Azure Functions: Цялостно ръководство за компютърни технологии, управлявани от събития

В днешния бързо развиващ се технологичен пейзаж, бизнесите постоянно търсят иновативни начини за изграждане и внедряване на приложения, които са мащабируеми, рентабилни и силно отзивчиви. Компютърните технологии, управлявани от събития, се очертаха като мощна парадигма за посрещане на тези нужди, а Azure Functions предоставя стабилна платформа за внедряване на решения, управлявани от събития. Това цялостно ръководство ще се потопи в света на Azure Functions, изследвайки неговите основни концепции, предимства, случаи на употреба и най-добри практики за изграждане на глобални приложения.

Какво представляват компютърните технологии, управлявани от събития?

Компютърните технологии, управлявани от събития, са програмна парадигма, при която потокът на програмата се определя от събития – действия или случки – като взаимодействия с потребители, данни от сензори или съобщения от други услуги. Вместо да следва предварително определена последователност от инструкции, приложението, управлявано от събития, реагира на събития в реално време, задействайки конкретни действия или процеси.

Ключовите характеристики на компютърните технологии, управлявани от събития, включват:

• Асинхронна комуникация: Услугите комуникират помежду си чрез събития, без да блокират или да чакат отговори.
• Слабо свързване: Компонентите са независими и могат да бъдат добавяни, премахвани или променяни, без да засягат други части на системата.
• Мащабируемост: Приложенията могат да се мащабират хоризонтално, за да обработват голям обем от събития.
• Отзивчивост в реално време: Приложенията могат да реагират на събития в почти реално време, осигурявайки безпроблемно потребителско изживяване.

Представяне на Azure Functions

Azure Functions е безсървърна изчислителна услуга, предоставяна от Microsoft Azure. Тя позволява на разработчиците да изпълняват код при поискване, без да управляват сървъри или инфраструктура. Функциите се задействат от събития, като HTTP заявки, съобщения от опашки или промени в хранилища за данни. Това ги прави идеални за изграждане на приложения, управлявани от събития.

Ключовите характеристики на Azure Functions включват:

• Безсървърна архитектура: Няма нужда от предоставяне или управление на сървъри. Azure автоматично мащабира ресурсите според търсенето.
• Ценообразуване тип „плащане при употреба“: Плащате само за изчислителното време, консумирано от вашите функции.
• Поддръжка на множество езици: Azure Functions поддържа различни езици за програмиране, включително C#, Java, Python, JavaScript и PowerShell.
• Интеграция с услуги на Azure: Безпроблемна интеграция с други услуги на Azure, като Azure Storage, Azure Cosmos DB, Azure Event Hubs и Azure Logic Apps.
• Тригери и свързвания: Опростена разработка с предварително дефинирани тригери (събития, които стартират функция) и свързвания (декларативен начин за свързване с други услуги на Azure).

Предимства на използването на Azure Functions

Използването на Azure Functions предлага множество предимства за изграждането на модерни приложения:

• Повишена гъвкавост: Бързите цикли на разработка и внедряване позволяват бързи итерации и по-бързо излизане на пазара. Разработчиците могат да се съсредоточат върху писането на код, вместо върху управлението на инфраструктура.
• Намалени разходи: Ценовият модел „плащане при употреба“ оптимизира използването на ресурси и минимизира оперативните разходи. Плащате само когато вашите функции работят.
• Подобрена мащабируемост: Azure Functions автоматично се мащабира, за да се справи с променливи натоварвания, като гарантира оптимална производителност и наличност. Това е от решаващо значение за глобалните приложения, които изпитват различни модели на трафик в различните часови зони.
• Подобрена ефективност: Архитектурата, управлявана от събития, позволява ефективна обработка на събития, намалявайки латентността и подобрявайки отзивчивостта.
• Опростена интеграция: Безпроблемната интеграция с услугите на Azure и платформите на трети страни опростява разработването на сложни работни потоци.
• Глобален обхват: Внедрете вашите Azure Functions в глобален мащаб, за да осигурите ниска латентност и висока наличност за потребителите по целия свят.

