如何將 Web 框架遷移到 Serverless

本篇文章給大家分享的是有關(guān)如何將 Web 框架遷移到 Serverless，小編覺得挺實(shí)用的，因此分享給大家學(xué)習(xí)，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲，話不多說，跟著小編一起來看看吧。

Serverless 通常翻譯為「無服務(wù)架構(gòu)」，是一種軟件系統(tǒng)設(shè)計架構(gòu)思想和方法，并不是一個開發(fā)框架或者工具。他的出現(xiàn)是為了讓開發(fā)者更加關(guān)注業(yè)務(wù)的開發(fā)，而將繁雜的運(yùn)維和部署交給云廠商。Serverless 由 Faas 和 Baas 組成，F(xiàn)aas 為開發(fā)者提供業(yè)務(wù)運(yùn)算環(huán)境，然后與 Baas 提供的數(shù)據(jù)和存儲服務(wù)，進(jìn)行交互，從而提供與傳統(tǒng)服務(wù)一致的體驗。但是由于 Faas 是無狀態(tài)的，并且其運(yùn)行環(huán)境是有讀寫限制的，最重要的是它是基于事件觸發(fā)的。因此如果傳統(tǒng) Web 服務(wù)想遷移到 Serverless 上，是需要進(jìn)行相關(guān)改造和特殊處理的，為此遷移成本是必不可少的。下面將具體幫助大家剖析下，如何 Serverless 化傳統(tǒng)的 Web 服務(wù)。

傳統(tǒng) Web 服務(wù)特點(diǎn)

Web 服務(wù)定義：

Web 服務(wù)是一種 面向服務(wù)的架構(gòu) (SOA) 的技術(shù)，通過標(biāo)準(zhǔn)的 Web 協(xié)議提供服務(wù)，目的是保證不同平臺的應(yīng)用服務(wù)可以互操作。

日常生活中，接觸最多的就是基于 HTTP 協(xié)議的服務(wù)，客戶端發(fā)起請求，服務(wù)端接受請求，進(jìn)行計算處理，然后返回響應(yīng)，簡單示意圖如下：

傳統(tǒng) Web 服務(wù)部署流程：通常需要將項目代碼部署到服務(wù)器上，啟動服務(wù)進(jìn)程，監(jiān)聽服務(wù)器的相關(guān)端口，然后等待客戶端請求，從而響應(yīng)返回處理結(jié)果。而這個服務(wù)進(jìn)程是常駐的，就算沒有客戶端請求，也會占用相應(yīng)服務(wù)器資源。

一般我們的服務(wù)是由高流量和低流量場景交替組成的，但是為了考慮高流量場景，我們需要提供較高的服務(wù)器配置和多臺服務(wù)進(jìn)行負(fù)載均衡。這就導(dǎo)致服務(wù)處在低流量場景時，會多出很多額外的閑置資源，但是購買的資源卻需要按照高流量場景進(jìn)行付費(fèi)，這是非常不劃算的。

如果我們的服務(wù)能在高流量場景自動擴(kuò)容，低流量場景自動縮容，并且只在進(jìn)行計算處理響應(yīng)時，才進(jìn)行收費(fèi)，而空閑時間不占用任何資源，就不需要收費(fèi)呢？

答案就是 Serverless。

Serverless 適用場景

上面已經(jīng)提到了 Serverless 的兩個核心特點(diǎn)：按需使用和收費(fèi) 和 自動擴(kuò)縮容。而且近幾年 Serverless 的應(yīng)用也越來越廣泛，但是它并不是銀彈，任何技術(shù)都是有它的適合場景和不適合場景。我們不能因為一項技術(shù)的火熱，而盲目的追捧。Serverless 是有它的局限性的，一般 Serverless 適合如下幾種場景：

1. 異步的并發(fā)，組件可獨(dú)立部署和擴(kuò)展

2. 應(yīng)對突發(fā)或服務(wù)使用量不可預(yù)測

3. 無狀態(tài)，計算耗時較短服務(wù)

4. 請求延時不敏感服務(wù)

5. 需要快速開發(fā)迭代的業(yè)務(wù)

如果你的服務(wù)不滿足以上條件，筆者是不推薦遷移到 Serverless。

Web 框架如何遷移到 Serverless

如果你的服務(wù)是以上提到的任何話一個場景，那么就可以嘗試遷移到 Serverless 上。

常見的 Serverless HTTP 服務(wù)結(jié)構(gòu)圖如下：

那么我們?nèi)绾螌?Web 服務(wù)進(jìn)行遷移呢？

我們知道 Faas （云函數(shù)）是基于事件觸發(fā)的，也就是云函數(shù)被觸發(fā)運(yùn)行時，接收到的是一個 JSON 結(jié)構(gòu)體，它跟傳統(tǒng) Web 請求時有區(qū)別的，這就是為什么需要額外的改造工作。而改造的工作就是圍繞如何將事件 JSON 結(jié)構(gòu)體轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的 Web 請求。

