深入浅出FaaS的两种进程模型

2020-10-26 16:09:48 浏览数 (1)

上一篇我们通过一个 Node.js 纯 FaaS 的 Serverless 应用,给你介绍了 Serverless 引擎盖下的运作机制,总结来说,FaaS 依赖分层调度和极速冷启动的特性,在无事件时它居然可以缩容到 0,就像我们的声控灯一样,有人的时候它可以亮起来,没人的时候,又可以自动关了

听完了原理,我估计你肯定会问,FaaS 这么好,但是它的应用场景是什么呢?今天我们就来一起看下。不过,想要理解 FaaS 的应用场景,我们就需要先理解 FaaS 的进程模型,这也是除了冷启动之后的另外一个重要概念

FaaS 进程模型

FaaS 的冷启动过程,我们知道容器和 Runtime 准备阶段都是由云服务商负责的,我们只需要关注具体的函数执行就可以了。而函数执行在 FaaS 里是由“函数服务”负责的,当函数触发器通知“事件”到来时,函数服务就会根据情况创建函数实例,然后执行函数。当函数执行完之后,函数实例也随之结束自己的使命,FaaS 应用缩容到 0,然后开始进入节能模式

其实这里会有一些疑问:函数执行完之后实例能否不结束,让它继续等待下一次函数被调用呢?这样省去了每次都要冷启动的时间,响应时间不就可以更快了吗?

是的,本身 FaaS 也考虑到了这种情况,所以从运行函数实例的进程角度来看,就有两种模型。我也画了张图,方便你理解。

  • 用完即毁型:函数实例准备好后,执行完函数就直接结束。这是 FaaS 最纯正的用法。
  • 常驻进程型:函数实例准备好后,执行完函数不结束,而是返回继续等待下一次函数被调用。这里需要注意,即使 FaaS 是常驻进程型,如果一段时间没有事件触发,函数实例还是会被云服务商销毁

这两个模型其实也对应两种不同的应用场景。举个例子,比如你要把我们一起在Servless群中的“待办任务”应用部署上线,还记得小程吧,他完成了第一个版本,他用 Express.js框架开发的 MVC 架构,View 层他采用流行的 React,并且使用了 Ant Design Pro React 组件库,Model 数据库采用 MongoDB。小程的第一个版本,就是一个典型的传统 Web 服务。

从可控性和改造成本角度来看 Web 服务,服务端部署方案最适合的还是托管平台 PaaS 或者自己搭服务跑在 IaaS 上。正如我上一讲所说,使用 FaaS 就必须在 FaaS 的条件限制内使用,最佳的做法应该是一开始就选用 FaaS 开发。

但是小程的运气比较好,我们查了一下文档,发现 FaaS 的 Node.js 的 Runtime 是支持 Express 的,所以我们只需少量修改,小程的第一个版本就可以使用 FaaS 的常驻进程方案部署。

这里我要做个对比。在之前,假设没有 FaaS,我们要将应用部署到托管平台 PaaS 上;启动 Web 服务时,主进程初始化连接 MongoDB,初始化完成后,持续监听服务器的 80 端口,直到监听端口的句柄关闭或主进程接收到终止信号;当 80 端口和客户端建立完 TCP 链接,有 HTTP 请求过来,服务器就会将请求转发给 Web 服务的主进程,这时主进程会创建一个子进程来处理这个请求。

这里我要做个对比。在之前,假设没有 FaaS,我们要将应用部署到托管平台 PaaS 上;启动 Web 服务时,主进程初始化连接 MongoDB,初始化完成后,持续监听服务器的 80 端口,直到监听端口的句柄关闭或主进程接收到终止信号;当 80 端口和客户端建立完 TCP 链接,有 HTTP 请求过来,服务器就会将请求转发给 Web 服务的主进程,这时主进程会创建一个子进程来处理这个请求

而在 FaaS 常驻进程型模式下,首先我们要改造一下代码,Node.js 的 Server 对象采用 FaaS Runtime 提供的 Server 对象;然后我们把监听端口改为监听 HTTP 事件;启动 Web 服务时,主进程初始化连接 MongoDB,初始化完成后,持续监听 HTTP 事件,直到被云服务商控制的父进程关闭回收

