越來越火的Serverless（無服務(wù)器計(jì)算），到底是個(gè)啥？

今天這篇文章，我們來聊一個(gè)云計(jì)算領(lǐng)域的熱門概念——Serverless。

到底什么是Serverless？

英語好的童鞋，可能一眼就看出來了，Serverless是由Server和less兩個(gè)詞根組成的詞。從字面上理解，就是“無服務(wù)器”。

行業(yè)通常所說的Serverless，主要是指“無服務(wù)器計(jì)算（Serverless Computing）”。

那么問題來了，這年頭，就連小學(xué)生都知道，服務(wù)器是具有很強(qiáng)計(jì)算能力的計(jì)算機(jī)，是我們現(xiàn)在最主要的計(jì)算工具?！盁o服務(wù)器計(jì)算”，如果不采用服務(wù)器，那該怎么算呢？

事實(shí)上，Serverless所謂的“無服務(wù)器計(jì)算”，并不是真的不需要服務(wù)器，而是說，對(duì)于用戶，服務(wù)器變得“不可見”了（或者說“無感知”了）。

越說越玄乎了，有木有？別急，還是讓我從頭開始說起吧——

Serverless的誕生背景

1946年2月，世界上第一臺(tái)數(shù)字式電子計(jì)算機(jī)ENIAC誕生，標(biāo)志著人類正式進(jìn)入了數(shù)字計(jì)算機(jī)時(shí)代。

早期的計(jì)算機(jī)都是大型機(jī)，體積龐大，價(jià)格昂貴，但是，算力卻很弱。當(dāng)時(shí)，這些機(jī)器只有很少的公司才能擁有，用于特定的計(jì)算目的。

到了1970-80年代，為了解決單點(diǎn)式計(jì)算（一臺(tái)大型機(jī)，獨(dú)立完成全部的計(jì)算任務(wù)）算力不足的問題，專家們發(fā)明了網(wǎng)格計(jì)算這樣的分布式計(jì)算架構(gòu)，取得了不錯(cuò)的效果。

說白了，分布式計(jì)算，就是把一個(gè)巨大的計(jì)算任務(wù)，分解為很多的小型計(jì)算任務(wù)，交給不同的計(jì)算機(jī)分工完成，

再后來，隨著芯片技術(shù)的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)的體積變得越來越小，算力也變得越來越強(qiáng)勁。不久后，小型化的計(jì)算機(jī)出現(xiàn)了，也就是我們常說的PC（Personal Computer，個(gè)人電腦）。

計(jì)算機(jī)制造和使用成本的不斷下降，加速自身的普及，也刺激了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)與發(fā)展。從局域網(wǎng)到廣域網(wǎng)，再到互聯(lián)網(wǎng)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模變得越來越大。

互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，徹底改變了計(jì)算機(jī)服務(wù)用戶的方式。

此前，一個(gè)機(jī)房服務(wù)于一所學(xué)校、一家企業(yè)、一個(gè)政府部門，現(xiàn)在，有了互聯(lián)網(wǎng)，服務(wù)對(duì)象可以是全球用戶，規(guī)模大大增加了。

用戶規(guī)模增加，意味著對(duì)算力的需求也增加了?；ヂ?lián)網(wǎng)服務(wù)提供商，需要一種更強(qiáng)大、更便宜的算力，滿足用戶需求。

于是乎，就有了云計(jì)算。

很多人認(rèn)為，云計(jì)算就是一個(gè)超大號(hào)的機(jī)房，和以前的企業(yè)機(jī)房沒有區(qū)別，只不過服務(wù)器更多些。

這種觀點(diǎn)是不對(duì)的。

云計(jì)算的本質(zhì)，不是算力資源的簡單堆砌，而是池化——它將大量的零散算力資源（廉價(jià)的算力資源）進(jìn)行打包、匯聚，實(shí)現(xiàn)更高可靠性、更高性能、更低成本的算力。

具體來說，在云計(jì)算中，CPU、GPU、內(nèi)存、硬盤等計(jì)算資源被集合起來，通過軟件的方式，組成一個(gè)虛擬的可無限擴(kuò)展的“算力資源池”。如果用戶有算力需求，“算力資源池”就會(huì)動(dòng)態(tài)地進(jìn)行算力資源的分配，構(gòu)建一個(gè)虛擬的“計(jì)算機(jī)”。用戶按需使用、付費(fèi)，即可。

