越來越火的Serverless（無服務器計算），到底是個啥？（無服務器技術(shù)）
今天這篇文章，我們來聊一個云計算領域的熱門概念——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兩個詞根組成的詞。從字面上理解，就是“無服務器”。
行業(yè)通常所說的Serverless，主要是指“無服務器計算（Serverless Computing）”。
那么問題來了，這年頭，就連小學生都知道，服務器是具有很強計算能力的計算機，是我們現(xiàn)在最主要的計算工具。“無服務器計算”，如果不采用服務器，那該怎么算呢？
事實上，Serverless所謂的“無服務器計算”，并不是真的不需要服務器，而是說，對于用戶，服務器變得“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，世界上第一臺數(shù)字式電子計算機ENIAC誕生，標志著人類正式進入了數(shù)字計算機時代。
早期的計算機都是大型機，體積龐大，價格昂貴，但是，算力卻很弱。當時，這些機器只有很少的公司才能擁有，用于特定的計算目的。
到了1970-80年代，為了解決單點式計算（一臺大型機，獨立完成全部的計算任務）算力不足的問題，專家們發(fā)明了網(wǎng)格計算這樣的分布式計算架構(gòu)，取得了不錯的效果。
說白了，分布式計算，就是把一個巨大的計算任務，分解為很多的小型計算任務，交給不同的計算機分工完成，
再后來，隨著芯片技術(shù)的進步，計算機的體積變得越來越小，算力也變得越來越強勁。不久后，小型化的計算機出現(xiàn)了，也就是我們常說的PC（Personal Computer，個人電腦）。
計算機制造和使用成本的不斷下降，加速自身的普及，也刺激了計算機網(wǎng)絡的出現(xiàn)與發(fā)展。從局域網(wǎng)到廣域網(wǎng)，再到互聯(lián)網(wǎng)，計算機網(wǎng)絡的規(guī)模變得越來越大。
互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，徹底改變了計算機服務用戶的方式。
此前，一個機房服務于一所學校、一家企業(yè)、一個政府部門，現(xiàn)在，有了互聯(lián)網(wǎng)，服務對象可以是全球用戶，規(guī)模大大增加了。
用戶規(guī)模增加，意味著對算力的需求也增加了。互聯(lián)網(wǎng)服務提供商，需要一種更強大、更便宜的算力，滿足用戶需求。
于是乎，就有了云計算。
很多人認為，云計算就是一個超大號的機房，和以前的企業(yè)機房沒有區(qū)別，只不過服務器更多些。
這種觀點是不對的。
云計算的本質(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（廉價的算力資源）進行打包、匯聚，實現(xiàn)更高可靠性、更高性能、更低成本的算力。
具體來說，在云計算中，CPU、GPU、內(nèi)存、硬盤等計算資源被集合起來，通過軟件的方式，組成一個虛擬的可無限擴展的“算力資源池”。如果用戶有算力需求，“算力資源池”就會動態(tài)地進行算力資源的分配，構(gòu)建一個虛擬的“計算機”。用戶按需使用、付費，即可。
相比于用戶自購設備、自建機房、自己運維，云計算有明顯的成本優(yōu)勢，可以節(jié)約大量資金和人力。
根據(jù)提供算力資源的層級不同，云計算通常也分為IaaS（基礎設施即服務）、PaaS（平臺即服務）、SaaS（軟件即服務）。如下圖所示：
那么，問題又來了——云計算這種“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，還能更簡單一點嗎？
答案是肯定的。
不管是自建機房，還是云計算，用戶都需要和服務器打交道，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？是得到運算結(jié)果。
那么，為了得到結(jié)果，我們是不是一定要關心環(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，直接“租”服務呢？
舉例來說，如果把計算過程理解為炒菜。以前，我們?yōu)榱顺床?，需要自己建個廚房，自己買鍋碗瓢盆、油鹽醬醋，自己親自炒菜。后來，有了云計算，我們可以租個廚房，租工具，然后炒菜?，F(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，有了云計算，相當于租車?，F(xiàn)在，是不是可以直接打車？
說白了，我們要的是計算服務和計算結(jié)果。計算環(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，就是在云計算的基礎上，再向前邁進一步，徹底“包攬”所有的環(huán)境工作，直接提供計算服務。
在Serverless架構(gòu)下，開發(fā)者只需編寫代碼并上傳，云平臺就會自動準備好相應的計算資源，完成運算并輸出結(jié)果，從而大幅簡化開發(fā)運維過程。
換句話說，用戶完全不用關心廚房，你把食材提供給Serverless平臺，它負責把菜炒好，就這么簡單。
█ Serverless的特點
Serverless是云計算的進一步延伸，所以，它繼承了云計算的最大特點——按需彈性伸縮、按需付費。
現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)服務，基本上都是采用微服務架構(gòu)。也就是把一整套服務，拆分為多個細分服務，由不同的服務器完成運算。
Serverless的特點是，這個服務足夠“細小”，變成了“函數(shù)級”的顆粒度。
所謂函數(shù)，就是提供輸入，計算輸出。
從層級上來看，Serverless在傳統(tǒng)云計算SaaS的Application（應用）層級之上，又加了一層——function（函數(shù)）。它的顆粒度更細，可以更靈活地滿足用戶的算力需求。
按照CNCF對Serverless 的定義，Serverless架構(gòu)是采用FaaS（函數(shù)即服務）和BaaS（后端服務）服務來解決問題的一種設計。
FaaS就是Function as a service（函數(shù)即服務）。每一個函數(shù)都是一個服務，函數(shù)可以由任何語言編寫，直接托管在云平臺，以服務形式運行，通過事件觸發(fā)。
BaaS則是Backend as a service（后端即服務）。云平臺提供的后端組件整合，開發(fā)者無需開發(fā)和維護后端服務，通過API/SDK的調(diào)用，便可獲得例如數(shù)據(jù)存儲、消息推送、賬號管理等能力。
Serverless = FaaS BaaS