Основни концепции: Тригери и свързвания

Разбирането на тригерите и свързванията е фундаментално за работата с Azure Functions.

Тригери

Тригерът е това, което инициира изпълнението на функция. Той определя събитието, което кара функцията да се стартира. Azure Functions предоставя разнообразие от вградени тригери, включително:

• HTTP тригер: Изпълнява функция, когато се получи HTTP заявка. Идеален за изграждане на API и уебкуки (webhooks).
• Тригер по таймер: Изпълнява функция по предварително определен график. Полезен за изпълнение на фонови задачи или планирани задания.
• Тригер от опашка (Queue Trigger): Изпълнява функция, когато съобщение се добави към опашка в Azure Storage. Използва се за асинхронна обработка и разделяне на услуги.
• Blob тригер: Изпълнява функция, когато blob (голям двоичен обект) е добавен или актуализиран в контейнер на Azure Storage. Полезен за обработка на изображения, видеоклипове или други файлове.
• Event Hub тригер: Изпълнява функция, когато събитие е получено от Azure Event Hub. Идеален за поточно предаване на данни в реално време и обработка на телеметрия.
• Cosmos DB тригер: Изпълнява функция, когато документ е създаден или актуализиран в колекция на Azure Cosmos DB. Полезен за синхронизация на данни в реално време и известяване за събития.
• Service Bus тригер: Изпълнява функция, когато се получи съобщение от опашка или тема на Azure Service Bus. Използва се за корпоративни съобщения и интеграция.

Свързвания

Свързванията предоставят декларативен начин за свързване на вашата функция с други услуги на Azure или външни ресурси. Те опростяват процеса на четене на данни от или записване на данни в тези ресурси, без да изискват от вас да пишете стандартен (boilerplate) код.

Azure Functions поддържа широк спектър от свързвания, включително:

• Входни свързвания: Позволяват ви да четете данни от външни ресурси и да ги предоставяте на вашата функция. Примерите включват четене на данни от Azure Storage blobs, документи на Azure Cosmos DB или HTTP крайни точки.
• Изходни свързвания: Позволяват ви да записвате данни във външни ресурси от вашата функция. Примерите включват записване на данни в опашки на Azure Storage, колекции на Azure Cosmos DB или изпращане на HTTP отговори.

Използвайки тригери и свързвания, можете да се съсредоточите върху писането на основната логика на вашата функция, докато Azure Functions се грижи за основната инфраструктура и интеграционните детайли.

Сценарии за използване на Azure Functions

Azure Functions могат да се използват за изграждане на голямо разнообразие от приложения в различни индустрии. Ето някои често срещани сценарии на употреба:

• Уеб API: Създавайте RESTful API за уеб и мобилни приложения. HTTP тригерът улеснява излагането на функции като API крайни точки. Например, глобална платформа за електронна търговия може да използва Azure Functions за обработка на заявки за търсене на продукти и обработка на поръчки.
• Обработка на данни: Обработвайте потоци от данни от различни източници, като IoT устройства, потоци от социални медии или лог файлове. Тригерът Event Hub ви позволява да обработвате големи обеми данни в реално време. Помислете за глобална услуга за наблюдение на времето, която използва Azure Functions за анализ на сензорни данни от метеорологични станции по света.
• Микроуслуги, управлявани от събития: Изграждайте слабо свързани микроуслуги, които комуникират помежду си чрез събития. Тригерът за опашки и тригерът за Service Bus позволяват асинхронна комуникация между услугите. Една мултинационална логистична компания може да използва Azure Functions, за да организира процесите по изпълнение на поръчки в различни складове и доставчици на транспорт.
• Планирани задачи: Автоматизирайте рутинни задачи, като архивиране на данни, генериране на отчети или поддръжка на системата. Тригерът по таймер ви позволява да планирате функции да се изпълняват на определени интервали. Една международна маркетингова агенция може да използва Azure Functions за планиране на имейл кампании и публикации в социалните медии за различни часови зони.
• IoT решения: Обработвайте данни от IoT устройства и задействайте действия въз основа на събития в реално време. Тригерът IoT Hub ви позволява да се свързвате с IoT устройства и да обработвате телеметрични данни. Една глобална компания за интелигентно земеделие може да използва Azure Functions за наблюдение на здравето на реколтата и автоматизиране на напоителните системи въз основа на сензорни данни.
• Чатботове: Изграждайте интелигентни чатботове, които отговарят на потребителски запитвания и автоматизират задачи. Интегрирайте Azure Functions с Azure Bot Service, за да създадете разговорни преживявания. Многоезичен чатбот за поддръжка на клиенти може да бъде изграден с помощта на Azure Functions и различни услуги за превод на езици.

