功能即服务(FaaS)介绍


【编者的话】本文直接介绍无服务器计算,然后介绍在之前500次commit里FaaS的3大特性,最后展望未来。

【烧脑式Kubernetes实战训练营】本次培训理论结合实践,主要包括:Kubernetes架构和资源调度原理、Kubernetes DNS与服务发现、基于Kubernetes和Jenkins的持续部署方案 、Kubernetes网络部署实践、监控、日志、Kubernetes与云原生应用、在CentOS中部署Kubernetes集群、Kubernetes中的容器设计模式、开发Kubernetes原生应用步骤介绍等。

功能即服务是在容器之上构建无服务器功能的框架。我在去年10月份开始这个项目,用来理念论证,理解是否可以在Docker Swarm上运行Alexa skills或者Lambda功能。在一开始的一些成功之后,我在12月份将第一个版本的Go代码发布到GitHub上

本文直接介绍无服务器计算,然后介绍在之前500次commit里FaaS的3大特性,最后展望未来。
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从第一次commit开始,FaaS持续推进,在GitHub上获得了2500多个star,同时还出现了一个开发者和黑客的小型社区,我们会在聚会中发表演讲,编写自己的很cool的功能,并且贡献代码。我自己的一大收获是在4月份Austin举办的Dockercon上获得了Moby‘s Cool Hacks keynote分会场的一个席位。大家想要将Docker设计用来完成的事情的边界进一步扩展。
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无服务器是什么?

架构还在演进

“无服务器”这个词并不是很恰当——我们实际讨论的是事件驱动系统的一种全新架构模式。基于此,无服务器功能常常被用来作为服务间的连接,或者用在事件驱动的架构里。在过去,我们称之为服务总线。
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无服务器功能

无服务器是一段小型的,无关联的,并且可重用的代码:
  • 它是短暂的
  • 它不是daemon(长期运行的)
  • 它不发布TCP服务
  • 它没有状态
  • 利用已有服务或者第三方资源
  • 几秒内完成执行(基于AWS的Lambda)


我们还需要区分开无服务器产品和IaaS供应商以及开源软件项目。

一方面,IaaS供应商提供无服务器产品,比如Lambda,Google Cloud Functions以及Azure Functions。另一方面,有FaaS这样的框架,让编排平台,比如Docker Swarm或者Kubernetes做重量的事情。
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IaaS供应商提供的无服务器产品是完全受控的,因此它提供了高度的便捷性和基于秒/分钟的计费方案。另一面是,用户需要跟踪供应商的发布和支持周期。开源的FaaS想要提供一些多样性以供大家选择。

FaaS的差异化在哪里?

FaaS基于业界标准的Cloud Native技术构建:
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FaaS项目的差异化在于,任意流程都可以通过watchdog组件和Docker容器成为无服务器的功能。这意味着如下三点:
  • 用户可以运行任意语言编写的代码
  • 可以运行任意时间
  • 可以在任何地方运行



转向无服务器化并不意味着用另一种编程语言重写代码。只需继续使用业务和团队需要的东西即可。
示例:比如,cat或者sha512sum可以作为一种不需要变更的功能,通过stdin/stdout通信。Windows功能也可以通过Docker CE支持。


这是FaaS和其他开源无服务器框架的主要区别,它们依赖于每种所支持的语言的特定运行时。
下面介绍DockerCon之后的三大主要特性,包括CLI和功能模板,Kubernetes支持以及异步处理。

1. 全新的CLI

易于部署

我给FaaS项目添加了CLI,让部署功能更为简易和脚本化。在这之前,用户可以使用API Gateway的UI或者curl。CLI让大家可以在YAML文件里定义功能,随后部署到API Gateway上。