Serverless的背后，依然是虛擬機和容器。只不過，服務器部署、runtime安裝、編譯等工作，都由Serverless計算平臺負責完成了。對開發(fā)人員來說，只需要維護源代碼和Serverless執(zhí)行環(huán)境的相關配置即可。這就叫“無服務器計算”。
Serverless架構(gòu)的最大優(yōu)勢，顯然就是幫助用戶徹底擺脫了基礎設施管理這樣的“雜事”，更加專注于業(yè)務開發(fā)，從而提升了效率，降低了開發(fā)和運營成本。
根據(jù)業(yè)界的統(tǒng)計，在商業(yè)和企業(yè)數(shù)據(jù)中心里的典型服務器，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。
Serverless的出現(xiàn)，可以讓用戶按照實際算力使用量進行付費，屬于真正的“精確計費”。
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Serverless平臺，是2006年發(fā)布的Zimki。這個平臺提供服務端JavaScript應用，支持“按照實際調(diào)用付費”。不過，當時他們并沒有使用Serverless這個名詞。
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——Lambda。從此，各大廠商開始跟進。
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。阿里云的Serverless平臺，被直接命名為函數(shù)計算（FC，F(xiàn)unction Compute）。
一年后的2018年，阿里云推出Serverless容器服務ASK和Serverless應用引擎SAE。
那一時期，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配，受到整個行業(yè)的熱捧。
本月初，2022·云棲大會上，阿里云智能總裁張建鋒表示，以云為核心的新型計算體系正在形成，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之一。
他認為，Serverless讓云計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，按計算的調(diào)用次數(shù)付費。
目前，阿里云已經(jīng)擁有超過20款Serverless產(chǎn)品，包括函數(shù)計算FC、Serverless 應用引擎SAE、Serverless容器服務ASK、PolarDB數(shù)據(jù)庫、AnalyticDB數(shù)倉等。其中函數(shù)計算日調(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并不是沒有服務器的計算，而是將算力環(huán)境和資源進行了“隱藏”，讓用戶不可見，無需操心。事實上，Serverless不僅需要算力資源，而且對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，就是因為背后有四大核心技術(shù)的支撐。這四大核心技術(shù)，分別是：神龍計算平臺、袋鼠沙箱容器、盤古存儲平臺和洛神網(wǎng)絡平臺。
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），也非常擅長對數(shù)據(jù)中心的計算、網(wǎng)絡和存儲資源進行管理和加速，幫助進一步提升Serverless平臺的性能。
█ Serverless的落地案例
接下來，我們不妨通過幾個案例，詳細看看阿里云Serverless平臺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)公認的算力極限挑戰(zhàn)。海量用戶、高并發(fā)，對系統(tǒng)的處理能力有著極高的要求。
2020 年天貓雙 11，阿里云實現(xiàn)了國內(nèi)首例Serverless在核心業(yè)務場景下的大規(guī)模落地，扛住了全球最大規(guī)模的流量洪峰，創(chuàng)造了Serverless落地應用的里程碑。
今年天貓雙 11，阿里云Serverless支撐業(yè)務場景更多，范圍更廣。阿里云函數(shù)計算（FC）與集團內(nèi)的運維體系全面實現(xiàn)標準化對接，打通了研發(fā)的最后一公里，首次實現(xiàn)了業(yè)務全鏈路“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)務場景。
根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，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支撐，比如多種碼率的音頻轉(zhuǎn)碼、聽歌識曲中應用的音頻指紋生成和識別、副歌檢測、小語種音譯歌詞等等。
這些任務的資源需求和執(zhí)行時間變化很大，需要使用C 、Python等多種語言實現(xiàn)，對算力的彈性要求非常大。
早期的時候，網(wǎng)易自建了一個算法服務平臺，進行應對。但隨著業(yè)務增長，以及算法復雜度的不斷增加，基礎設施管理的負擔越來越大，嚴重影響了工作效率。
引入阿里云Serverless平臺之后，網(wǎng)易的算法計算需求得到了很好的滿足。網(wǎng)易在函數(shù)計算上高峰期一天處理超過2000萬個任務，算法應用到業(yè)務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、世紀華聯(lián)、江娛互動等企業(yè)身上。他們都是阿里云Serverless平臺的用戶。
2021年3月，阿里云函數(shù)計算憑借在產(chǎn)品能力、安全性、戰(zhàn)略愿景和市場規(guī)模等方面的優(yōu)勢脫穎而出，在19個評估項目中，拿到了8項滿分和12項最高分，進入了FaaS領導者象限（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入Forrester FaaS領導者象限。
█ 結(jié)語
隨著數(shù)字經(jīng)濟浪潮的蓬勃發(fā)展，以及各行各業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的不斷推進，算力的價值正在持續(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重要手段。
客觀來說，目前的Serverless談不上完美。在實時性等方面，還存在一些不足。小棗君相信，隨著時間的推移，這些問題最終都會得到解決。
Serverless，將引領我們?nèi)孀呦蛩懔π聲r代。