相比于用戶自購設(shè)備、自建機(jī)房、自己運(yùn)維，云計(jì)算有明顯的成本優(yōu)勢(shì)，可以節(jié)約大量資金和人力。

根據(jù)提供算力資源的層級(jí)不同，云計(jì)算通常也分為IaaS（基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)）、PaaS（平臺(tái)即服務(wù)）、SaaS（軟件即服務(wù)）。如下圖所示：

那么，問題又來了——云計(jì)算這種“租”的方式，是不是最終極的算力資源使用方式呢？我們作為用戶，使用算力，還能更簡單一點(diǎn)嗎？

答案是肯定的。

不管是自建機(jī)房，還是云計(jì)算，用戶都需要和服務(wù)器打交道，和軟硬件環(huán)境打交道。這些都是工具和過程，而我們的最終目的是什么？是得到運(yùn)算結(jié)果。

那么，為了得到結(jié)果，我們是不是一定要關(guān)心環(huán)境的搭建過程？

不一定。既然環(huán)境可以租，那何不更徹底一點(diǎn)，直接“租”服務(wù)呢？

舉例來說，如果把計(jì)算過程理解為炒菜。以前，我們?yōu)榱顺床?，需要自己建個(gè)廚房，自己買鍋碗瓢盆、油鹽醬醋，自己親自炒菜。后來，有了云計(jì)算，我們可以租個(gè)廚房，租工具，然后炒菜。現(xiàn)在，想要更簡單的話，是不是可以直接叫外賣？

再例如，以前，我們上班通勤，是自己買車，自己開車。然后，有了云計(jì)算，相當(dāng)于租車?，F(xiàn)在，是不是可以直接打車？

說白了，我們要的是計(jì)算服務(wù)和計(jì)算結(jié)果。計(jì)算環(huán)境（硬件），我們完全可以不去操心。

說到這，我們的主角——Serverless，終于閃亮登場了。

對(duì)于Serverless，我們可以把它理解為一種架構(gòu)，一種理念，甚至是一種思想。

Serverless的核心目的，就是在云計(jì)算的基礎(chǔ)上，再向前邁進(jìn)一步，徹底“包攬”所有的環(huán)境工作，直接提供計(jì)算服務(wù)。

在Serverless架構(gòu)下，開發(fā)者只需編寫代碼并上傳，云平臺(tái)就會(huì)自動(dòng)準(zhǔn)備好相應(yīng)的計(jì)算資源，完成運(yùn)算并輸出結(jié)果，從而大幅簡化開發(fā)運(yùn)維過程。

換句話說，用戶完全不用關(guān)心廚房，你把食材提供給Serverless平臺(tái)，它負(fù)責(zé)把菜炒好，就這么簡單。

Serverless的特點(diǎn)

Serverless是云計(jì)算的進(jìn)一步延伸，所以，它繼承了云計(jì)算的最大特點(diǎn)——按需彈性伸縮、按需付費(fèi)。

現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，基本上都是采用微服務(wù)架構(gòu)。也就是把一整套服務(wù)，拆分為多個(gè)細(xì)分服務(wù)，由不同的服務(wù)器完成運(yùn)算。

Serverless的特點(diǎn)是，這個(gè)服務(wù)足夠“細(xì)小”，變成了“函數(shù)級(jí)”的顆粒度。

所謂函數(shù)，就是提供輸入，計(jì)算輸出。

從層級(jí)上來看，Serverless在傳統(tǒng)云計(jì)算SaaS的Application（應(yīng)用）層級(jí)之上，又加了一層——function（函數(shù)）。它的顆粒度更細(xì)，可以更靈活地滿足用戶的算力需求。

按照CNCF對(duì)Serverless 的定義，Serverless架構(gòu)是采用FaaS（函數(shù)即服務(wù)）和BaaS（后端服務(wù)）服務(wù)來解決問題的一種設(shè)計(jì)。

FaaS就是Function as a service（函數(shù)即服務(wù)）。每一個(gè)函數(shù)都是一個(gè)服務(wù)，函數(shù)可以由任何語言編寫，直接托管在云平臺(tái)，以服務(wù)形式運(yùn)行，通過事件觸發(fā)。

BaaS則是Backend as a service（后端即服務(wù)）。云平臺(tái)提供的后端組件整合，開發(fā)者無需開發(fā)和維護(hù)后端服務(wù)，通過API/SDK的調(diào)用，便可獲得例如數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、消息推送、賬號(hào)管理等能力。