Разработване на Azure Functions: Ръководство стъпка по стъпка

Ето ръководство стъпка по стъпка за разработване на Azure Functions:

1. Изберете среда за разработка: Можете да разработвате Azure Functions с помощта на различни инструменти, включително портала на Azure, Visual Studio, VS Code и Azure CLI. VS Code с разширението за Azure Functions е популярен избор за локална разработка.
2. Създайте ново приложение за функции (Function App): Приложението за функции е контейнер за една или повече функции. Създайте ново приложение за функции в портала на Azure или с помощта на Azure CLI. Обмислете избора на регион, като изберете този, който е най-близо до основната ви потребителска база или където се намират други релевантни ресурси на Azure, за да минимизирате латентността.
3. Създайте нова функция: Изберете тригер и свързване за вашата функция. Тригерът определя събитието, което стартира функцията, а свързванията ви позволяват да се свържете с други услуги на Azure.
4. Напишете своя код: Напишете кода, който ще се изпълни, когато функцията се задейства. Използвайте входните свързвания за достъп до данни от външни ресурси и изходните свързвания за запис на данни във външни ресурси. Не забравяйте да обработвате потенциални грешки и изключения по елегантен начин.
5. Тествайте вашата функция: Тествайте вашата функция локално с помощта на Azure Functions Core Tools. Това ви позволява да отстранявате грешки в кода си и да се уверите, че работи както се очаква, преди да го внедрите в Azure. Използвайте примерни данни, представителни за глобалните данни, които очаквате да обработвате.
6. Внедрете вашата функция: Внедрете вашата функция в Azure с помощта на портала на Azure, Visual Studio, VS Code или Azure CLI. Обмислете използването на слотове за внедряване (deployment slots) за поетапно тестване и проверка на актуализациите преди пускането им в продукция.
7. Наблюдавайте вашата функция: Наблюдавайте вашата функция с помощта на Azure Monitor. Това ви позволява да проследявате производителността, да идентифицирате грешки и да отстранявате проблеми. Настройте известия, за да бъдете информирани за критични събития.

Най-добри практики за изграждане на глобални Azure Functions

Когато изграждате Azure Functions за глобални приложения, вземете предвид следните най-добри практики:

