
  }

  const funcCode = `{
    ${Object.keys(funcs).map(fname => `${fname}:${funcs[fname]}`).join('\n')}
  }`;

  code = `ctx.methods=${funcCode};$[code]`;
} else {
  code = `ctx.methods={};$[code]`;
}

// 獲取所有依賴的函數(shù)
const getUsedFuncs = async (ctx, funcName, methods) => {
  const func = getFunc(funcName);
  methods[funcName] = func.body;
  if (func.use) {
    const uses = func.use.split(',');
    for (let i = 0; i < uses.length; i++) {
      await getUsedFuncs(ctx,uses[i], methods);
    }
  }
}

依賴循環(huán)

既然可以相互依賴，那必然會(huì)可能出現(xiàn) a→b→c→a 這種循環(huán)的依賴情況，所以需要在開發(fā)者提交云函數(shù)的時(shí)候，檢測(cè)依賴循環(huán)。

檢測(cè)的思路也很簡(jiǎn)單，在遍歷依賴鏈的過(guò)程中，每一個(gè)單獨(dú)的鏈條都記錄下來(lái)，如果發(fā)現(xiàn)當(dāng)前遍歷到的函數(shù)在鏈條里出現(xiàn)過(guò)，則發(fā)生循環(huán)。

const funcMap = {};
flist.forEach((f) => {
  funcMap[f.name] = f;
});

const chain = [];
flist.forEach((f) => {
  getUseChain(f, chain);
});

function getUseChain(f, chain) {
  if (chain.includes(f.name)) {
    throw new Error(`函數(shù)發(fā)生循環(huán)依賴：${[...chain, f.name].join('→')}`);
  } else {
    f.use.forEach((fname) => {
      getUseChain(funcMap[fname], [...chain, f.name]);
    });
  }
}

4、性能

上述方案中，每次云函數(shù)執(zhí)行的時(shí)候，都需要進(jìn)行一下幾步：

• 獲取函數(shù)體

• 編譯代碼

• 構(gòu)造作用域和獨(dú)立環(huán)境

• 執(zhí)行

步驟3，因?yàn)槊看螆?zhí)行的參數(shù)都不一樣，也會(huì)有不同請(qǐng)求并發(fā)執(zhí)行同一個(gè)函數(shù)的情況，所以作用域 ctx 無(wú)法復(fù)用；步驟4是必須的，那么可優(yōu)化點(diǎn)就剩下了1和2。

代碼緩存

vm 模塊提供了代碼編譯和執(zhí)行分開處理的接口，因此每次獲取到函數(shù)體字符串之后，先編譯成 Script 對(duì)象：

// ...get code
const script = new vm.Script(code);

執(zhí)行的時(shí)候可以直接傳入編譯好的 Script 對(duì)象：

// ...get sandbox
vm.createContext(sandbox);
script.runInContext(sandbox);
const data = await sandbox.promise;

函數(shù)體緩存

簡(jiǎn)單的緩存，不需要很復(fù)雜的更新機(jī)制，定一個(gè)時(shí)間閾值，超過(guò)后拉取新的函數(shù)體并編譯得到 Script 對(duì)象，然后緩存起來(lái)即可：

const cacheFuncs = {};
// ...get script
cacheFuncs[funcName] = {
  updateTime: Date.now(),
  script,
};

// cache time: 60 sec
const cacheFunc = cacheFuncs[cacheKey];

if (cacheFunc && (Date.now() - cacheFunc.updateTime) <= 60000) {
  const sandbox = { /*...*/ }
  vm.createContext(sandbox);
  cacheFunc.script.runInContext(sandbox);
  const data = await saandbox.promise;
  return data;
} else {
  // renew cache
}

看完上述內(nèi)容，你們對(duì) Node.js 實(shí)現(xiàn)輕量級(jí)云函數(shù)功能有進(jìn)一步的了解嗎？如果還想了解更多知識(shí)或者相關(guān)內(nèi)容，請(qǐng)關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道，感謝大家的支持。