Finnian Anderson在Practical Dev/dev.to上写了一篇介绍FaaS CLI的很好的文章。

Utility脚本和Brew

有安装脚本可以用,John McCabe在brew上维护了项目的recipe。
$ brew install faas-cli

或者
$ curl -sL https://cli.get-faas.com/ | sudo sh

模板

CLI的模板是你唯一需要用所选的编程语言编写handler的地方,CLI会使用模板将其打包成Docker容器——FaaS会处理所需的步骤。


提供了Python和Node.js的模板,但是你可以轻松创建自己的。
CLI支持三种操作:
  • -action build:从模板在本地创建Docker镜像
  • -action push:将模板推送到指定的registry或者Hub上
  • -action deploy: 部署FaaS功能。



如果有一个单节点的集群,那么不需要推送镜像就可以部署。
YAML格式的CLI配置配置示例:
provider:  
name: faas
gateway: http://localhost:8080
functions:  
url_ping:
lang: python
handler: ./sample/url_ping
image: alexellis2/faas-urlping

Python功能的最简洁的handler:
def handle(req):  
print(req)

通过HTTPpingsURL获得返回代码的示例:
import requests
def print_url(url):  
try:
    r =  requests.get(url,timeout = 1)
    print(url +" => " + str(r.status_code))
except:
    print("Timed out trying to reach URL.")
def handle(req):  
print_url(req)

如果需要添加额外的pip模块,那么除了提供handler.py文件之外还需要提供requirements.txt文件。
$ faas-cli -action build -f ./sample.yml

之后可以找到一个称为alexellis2/faas-urlping的Docker镜像,可以使用-action push将其推送到DockerHub上,使用-action deploy将其部署。

2. Kubernetes支持

作为一名Docker Captain,我主要关注与学习和宣传Docker Swarm,但是我需要持续关注Kubernetes。我从在Linux和Mac上搭建Kubernetes开始,并且写了三篇介绍性文章,在社区也造成了一定的影响。

架构Kubernetes的支持

当我理解了如何将Docker Swarm的理念映射到Kubernetes之后,我就在几天之内实现了技术原型。我选择了创建一个新的微服务daemon和Kubernetes交互,而不是给主要的FaaS代码及引入额外的依赖条件。

FaaS通过标准的RESTful接口将调用路由到新的daemon上,完成各种操作,比如:Deploy,List,Delete,Invoke和Scale。

这样的方案意味着UI,CLI和自动扩展都不需要改动就可以使用。新的微服务在一个新的GitHub repository,名为FaaS-netes的项目里维护。你可以在60秒内在你的集群里使用起来。

Kubernetes支持的演示

在这个演示里,我将FaaS部署到一个空集群里,然后介绍如何使用UI,Prometheus并且触发自动扩展。

视频

但是等一下……其他三种框架在Kubernetes上可以用么?

Kubernetes的无服务器框架大概分为两大类——一种对于每种所支持的编程语言都需要依赖于特定的运行时,一种像FaaS一样,可以让任意容器成为功能。

FaaS绑定到Docker Swarm和Kubernetes的原生API上,意味着它使用你已经使用的第一级对象来管理Deployment和Service。也就是说,这里没什么代码去理解你的新应用程序的逻辑。


选择框架时的一个考虑是是否想要贡献特性或者fix。比如,OpenWhisk,是用Scala编写的,大部分其他框架使用Golang写的。


3. 异步处理

无服务器功能的一大特征是小而快,通常在几秒之内就异步完成了。想要异步处理功能的几点理由是:
  • 它是一个事件并且调用者不需要结果
  • 它需要很长时间执行或者初始化——比如,TensorFlow/机器学习
  • 在批量job里消费大量请求
  • 想要限制速度


我通过分布式队列做了个异步处理的原型。实现使用的是NATS Streaming项目,但是无法扩展使用Kafka或者其他看上去像队列的抽象方式。
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尝试异步代码的Gist:


未来展望

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感谢Packet.net帮忙设计的新logo,网站也即将上线。


Packet正在自动化互联网,提供了很好的云上纯物理基础架构。

演讲

我将在九月份的北美LinuxCon上演讲无服务器和FaaS。到那里见见面吧,如果不能到现场,请关注我的Twitter

原文链接:Introducing Functions as a Service (FaaS)(翻译:崔婧雯)

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