• Изберете правилния тригер: Изберете тригера, който най-добре отговаря на вашия случай на употреба и на типа събития, които обработвате.
• Използвайте свързванията ефективно: Използвайте свързванията, за да опростите интеграцията с други услуги на Azure и външни ресурси. Избягвайте да пишете стандартен код за свързване с тези ресурси.
• Оптимизирайте за производителност: Пишете ефективен код, който минимизира времето за изпълнение и консумацията на ресурси. Използвайте асинхронни операции и кеширане за подобряване на производителността. Обмислете използването на устойчиви функции (Durable Functions) за дълготрайни или състояниеви работни потоци.
• Внедрете обработка на грешки: Внедрете стабилна обработка на грешки, за да се справяте елегантно с изключенията и да предотвратявате откази на функциите. Използвайте блокове try-catch и регистриране (logging) за проследяване на грешки и диагностициране на проблеми.
• Защитете вашите функции: Защитете вашите функции с помощта на механизми за удостоверяване и оторизация. Използвайте Azure Active Directory (Azure AD), за да контролирате достъпа до вашите функции.
• Наблюдавайте и оптимизирайте: Непрекъснато наблюдавайте вашите функции с помощта на Azure Monitor и оптимизирайте тяхната производителност въз основа на събраните данни. Използвайте Application Insights, за да получите представа за поведението на функциите и да идентифицирате тесните места.
• Внедрете CI/CD: Внедрете непрекъсната интеграция и непрекъсната доставка (CI/CD), за да автоматизирате процеса на внедряване и да осигурите последователни издания. Използвайте Azure DevOps или други CI/CD инструменти за изграждане, тестване и внедряване на вашите функции.
• Проектирайте за мащабиране: Проектирайте вашите функции да се мащабират хоризонтално, за да обработват голям обем от събития. Използвайте плана Azure Functions Premium за предвидима производителност и мащабиране.
• Обмислете глобално разпространение: Внедрете вашите приложения за функции в множество региони, за да подобрите латентността и наличността за потребителите по целия свят. Използвайте Azure Traffic Manager или Azure Front Door, за да насочвате трафика към най-близкия регион.
• Обработвайте правилно часовите зони: Когато работите с данни, чувствителни към времето, уверете се, че обработвате часовите зони правилно. Използвайте UTC време за съхранение и обработка на данни и го конвертирайте в местни часови зони за целите на показване.
• Локализирайте вашето съдържание: Ако вашата функция генерира изход, който се показва на потребителите, локализирайте съдържанието, за да поддържате множество езици и култури. Използвайте Azure Cognitive Services Translator за динамичен превод на текст.
• Местоживеене на данните (Data Residency): Вземете предвид изискванията за местоживеене на данните, когато избирате регионите на Azure за внедряване на вашите функции. Някои държави имат разпоредби, които изискват данните да се съхраняват в рамките на техните граници.

Устойчиви функции (Durable Functions): Оркестриране на сложни работни потоци

Устойчивите функции (Durable Functions) са разширение на Azure Functions, което ви позволява да пишете състояниеви функции (stateful functions) в безсървърна изчислителна среда. То ви позволява да дефинирате работни потоци като код и да оркестрирате сложни задачи, които изискват дълготрайни операции, човешка намеса или обработка на външни събития.

Ключовите характеристики на Durable Functions включват:

• Функции за оркестрация: Дефинирайте работни потоци като код с помощта на функции за оркестрация. Тези функции могат да извикват други функции, да създават таймери, да чакат външни събития и да управляват състоянието.
• Функции за дейности: Внедрете индивидуални задачи в рамките на работен поток с помощта на функции за дейности. Тези функции са безсъстояниеви и могат да се мащабират независимо.
• Функции за обекти (Entity Functions): Управлявайте състоянието за отделни обекти с помощта на функции за обекти. Тези функции могат да се използват за внедряване на броячи, колички за пазаруване или други състояниеви обекти.
• Устойчиви таймери: Създавайте устойчиви таймери, които могат да задействат събития в определени моменти. Тези таймери са постоянни и могат да оцелеят при рестартиране на функции.
• Външни събития: Изчакайте настъпването на външни събития, преди да продължите работния поток. Това ви позволява да се интегрирате с външни системи и да обработвате човешка намеса.

Устойчивите функции са идеални за изграждане на сложни работни потоци като обработка на поръчки, потоци за одобрение и дълготрайни пакетни задания.

