程序員必看系列—FaaS的簡單實踐

FaaS或者說serverless是一種云計算模型，其主要特點是用戶根本不需要租用任何虛擬機，從啟動虛擬機，執(zhí)行代碼，返回結(jié)果和停止虛擬機這些由云提供商處理的整個過程。這比其他云計算實現(xiàn)更具成本效益。它還使開發(fā)人員能夠更加專注于開發(fā)業(yè)務(wù)邏輯，因為應(yīng)用程序的某些部分由云提供程序處理。

要啟動執(zhí)行代碼的整個過程，必須觸發(fā)它。觸發(fā)器可以是一個特定的事件，也可以是對API 管理系統(tǒng)的請求，然后將該代碼作為API 端點公開。

最流行的serverless服務(wù)之一是 AWS Lambda，它可以與AWS API 網(wǎng)關(guān)集成，創(chuàng)建一個serverless的RESTAPI。

REST API配置

API的配置將由AWS API 網(wǎng)關(guān)處理。這包括創(chuàng)建路由、處理輸入和輸出格式、身份驗證等等，而實際代碼將由Lambda 管理。

當(dāng)開啟 API 網(wǎng)關(guān)儀表板時，為您的網(wǎng)站創(chuàng)建一個新的API。然后，單擊操作創(chuàng)建資源在API 中創(chuàng)建一個新的URL 路徑。每個資源都可以支持一個或多個方法（GET，POST，put／ patch，DELETE） ，這些方法通過Actions ＞ Create Method來添加。

例如，我們可以創(chuàng)建一個名為“post”的資源，它的路徑是“／posts”，它有兩種方法：

GET —fetch all posts 把所有的帖子都拿來

POST —create a new post 創(chuàng)建一個新的帖子

在這一點上，屏幕應(yīng)該是這樣的：

還需要處理顯示一個單一的帖子，更新一個帖子和刪除一個帖子。這些操作在REST API 中會有一個不同的路徑，這意味著需要創(chuàng)建一個新的資源。由于這個資源的路徑是“／posts ／ ｛ post id ｝”，因此它將作為一個子資源創(chuàng)建。要做到這一點，首先單擊“posts”資源，然后去操作創(chuàng)建資源。這個資源將在路徑（post的 ID）中有一個參數(shù)，可以通過將參數(shù)名包裝為“／posts ／ ｛ post ID ｝”的括號來實現(xiàn)。創(chuàng)建資源后，將GET、 PUT 和DELETE 方法添加到其中。

API 現(xiàn)在看起來是這樣的：

每個方法將執(zhí)行相應(yīng)的AWS Lambda 函數(shù)。先創(chuàng)建這些函數(shù)，然后將它們映射到適當(dāng)?shù)腁PI 方法。

創(chuàng)建 Lambda 函數(shù)

點擊AWS Lambda，點擊“Create a Lambdafunction”。下一個屏幕允許選擇編程語言（Node．js或 Python）和預(yù)定義的模板之一。選擇microservice－h(huán)ttp－endpoint，然后在下面的頁面中選擇API 名稱。也可以選擇空白函數(shù)，并且不用任何預(yù)先編寫的代碼來編寫它。

最后，在可以插入代碼的頁面?？梢灾苯釉陧撁嫔蠈戇@個函數(shù)，或者將它作為壓縮存檔上傳（如果它包含自定義庫，則需要）。當(dāng)我們使用預(yù)定義模板時，函數(shù)是自動生成的，看起來是這樣的：

from ＿＿future＿＿ importprint＿function

import boto3

import json

print（‘Loading function’）

def respond（err，res＝None）：

return ｛

‘statusCode’： ‘400’ if err else ‘200’，

‘body’： err．message if err elsejson．dumps（res），

‘headers’： ｛

‘Content－Type’：‘a(chǎn)pplication／json’，

｝，

｝

def lambda＿handler（event，context）：

‘‘‘Demonstrates a simple HTTP endpointusing API Gateway． You have full

access to the request and response payload，including headers and

status code．

To scan a DynamoDB table， make a GETrequest with the TableName as a

query string parameter． To put， update， ordelete an item， make a POST，

PUT， or DELETE request respectively，passing in the payload to the

DynamoDB API as a JSON body．

’’’