所以 Serverless 化 Web 服務(wù)的核心就是需要開發(fā)一個 適配層，來幫我們將觸發(fā)事件轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的 Web 請求。

整個處理流程圖如下：

接下來將介紹如何為 Express 框架開發(fā)一個適配層。

Serverless Express 適配層開發(fā)

實(shí)現(xiàn)原理

首先我們先來看看一個標(biāo)準(zhǔn)的云函數(shù)結(jié)構(gòu)：

module.exports.handler = (event, context) => {
  // do some culculation
  return res;
};

在介紹如何開發(fā)一個 Express 的適配層前，我們先來熟悉下 Express 框架。

一個簡單的 Node.js Web 服務(wù)如下：

const http = require("http");
const server = http.createServer(function (req, res) {
  res.end("helloword");
});
server.listen(3000);

Express 就是基于 Node.js 的 Web 框架，而 Express 核心就是 通過中間件的方式，生成一個回調(diào)函數(shù)，然后提供給 http.createServer() 方法使用。

Express 核心架構(gòu)圖如下：

由此可知，我們可以將 Express 框架生成的回調(diào)函數(shù)，作為 http.createServer() 的參數(shù)，來創(chuàng)建可控的 HTTP Server，然后將云函數(shù)的 event 對象轉(zhuǎn)化成一個 request 對象，通過 http.request() 方法發(fā)起 HTTP 請求，獲取請求響應(yīng)，返回給用戶，就可以實(shí)現(xiàn)我們想要的結(jié)果。

Node.js Server 的監(jiān)聽方式選擇

對于 Node.js 的 HTTP Server，可以通過調(diào)用 server.listen() 方法來啟動服務(wù)，listen() 方法支持多種參數(shù)類型，主要有兩種監(jiān)聽方式 從一個TCP端口啟動監(jiān)聽 和 從一個UNIX Socket套接字啟動監(jiān)聽。

• server.listen(port[, hostname][, backlog][, callback])：從一個TCP端口啟動監(jiān)聽

• server.listen(path, [callback])：從一個UNIX Domain Socket啟動監(jiān)聽

服務(wù)器創(chuàng)建后，我們可以像下面這樣啟動服務(wù)器：

// 從'127.0.0.1'和3000端口開始接收連接
server.listen(3000, '127.0.0.1', () => {});
// 從 UNIX 套接字所在路徑 path 上監(jiān)聽連接
server.listen('path/to/socket', () => {})

無論是 TCP Socket 還是 Unix Domain Socket，每個 Socket 都是唯一的。TCP Socket 通過 IP和端口 描述，而 Unix Domain Socket 通過 文件路徑 描述。

TCP 屬于傳輸層的協(xié)議，使用 TCP Socket 進(jìn)行通訊時，需要經(jīng)過傳輸層 TCP/IP 協(xié)議的解析。

而 Unix Domain Socket 可用于不同進(jìn)程間的通訊和傳遞，使用 Unix Domain Socket 進(jìn)行通訊時不需要經(jīng)過傳輸層，也不需要使用 TCP/IP 協(xié)議。所以，理論上講 Unix Domain Socket 具有更好的傳輸效率。

因此這里在設(shè)計啟動服務(wù)時，采用了 Unix Domain Socket 方式，以便減少函數(shù)執(zhí)行時間，節(jié)約成本。

關(guān)于 Node.js 如何實(shí)現(xiàn) IPC 通信，這里就不詳細(xì)介紹的，感興趣的小伙伴可以深入研究下，這里有個簡單的示例，nodejs-ipc

代碼實(shí)現(xiàn)

原理大概介紹清楚了，我們的核心實(shí)現(xiàn)代碼需要以下三步：

1. 通過 Node.js HTTP Server 監(jiān)聽 Unix Domain Socket，啟動服務(wù)

function createServer(requestListener, serverListenCallback) {
  const server = http.createServer(requestListener);

  server._socketPathSuffix = getRandomString();
  server.on("listening", () => {
    server._isListening = true;
    if (serverListenCallback) serverListenCallback();
  });
  server
    .on("close", () => {
      server._isListening = false;
    })
    .on("error", (error) => {
      // ...
    });
  server.listen(`/tmp/server-${server._socketPathSuffix}.sock`)
  return server;
}