当 HTTP 事件发生时,我们的 Web 服务主进程跟之前一样,创建一个子进程来处理这个请求事件。主进程就如我们上图中绘制的那个蓝色的圆点,当 HTTP 事件发生时,它创建的子进程就是蓝色弧形箭头,当子进程处理完后就会被主进程回收

在我看来,常驻进程型就是为了传统 MVC 架构部署上 FaaS 专门设计的。数据库也可以使用原来的 DB 连接方式,不过这样做会增加冷启动的时间(我特意在图中用曲线代表时间增加),从而导致第一次请求长延迟甚至失败。比较适合的做法是我们前面所说的中,讲 Serverless 架构时说的,数据持久化采用 BaaS 服务

那么我们能否用用完即毁型来部署小程的这个 MVC 架构的 Web 服务呢?可以,但是我不推荐你这样做,因为用完即毁型对传统 MVC 改造的成本太大。

说到这里,我们再将上面对比两个模型的示意图镜头再拉远一点,加上 HTTP 触发器看看。其实从另外一个角度看,触发器就是一个常驻进程型模型一直在等待,只不过这个触发器是由云服务商处理罢了。

这里我再啰嗦强调下,还是我们上一讲说的,FaaS 只是做了极端抽象,云服务商通过技术手段帮助开发者屏蔽了细节,让他们尽量只关注代码本身。

所以,在用完即毁型中,我们只要将 MVC 的 Control 层部署到函数执行就可以了。这也意味着我们要将我们的 MVC 架构的 Control 函数一个个拆解出来部署,一个 HTTP 请求对应一个 Control 函数;Control 函数实例启动时连接 MongoDB,一个请求处理完后直接结束。你如果要提升 Control 函数的冷启动时间,Model 层同样要考虑 BaaS 化改造。这里你听着可能有点陌生,没关系,后面我会通过代码给你演示,你到时候再理解也不迟。

现在,理解了两种类型,我们再来看看 FaaS 是怎么收费的,以及常驻型进程这种模式是不是官方会多收费。云服务商 FaaS 函数服务的收费标准各不相同,但他们都会提供一定的免费额度。我给你归纳下 FaaS 的收费标准,主要有两个维度:调用函数次数和函数耗时。

  • 调用函数次数,函数每次被事件触发,计数器加一。例如我们 Hello World 例子的 index.js 文件的 handler 函数,它每调用一次,计数就加一。这种模式因为不占资源,所以资源利用率高、收费低
  • 函数耗时,说的是函数执行的运行时长,它的计算单位是 CU-S,也就是 CPU 运行了多少秒。

例如我们上面“待办任务”改造的常驻进程型和用完即毁型,多数情况下其实他们两个的函数耗时是一样的。这里可能有些绕,需要给你解释一下。

常驻进程型改造后主要占用的是内存,而 FaaS 收费的是 CPU 计算时间,也就是说常驻进程的模式并不会持续收费。但常驻型应用的冷启动时间会增加,所以我们要尽量避免冷启动,避免冷启动通常又需要做一些额外的工作,比如定时触发一下实例或者购买预留实例,这地方就会增加额外的费用了。这样听起来,是不是觉得常驻进程型改造 MVC 应用用起来很别扭?是的,我们前面也说了,常驻进程模式就是为了传统 MVC 架构部署上 FaaS 专门设计的,算是一种权宜之计吧。

用完即毁型改造后,同样冷启动时间会增加,但是冷启动时间是云服务商负责的。我们 Control 函数的执行时间,和 MVC 部署在 FaaS 中 Control 的执行时间是一样的。每个请求都增加了冷启动时间,响应时间会更长一些,但我们不用考虑额外的成本。那学到这儿,相信你也可以感觉到了,用完即毁型也不太适合传统 MVC 架构的改造,也是一种权宜之计,但这是 FaaS 最纯正的用法,肯定还是有它的用武之地的。

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