＃print（“Received event：”＋json．dumps（event， indent＝2））

operations ＝ ｛

‘DELETE’： lambda dynamo， x：dynamo．delete＿item（＊＊x），

‘GET’： lambda dynamo， x：dynamo．scan（＊＊x），

‘POST’： lambda dynamo， x：dynamo．put＿item（＊＊x），

‘PUT’： lambda dynamo， x：dynamo．update＿item（＊＊x），

｝

operation ＝ event［‘httpMethod’］

if operation in operations：

payload ＝ event［‘queryStringParameters’］if operation ＝＝ ‘GET’ else json．loads（event［‘body’］）

dynamo ＝boto3．resource（‘dynamodb’）．Table（payload［‘TableName’］）

return respond（None，operations［operation］（dynamo， payload））

else：

returnrespond（ValueError（‘Unsupported method “｛｝”’．format（operation）））

雖然大多數(shù)情況下不需要很多代碼（許多人會使用關(guān)系數(shù)據(jù)庫而不是NoSQL DynamoDB 數(shù)據(jù)庫） ，但它為如何訪問HTTP 請求參數(shù)和如何輸出響應(yīng)設(shè)置了一個很好的例子。

在創(chuàng)建Lambda 函數(shù)時需要注意的另一件事是handler字段。它告訴Lambda 要執(zhí)行哪個函數(shù)，以及函數(shù)所在的文件。例如，如果main．py 文件中有一個名為“myfunction”的函數(shù)，那么處理程序的值將是“main．myfunction”。在創(chuàng)建函數(shù)之后，它們可以映射到相應(yīng)的API 端點。

要使API 調(diào)用 Lambda 函數(shù)，請單擊一個API 方法，然后進入集成請求。在該頁上，將集成類型設(shè)置為Lambda 函數(shù)，并輸入您的亞馬遜區(qū)域和所需函數(shù)的名稱。對于所有的API 方法都這樣做。

在部署之前，可以測試API。每個API 方法都有一個測試按鈕，它將執(zhí)行它并顯示輸出。

一旦一切準(zhǔn)備就緒，去action Deploy API 部署你的REST API。第一次，需要創(chuàng)造一個新的階段（例如，它可以被稱為prod 或生產(chǎn)），就像一個部署環(huán)境?？梢杂卸鄠€階段，不同的階段有不同的基礎(chǔ)url 和配置?？梢栽谄聊蛔髠?cè)的Mywebsite API Stages 下找到各個階段。點擊該階段的名稱以獲取API 的公共 URL，以及其他配置選項，如緩存和節(jié)流。

這里展示了一個基本的例子，一個serverless的REST API，使用AWS API 網(wǎng)關(guān)和Lambda 構(gòu)建。它展示了如何在不需要開發(fā)常見的API 管理特性的情況下輕松地創(chuàng)建REST API，比如認證、路由、緩存和速率限制等。

更進一步， 物聯(lián)網(wǎng)的快速采用受到正在通過技術(shù)創(chuàng)新改變其業(yè)務(wù)的公司的支持； 制造商正在提供低成本和高端的設(shè)備和物聯(lián)網(wǎng)平臺，使設(shè)備集成和管理成為可能。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)該轉(zhuǎn)向靈活、可靠和高成本效益的平臺，而在基礎(chǔ)設(shè)施、軟件、知識和員工方面投入最少。

IoT的無服務(wù)架構(gòu)

如何從零開始構(gòu)建一個物聯(lián)網(wǎng)解決方案，它的基礎(chǔ)設(shè)施和維護成本為零，只需要很少的營運成本。為了實現(xiàn)這個概念，可以使用AWS的云功能。 例如，創(chuàng)建實時報告遙測數(shù)據(jù)的設(shè)備模擬器，并通過 API 實時訪問這些信息。

AWS IoT 平臺是一個強大的物聯(lián)網(wǎng)框架。 它支持 MQTT 協(xié)議，MQTT 協(xié)議是應(yīng)用最廣泛的通信協(xié)議之一。 選擇支持持久化和處理數(shù)據(jù)的服務(wù)也是基于其定價和維護成本。

AWS中所使用的組件列表如下：

AWS IoT ： 用于數(shù)據(jù)收集和設(shè)備管理，

DynamoDB： 文檔存儲以持久化數(shù)據(jù)讀數(shù)，

AWS Lambda ： 無服務(wù)器數(shù)據(jù)處理，

S3：用作靜態(tài)網(wǎng)站托管的塊存儲，

Gateway API ：REST 訪問數(shù)據(jù)