2. 將 Serverless Event 對象轉(zhuǎn)化為 Http 請求

function forwardRequestToNodeServer(server, event, context, resolver) {
  try {
    const requestOptions = mapApiGatewayEventToHttpRequest(
      event,
      context,
      getSocketPath(server._socketPathSuffix),
    );
    // make http request to node server
    const req = http.request(requestOptions, (response) =>
      forwardResponseToApiGateway(server, response, resolver),
    );
    if (event.body) {
      const body = getEventBody(event);
      req.write(body);
    }

    req
      .on('error', (error) =>
        // ...
      )
      .end();
  } catch (error) {
    // ...
    return server;
  }
}

3. 將 HTTP 響應(yīng)轉(zhuǎn)化為 API 網(wǎng)關(guān)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

function forwardResponseToApiGateway(server, response, resolver) {
  response
    .on("data", (chunk) => buf.push(chunk))
    .on("end", () => {
      // ...
      resolver.succeed({
        statusCode,
        body,
        headers,
        isBase64Encoded,
      });
    });
}

最后函數(shù)的 handler 將異步請求返回就可以了。

借助 tencent-serverless-http 庫實(shí)現(xiàn)

如果不想手寫這些適配層代碼，可以直接使用 tencent-serverless-http 模塊。

它使用起來很簡單，創(chuàng)建我們的 Express 應(yīng)用入口文件 sls.js：

const express = require("express");
const app = express();

// Routes
app.get(`/`, (req, res) => {
  res.send({
    msg: `Hello Express`,
  });
});

module.exports = app;

然后創(chuàng)建云函數(shù) sl_handler.js 文件：

const { createServer, proxy } = require("tencent-serverless-http");
const app = require("./app");

exports.handler = async (event, context) => {
  const server = createServer(app);
  const result = await proxy(server, event, context, "PROMISE").promise;
};

接下來，將業(yè)務(wù)代碼和依賴模塊一起打包部署到云函數(shù)就可以了（記得指定 執(zhí)行方法 為 sl_handler.handler ）。

其他 Node.js 框架

除了 Express 框架，其他的 Node.js 框架也基本類似，只需要按照要求，exports 一個 HTTP Server 的回調(diào)函數(shù)就可以。

比如 Koa，我們拿到初始化的 Koa 應(yīng)用后，只需要將 app.callback() 作為 createServer() 方法的參數(shù)就可以了，如下：

const { createServer, proxy } = require("tencent-serverless-http");
const app = require("./app");

exports.handler = async (event, context) => {
  // 這里和 Express 略有區(qū)別
  const server = createServer(app.callback());
  const result = await proxy(server, event, context, "PROMISE").promise;
};

其他語言框架

對于非 Node.js 框架，比如 Python 的 Flask 框架，原理都是一樣的，核心只需要做到 將 Serverless Event 對象轉(zhuǎn)化為 Http 請求，就可以了。由于筆者對其他語言不太熟悉，這里就不做深入介紹了，感興趣的小伙伴，可以到 Github 社區(qū)搜索下，已經(jīng)有很多對應(yīng)的解決方案了，或者自己嘗試手?jǐn)]也是可以的。

使用 Serverless Components 快速部署 Web 框架

讀到這里，相信你已經(jīng)清楚，如何將自己的 Node.js 框架遷移到 Serverless 了。但是在這之前，我們都是手動處理的，而且每次都需要自己創(chuàng)建 handler.js 文件，還是不夠方便。

為此開源社區(qū)提供了一套優(yōu)秀的解決方案 Serverless Component，通過組件，我們進(jìn)行簡單的 yaml 文件配置后，就可以方便的將我們的框架代碼部署到云端。

比如上面提到的 Express 框架，就有對應(yīng)的組件，我們只需要在項目根目錄下創(chuàng)建 serverless.yml 配置文件：

component: express
name: expressDemo

inputs:
  src: ./
  region: ap-guangzhou
  runtime: Nodejs10.15
  apigatewayConf:
    protocols:
      - https
    environment: release

然后全局安裝 serverless 命令 npm install serverless -g 之后，執(zhí)行部署命令即可：

$ serverless deploy

耐心等待幾秒，我們的 Express 應(yīng)用就成功部署到云端了。

注意：本文 Serverless 服務(wù)均基于 騰訊云 部署。

Serverless Express 組件不僅能幫我們快速部署 Express 應(yīng)用，而且它還提供了 實(shí)時日志 和 云端調(diào)試 的能力。

只需要在項目目錄下執(zhí)行 serverless dev 命令，serverless 命令行工具就會自動監(jiān)聽項目業(yè)務(wù)代碼的更改，并且實(shí)時部署，同時我們可以通過打開 Chrome Devtools 來調(diào)試 Express 應(yīng)用。

以上就是如何將 Web 框架遷移到 Serverless，小編相信有部分知識點(diǎn)可能是我們?nèi)粘９ぷ鲿姷交蛴玫降?。希望你能通過這篇文章學(xué)到更多知識。更多詳情敬請關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道。