函式計算: 讓小程式開發進入 Serverless 時代
點選下載《不一樣的 雙11 技術：阿里巴巴經濟體雲原生實踐》
本文節選自《不一樣的 雙11 技術：阿里巴巴經濟體雲原生實踐》一書，點選上方圖片即可下載！
作者 | 吳天龍（木吳）阿里雲函式計算技術專家
導讀：小程式是輕量級的快速迭代的移動應用，對開發者從開發到上線的效率提出了更高的要求。使用函式計算，開發者無需關心後端服務的搭建運維，只需要編寫函式就能夠為小程式提供穩定可靠並且彈性伸縮的服務。並且隨著小程式訪問量增加，函式計算能夠自動快速地彈性伸縮，即使應對 雙11 活動高峰也能夠如絲般順滑。
自 2017 年第一批小程式上線以來，越來越多的移動端應用以小程式的形式呈現。小程式擁有觸手可及、用完即走的優點，這大大降低了使用者的使用負擔，使小程式得到了廣泛的傳播。在阿里巴巴，小程式也被廣泛地應用在淘寶/支付寶/釘釘/高德等平臺上，例如今年 雙11，大家在淘寶/天貓上參加的活動，大部分都是通過小程式提供的。
一個小程式可以分為客戶端和服務端：客戶端包括介面的展示和互動邏輯；服務端則包括資料的處理和分析。
為了支撐大量的小程式，平臺在服務端面臨的挑戰有：
- 大量的小程式是不活躍的，傳統的至少一臺伺服器的方式會造成資源浪費；
- 在活動高峰期小程式的呼叫量激增，要求服務端能夠快速進行彈性伸縮。
針對小程式場景，阿里雲提供了完整的小程式解決方案：小程式雲。資源的有效利用和彈性伸縮，是小程式雲提供的核心能力之一，而這背後依託的，就是阿里雲函式計算服務。函式計算是一個全託管 Serverless 計算服務，讓開發者無需管理伺服器等基礎設施，只需編寫和上傳程式碼，就能夠構建可靠、彈性、安全的服務。下面就以 雙11 小程式場景為例，解析函式計算在彈性伸縮上的核心技術。
小程式架構
讓我們先來看一下淘寶小程式的技術架構是什麼樣的：
- 使用者在手機淘寶點選店鋪活動，就進入了小程式。介面及互動由小程式客戶端提供；
- 在使用者參與活動過程中，需要向服務端請求或者傳送資料時，由客戶端發起函式呼叫；
- 函式呼叫先經過淘寶接入閘道器，進行必要的鑑權認證，然後呼叫到小程式雲；
- 使用者的函式程式碼執行在小程式雲中，使用者可以實現自定義的業務邏輯。
利用小程式雲提供的豐富的擴充套件能力，使用者可以方便地構建完整的電商應用：
- 資料儲存：儲存結構化的資料；
- 檔案儲存：儲存文字/圖片/視訊等檔案；
- 電商服務：獲取使用者資訊/建立支付交易；
- 統計分析：自動統計小程式的使用資訊及使用者分析，支撐商業決策。
可以看到，函式是整個小程式的業務邏輯的核心，它將雲端的基礎能力組合串聯起來，對客戶端提供服務能力。如果函式能力成為瓶頸，將影響整個小程式的執行。
在這樣的架構下，要支撐大量的小程式，需要函式能夠做到：
- 一是隨時線上以支援小程式即開即用；
- 二是彈性伸縮以應對小程式訪問突增。為了做到以上兩點，讓我們看一下函式計算的技術架構：
函式計算架構
其中幾個核心元件的功能如下：
- API 服務：函式計算的閘道器，實現鑑權/流控等功能；
- 資源排程：為函式呼叫分配管理計算資源，負責排程效率和效能；
- 函式執行引擎：執行函式程式碼的環境，做到安全和隔離。
基於這個架構，函式計算是如何解決上面提到的小程式平臺的挑戰呢？接下來我們逐一分析。
1. 冷啟動
當用戶建立函式上傳程式碼時，函式計算只是將程式碼包儲存到 OSS，並沒有分配計算資源，因此函式計算可以支撐海量的小程式。
當函式第一次被呼叫時，函式計算會分配計算資源、下載函式程式碼、載入並執行程式碼。這一過程稱為冷啟動，函式計算通過大量的優化，將系統側的冷啟動時間優化到 200ms 以內。因此即使是冷的小程式，在初次呼叫時也能夠做到快速的即開即用。
2. 彈性伸縮
當小程式持續呼叫過程中，負載逐漸上升或者突然升高的情況下，函式計算是如何應對的呢？
函式計算的“資源排程”模組，會精確管理每個例項的狀態，當請求到來時，它首先檢查是否有空閒的例項可以服務，如果沒有請求就會進入等待佇列，當有空閒的例項釋放出來時，請求就能夠被及時處理。
同時，排程器還會在後臺建立新的例項，當新的例項準備好後，也能夠服務請求。在這種策略下，能夠做到在負載以 2 倍的速度增長情況下，請求的 P95 延時是穩定的。優化細節可以參考我們的部落格文章。
上面是某個淘寶小程式的呼叫量和延時監控資料。
可以看到，在整點活動時，TPS 出現了瞬間的高峰，但是 P95 延時卻沒有明顯的波動。這是因為函式計算在請求高峰來臨時，能夠快速地彈性伸縮建立新的例項，同時利用已有資源做一定的緩衝，使得整個攀升的過程能夠比較平滑。
3. 預留例項
對於一些“秒殺”的場景，要求瞬間提供大量的計算資源。此時靠實時的彈性伸縮是不夠的：
- 一是冷啟動的時間即使是 200ms，對於秒殺場景也太慢了；
- 二是底層的計算資源在擴容時也會有流控。
針對這種場景，函式計算提供了預留例項的功能。使用預留例項，使用者可以為一些可預測的活動提前預留好資源，徹底消除冷啟動。
和傳統的基於伺服器的做法不同，使用者不需要按峰值來預留資源，而是可以結合預留例項和按量例項的混合模式：請求先被預留例項處理，當預留例項用滿時，會自動彈性伸縮出更多的按量例項來處理請求。
由於有一定的資源基礎，結合排程優化，按量例項的冷啟動所產生的影響就被大大減小了。這就是利用函式計算的彈性伸縮能力，在效能和成本之間達到很好的平衡。
總結
小程式是輕量級的快速迭代的移動應用，對小程式開發者的開發效率有很高的要求。
小程式上線後隨著訪問量的增加或者活動期間的訪問突增，對後端服務的穩定和彈性也是一個很大的考驗。函式計算上傳程式碼即可執行，極大地提高了後端服務的開發效率；混合模式的彈性伸縮，輕鬆應對負載變化。這些特點使得函式計算成為支撐小程式平臺的很好的選擇。
歡迎加入釘釘交流群
對函式計算感興趣的開發者，可以點此免費試用)！
本書亮點
- 雙11 超大規模 K8s 叢集實踐中，遇到的問題及解決方法詳述
- 雲原生化最佳組合：Kubernetes+容器+神龍，實現核心系統 100% 上雲的技術細節
- 雙 11 Service Mesh 超大規模落地解決方案
“阿里巴巴雲原生關注微服務、Serverless、容器、Service Mesh 等技術領域、聚焦雲原生流行技術趨勢、雲原生大規模的落地實踐，做最懂雲原生開發者的技術圈。”