總體數(shù)據(jù)流是以下方式工作的：

設(shè)備向 AWS IoT 發(fā)送小量數(shù)據(jù)（每5秒） ，

物聯(lián)網(wǎng)將數(shù)據(jù)存儲到 DynamoDB 表中＊

Lambda函數(shù)每分鐘和每小時被觸發(fā)去做數(shù)據(jù)分析并將結(jié)果存儲回 DynamoDB，

API Gateway 通過 REST API 將 DynamoDB 的數(shù)據(jù)公開

靜態(tài) HTML 網(wǎng)站托管在 S3上，并使用 RESTAPI 來顯示實時數(shù)據(jù)圖表和分析

第二點乍看起來可能有點傻，因為可能會認為 DynamoDB 不是存儲原始時間序列數(shù)據(jù)的最佳選擇。 然而，這里是為了演示的目的?？梢钥紤]使用 Firehose 作為從物聯(lián)網(wǎng)到 S3／reshift 和 EMR 集群的傳輸流來進行數(shù)據(jù)處理，但對于這個簡單實踐而言，這里只是一個臨時的做法。

架構(gòu)設(shè)置了以下關(guān)鍵參數(shù)：

免費，如果沒有設(shè)備報告任何數(shù)據(jù)。 另外，通過亞馬遜的免費版，可以免費獲得少量的資源

由于每個選定組件的性質(zhì)，高度可擴展且可以從AWS中獲取

啟動只需的最基本知識，只需要定義規(guī)則和用一種非常流行的語言編寫邏輯： JavaScript，Python 或者 Java

IoT無服務(wù)架構(gòu)的成本分析

假設(shè)后端操作每分鐘只需要處理幾個請求，這意味著大部分時間您的 CPU 處于空閑狀態(tài)。 假設(shè)不想為空閑時間買單。 因此，這里提出了無服務(wù)器架構(gòu)。

假設(shè)有10000個設(shè)備每15分鐘報告一小部分數(shù)據(jù)，這就導(dǎo)致每月平均730個小時，每月約有2920萬個請求。AWS物聯(lián)網(wǎng)每100萬個請求花費5美元，DynamoDB 每秒花費0．0065美元，每秒需要花費50次。

通過 AWS IoT，每月將付出146美元左右的，14美元用于在 DynamoDB 中運行的最小存儲容量，總共有160美元，相當(dāng)于每臺設(shè)備每月0．02美元或者每次0．000005美元。 盡管這沒有考慮到 lambda、存儲器和 API 網(wǎng)關(guān)的使用，但它們實際上只是這些數(shù)字的一小部分，因此可以省略。

這是令人印象深刻的。物聯(lián)網(wǎng)解決方案與數(shù)以千計的設(shè)備連接，這將花費不到200美元每月。 然而，讓我們想象一下，如果一個企業(yè)的設(shè)備每秒鐘都在報告關(guān)鍵數(shù)據(jù)（而不是每隔15分鐘） ，而且有成千上萬的數(shù)據(jù)。 還愿意為FaaS付多少錢呢？

如果一萬臺設(shè)備每秒發(fā)送一條消息，月付款將超過1．36萬美元。如果是10萬臺設(shè)備， 每月每臺設(shè)備的費用增加到13．61美元，還是挺貴的。

無服務(wù)架構(gòu)IoT方案的優(yōu)缺點

所有這些數(shù)字意味著優(yōu)化的請求率將會立即和幾乎線性地導(dǎo)致月度費用減少。這就帶來了必須考慮的第二個重要結(jié)論，即所有權(quán)的總成本。 有一個虛擬的門檻值，超過這個閾值，無關(guān)緊要的方法就會變得非常昂貴，而且可能不會有效。

例如，傳統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)實現(xiàn)成本可能不是很大程度上取決于設(shè)備的數(shù)量或每秒請求的數(shù)量，而是取決于額外的運營費用，使用開源解決方案也可以降低成本。

毫無疑問，無服務(wù)架構(gòu)有許多優(yōu)點：

它將資本支出轉(zhuǎn)化為經(jīng)營支出，并通常降低經(jīng)營成本；

不必考慮內(nèi)部系統(tǒng)管理流程；

它減少了開發(fā)和部署成本和時間框架（更快的上市時間） ；

它具有可擴展性和容錯性

要考慮的第一個因素是為項目的需求， 如果不關(guān)心云鎖定，而且是一家創(chuàng)業(yè)公司，需要快速驗證想法，或者有一個很短的時間去營銷，或者解決方案不需要頻繁地將數(shù)據(jù)從設(shè)備傳輸?shù)皆?，因此可以將每臺設(shè)備的成本保持在相對較低的水平。

另一方面，如果正在構(gòu)建一個與云無關(guān)的、高度可定制的解決方案，并且使用實時數(shù)據(jù)進行操作，可以考慮使用自定義或開源物聯(lián)網(wǎng)解決方案。

審核編輯：符乾江