Съображения за сигурност при Azure Functions

Осигуряването на сигурността на Azure Functions е от решаващо значение за защитата на вашите данни и предотвратяването на неоторизиран достъп. Ето някои важни съображения за сигурност:

• Удостоверяване: Използвайте удостоверяване, за да проверите самоличността на потребителите или приложенията, които имат достъп до вашите функции. Azure Functions поддържа различни методи за удостоверяване, включително Azure Active Directory (Azure AD), API ключове и Easy Auth.
• Оторизация: Използвайте оторизация, за да контролирате достъпа до вашите функции въз основа на потребителски роли или разрешения. Azure Functions поддържа контрол на достъпа, базиран на роли (RBAC) и персонализирана логика за оторизация.
• Сигурна конфигурация: Съхранявайте чувствителни конфигурационни данни, като API ключове и низове за връзка, в Azure Key Vault. Избягвайте съхраняването на тайни директно в кода на вашата функция или в конфигурационни файлове.
• Мрежова сигурност: Ограничете мрежовия достъп до вашите функции с помощта на мрежови групи за сигурност (NSG) и Azure Firewall. Уверете се, че само оторизиран трафик може да достъпва вашите функции.
• Валидиране на входните данни: Валидирайте всички входни данни, за да предотвратите атаки чрез инжектиране и други уязвимости в сигурността. Използвайте техники за валидиране на входа, за да се уверите, че данните са в очаквания формат и обхват.
• Управление на зависимостите: Поддържайте зависимостите на вашите функции актуални, за да отстранявате уязвимости в сигурността. Използвайте инструменти за управление на зависимостите, за да проследявате и управлявате зависимостите на вашите функции.
• Регистриране и наблюдение: Активирайте регистриране и наблюдение, за да откривате и реагирате на инциденти със сигурността. Използвайте Azure Monitor и Azure Security Center, за да наблюдавате вашите функции за подозрителна дейност.
• Преглед на кода: Провеждайте редовни прегледи на кода, за да идентифицирате и отстранявате уязвимости в сигурността в кода на вашата функция.
• Съответствие: Уверете се, че вашите функции отговарят на съответните стандарти и разпоредби за сигурност, като GDPR, HIPAA и PCI DSS.

Ценови модел на Azure Functions

Azure Functions предлага два основни ценови модела:

• План „Consumption“ (Консумация): Планът за консумация е модел „плащане при употреба“, при който плащате само за изчислителното време, консумирано от вашите функции. Azure автоматично мащабира ресурсите според търсенето. Това е най-рентабилният вариант за приложения с периодични или непредсказуеми натоварвания.
• План „Premium“: Премиум планът предоставя специализирани ресурси и по-предвидима производителност. Плащате за фиксиран брой виртуални процесори (vCores) и памет. Това е добър вариант за приложения с високи изисквания за производителност или предвидими натоварвания. Той също така предлага функции като интеграция с VNet за повишена сигурност.

Изборът на правилния ценови модел зависи от изискванията и моделите на използване на вашето приложение. Вземете предвид следните фактори, когато вземате решение:

• Натоварване: Вашето натоварване е периодично, предвидимо или постоянно?
• Производителност: Какви са вашите изисквания за производителност? Нуждаете ли се от специализирани ресурси?
• Цена: Какъв е вашият бюджет? Колко сте готови да платите за производителност и мащабируемост?

Заключение

Azure Functions предоставя мощна и гъвкава платформа за изграждане на приложения, управлявани от събития. Нейната безсървърна архитектура, ценообразуването „плащане при употреба“ и безпроблемната интеграция с услугите на Azure я правят идеален избор за модерно разработване на приложения. Като разбирате основните концепции, най-добрите практики и случаите на употреба на Azure Functions, можете да изграждате мащабируеми, рентабилни и силно отзивчиви приложения за глобални решения. Независимо дали изграждате уеб API, обработвате потоци от данни или оркестрирате сложни работни потоци, Azure Functions може да ви помогне да ускорите процеса на разработка и да предоставите иновативни решения на вашите клиенти по целия свят. Прегърнете силата на компютърните технологии, управлявани от събития, с Azure Functions и отключете пълния потенциал на вашите приложения.