Serverless = FaaS + BaaS

Serverless的背后，依然是虛擬機(jī)和容器。只不過，服務(wù)器部署、runtime安裝、編譯等工作，都由Serverless計(jì)算平臺(tái)負(fù)責(zé)完成了。對(duì)開發(fā)人員來說，只需要維護(hù)源代碼和Serverless執(zhí)行環(huán)境的相關(guān)配置即可。這就叫“無服務(wù)器計(jì)算”。

Serverless架構(gòu)的最大優(yōu)勢(shì)，顯然就是幫助用戶徹底擺脫了基礎(chǔ)設(shè)施管理這樣的“雜事”，更加專注于業(yè)務(wù)開發(fā)，從而提升了效率，降低了開發(fā)和運(yùn)營成本。

根據(jù)業(yè)界的統(tǒng)計(jì)，在商業(yè)和企業(yè)數(shù)據(jù)中心里的典型服務(wù)器，日常僅僅只提供了5%～15%的平均最大處理能力的輸出。這是一種算力資源的巨大浪費(fèi)。

Serverless的出現(xiàn)，可以讓用戶按照實(shí)際算力使用量進(jìn)行付費(fèi)，屬于真正的“精確計(jì)費(fèi)”。

換言之，用戶的每一分錢，都花在了刀刃上。

Serverless的發(fā)展歷程

世界上第一個(gè)Serverless平臺(tái)，是2006年發(fā)布的Zimki。這個(gè)平臺(tái)提供服務(wù)端JavaScript應(yīng)用，支持“按照實(shí)際調(diào)用付費(fèi)”。不過，當(dāng)時(shí)他們并沒有使用Serverless這個(gè)名詞。

后來，到了2012年，Iron.io的副總裁Ken Form在文章“Why The Future of Software and Apps is Serverless”中，首次提出了Serverless，才宣告這個(gè)概念的正式誕生。

2014年11月，亞馬遜率先推出了真正意義上的第一款Serverless FaaS服務(wù)——Lambda。從此，各大廠商開始跟進(jìn)。

2017年，Serverless開始在國內(nèi)落地。這一年，阿里云和騰訊云先后推出了自己的 Serverless平臺(tái)。阿里云的Serverless平臺(tái)，被直接命名為函數(shù)計(jì)算（FC，F(xiàn)unction Compute）。

一年后的2018年，阿里云推出Serverless容器服務(wù)ASK和Serverless應(yīng)用引擎SAE。

那一時(shí)期，剛好小程序開始火爆。Serverless的靈活架構(gòu)，非常適合小程序的開發(fā)。于是，吸引了大量的開發(fā)者們。

到了2019年，國內(nèi)廠商紛紛入局Serverless。如今，Serverless已經(jīng)成了各大云廠商的標(biāo)配，受到整個(gè)行業(yè)的熱捧。

本月初，2022·云棲大會(huì)上，阿里云智能總裁張建鋒表示，以云為核心的新型計(jì)算體系正在形成，軟件研發(fā)范式正在發(fā)生新的變革，Serverless是其中最重要的趨勢(shì)之一。

他認(rèn)為，Serverless讓云計(jì)算從一種資源真正變成一種能力，未來云將全面Serverless化，更加接近“電網(wǎng)”模式，按計(jì)算的調(diào)用次數(shù)付費(fèi)。

目前，阿里云已經(jīng)擁有超過20款Serverless產(chǎn)品，包括函數(shù)計(jì)算FC、Serverless 應(yīng)用引擎SAE、Serverless容器服務(wù)ASK、PolarDB數(shù)據(jù)庫、AnalyticDB數(shù)倉等。其中函數(shù)計(jì)算日調(diào)用次數(shù)超過200億次，整體規(guī)模位居國內(nèi)首位。

前面小棗君也提到，Serverless并不是沒有服務(wù)器的計(jì)算，而是將算力環(huán)境和資源進(jìn)行了“隱藏”，讓用戶不可見，無需操心。事實(shí)上，Serverless不僅需要算力資源，而且對(duì)算力資源的要求比以往更高。

以阿里云為例。他們之所以能夠做Serverless平臺(tái)，就是因?yàn)楸澈笥兴拇蠛诵募夹g(shù)的支撐。這四大核心技術(shù)，分別是：神龍計(jì)算平臺(tái)、袋鼠沙箱容器、盤古存儲(chǔ)平臺(tái)和洛神網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。

在算力芯片上，阿里云今年6月新推出的一款云數(shù)據(jù)中心專用處理器 CIPU（Cloud Infrastructure Processing Unit），也非常擅長對(duì)數(shù)據(jù)中心的計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)資源進(jìn)行管理和加速，幫助進(jìn)一步提升Serverless平臺(tái)的性能。

Serverless的落地案例

接下來，我們不妨通過幾個(gè)案例，詳細(xì)看看阿里云Serverless平臺(tái)究竟是如何提升算力效率的。

阿里巴巴每年的雙11促銷，是行業(yè)公認(rèn)的算力極限挑戰(zhàn)。海量用戶、高并發(fā)，對(duì)系統(tǒng)的處理能力有著極高的要求。

2020 年天貓雙 11，阿里云實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)首例Serverless在核心業(yè)務(wù)場景下的大規(guī)模落地，扛住了全球最大規(guī)模的流量洪峰，創(chuàng)造了Serverless落地應(yīng)用的里程碑。

今年天貓雙 11，阿里云Serverless支撐業(yè)務(wù)場景更多，范圍更廣。阿里云函數(shù)計(jì)算（FC）與集團(tuán)內(nèi)的運(yùn)維體系全面實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)接，打通了研發(fā)的最后一公里，首次實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)全鏈路“FaaS+BaaS”的Serverless體系化研發(fā)，覆蓋淘特、淘系、阿里媽媽、1688、高德、飛豬等業(yè)務(wù)場景。

根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，支撐場景數(shù)量同比增加2倍，峰值流量總數(shù)同比增加3倍，實(shí)現(xiàn)了百萬QPS的突破，人效提升40%。

再來看看外部用戶。

網(wǎng)易云音樂，是阿里云Serverless產(chǎn)品的重要客戶之一。

他們的產(chǎn)品背后，有非常多的算法服務(wù)支撐，比如多種碼率的音頻轉(zhuǎn)碼、聽歌識(shí)曲中應(yīng)用的音頻指紋生成和識(shí)別、副歌檢測、小語種音譯歌詞等等。

這些任務(wù)的資源需求和執(zhí)行時(shí)間變化很大，需要使用C++、Python等多種語言實(shí)現(xiàn)，對(duì)算力的彈性要求非常大。

早期的時(shí)候，網(wǎng)易自建了一個(gè)算法服務(wù)平臺(tái)，進(jìn)行應(yīng)對(duì)。但隨著業(yè)務(wù)增長，以及算法復(fù)雜度的不斷增加，基礎(chǔ)設(shè)施管理的負(fù)擔(dān)越來越大，嚴(yán)重影響了工作效率。

引入阿里云Serverless平臺(tái)之后，網(wǎng)易的算法計(jì)算需求得到了很好的滿足。網(wǎng)易在函數(shù)計(jì)算上高峰期一天處理超過2000萬個(gè)任務(wù)，算法應(yīng)用到業(yè)務(wù)10倍速的提升，稀疏調(diào)用的算法成本大幅縮減。

同樣的效率提升，還發(fā)生在南瓜電影、越光醫(yī)療、世紀(jì)華聯(lián)、江娛互動(dòng)等企業(yè)身上。他們都是阿里云Serverless平臺(tái)的用戶。

2021年3月，阿里云函數(shù)計(jì)算憑借在產(chǎn)品能力、安全性、戰(zhàn)略愿景和市場規(guī)模等方面的優(yōu)勢(shì)脫穎而出，在19個(gè)評(píng)估項(xiàng)目中，拿到了8項(xiàng)滿分和12項(xiàng)最高分，進(jìn)入了FaaS領(lǐng)導(dǎo)者象限（綜合產(chǎn)品能力位列全球第一，戰(zhàn)略愿景全球第二）。這是首次有中國云廠商進(jìn)入Forrester FaaS領(lǐng)導(dǎo)者象限。

結(jié)語

隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)浪潮的蓬勃發(fā)展，以及各行各業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的不斷推進(jìn)，算力的價(jià)值正在持續(xù)提升。

在單純提升芯片算力方面，我們面臨越來越大的挑戰(zhàn)（摩爾定律逐漸失效）。在這種情況下，我們必須更多地考慮，該如何提升算力的使用效率。

作為一種靈活輕量化的新型算力架構(gòu)，Serverless毫無疑問是我們挖掘算力潛力、提升算力效率的一個(gè)重要手段。

客觀來說，目前的Serverless談不上完美。在實(shí)時(shí)性等方面，還存在一些不足。小棗君相信，隨著時(shí)間的推移，這些問題最終都會(huì)得到解決。

Serverless，將引領(lǐng)我們?nèi)孀呦蛩懔π聲r(shí)代。