Esiliidese serverivaba funktsiooni külmkäivituse leevendamine: soojendusstrateegia

Serverivabad funktsioonid pakuvad esiliidese arendajatele arvukalt eeliseid, sealhulgas skaleeritavust, kuluefektiivsust ja vähenenud operatiivset koormust. Levinud väljakutseks on aga "külmkäivitus". See toimub siis, kui funktsiooni pole hiljuti käivitatud ja pilveteenuse pakkuja peab enne funktsiooni päringule vastamist ressursse eraldama. See viivitus võib oluliselt mõjutada kasutajakogemust, eriti kriitiliste esiliidese rakenduste puhul.

Külmkäivituste mõistmine

Külmkäivitus on aeg, mis kulub serverivabal funktsioonil initsialiseerimiseks ja päringute käsitlemise alustamiseks pärast tegevusetusperioodi. See hõlmab:

• Käivituskeskkonna ettevalmistamine: Pilveteenuse pakkuja peab eraldama ressursse nagu protsessor, mälu ja salvestusruum.
• Funktsiooni koodi allalaadimine: Funktsiooni koodipakett laaditakse alla salvestusruumist.
• Käitusaja initsialiseerimine: Käivitatakse vajalik käitusaegne keskkond (nt Node.js, Python).
• Initsialiseerimiskoodi käivitamine: Kood, mis töötab enne funktsiooni käsitlejat (nt sõltuvuste laadimine, andmebaasiühenduste loomine).

Külmkäivituse kestus võib varieeruda sõltuvalt sellistest teguritest nagu funktsiooni suurus, käituskeskkond, pilveteenuse pakkuja ja piirkond, kus funktsioon on kasutusele võetud. Lihtsate funktsioonide puhul võib see olla mõnisada millisekundit. Keerukamate funktsioonide puhul, millel on suured sõltuvused, võib see olla mitu sekundit.

Külmkäivituste mõju esiliidese rakendustele

Külmkäivitused võivad esiliidese rakendusi negatiivselt mõjutada mitmel viisil:

• Aeglane esialgne lehe laadimisaeg: Kui funktsioon kutsutakse välja esialgse lehe laadimise ajal, võib külmkäivituse viivitus oluliselt pikendada aega, mis kulub lehe interaktiivseks muutumiseks.
• Halb kasutajakogemus: Kasutajad võivad tajuda rakendust mitte reageerivana või aeglasena, mis põhjustab frustratsiooni ja loobumist.
• Vähenenud konversioonimäärad: E-kaubanduse rakendustes võivad aeglased vastuseajad viia madalamate konversioonimääradeni.
• SEO mõju: Otsingumootorid peavad lehe laadimiskiirust järjestusteguriks. Aeglased laadimisajad võivad negatiivselt mõjutada otsingumootoritele optimeerimist (SEO).

Kujutage ette globaalset e-kaubanduse platvormi. Kui Jaapanis asuv kasutaja külastab veebisaiti ja tooteandmete kuvamise eest vastutav oluline serverivaba funktsioon kogeb külmkäivitust, kogeb see kasutaja olulist viivitust võrreldes kasutajaga, kes külastab saiti mõni minut hiljem. See ebakõla võib tekitada halva mulje saidi usaldusväärsusest ja jõudlusest.

Soojendusstrateegiad: funktsioonide valmis hoidmine

Kõige tõhusam viis külmkäivituste leevendamiseks on soojendusstrateegia rakendamine. See hõlmab funktsiooni perioodilist väljakutsumist, et hoida see aktiivsena ja takistada pilveteenuse pakkujal selle ressursside vabastamist. Kasutada saab mitmeid soojendusstrateegiaid, millest igaühel on oma kompromissid.

1. Ajastatud väljakutse

See on kõige levinum ja lihtsam lähenemisviis. Loote ajastatud sündmuse (nt cron-töö või CloudWatchi sündmus), mis kutsub funktsiooni välja regulaarsete ajavahemike järel. See hoiab funktsiooni eksemplari elus ja valmis vastama reaalsetele kasutajapäringutele.

Rakendamine:

Enamik pilveteenuse pakkujaid pakub mehhanisme sündmuste ajastamiseks. Näiteks:

• AWS: Saate kasutada CloudWatch Eventsi (nüüd EventBridge), et käivitada Lambda funktsioon ajakava alusel.
• Azure: Saate kasutada Azure Timer Triggerit, et kutsuda välja Azure'i funktsioon ajakava alusel.
• Google Cloud: Saate kasutada Cloud Schedulerit, et kutsuda välja Cloud Function ajakava alusel.
• Vercel/Netlify: Nendel platvormidel on sageli sisseehitatud cron-tööde või ajastamise funktsioonid või integratsioonid kolmandate osapoolte ajastamisteenustega.

Näide (AWS CloudWatch Events):

Saate konfigureerida CloudWatch Eventi reegli, mis käivitab teie Lambda funktsiooni iga 5 minuti järel. See tagab, et funktsioon püsib aktiivne ja valmis päringuid käsitlema.

            # Example CloudWatch Event rule (using AWS CLI)
aws events put-rule --name MyWarmUpRule --schedule-expression 'rate(5 minutes)' --state ENABLED
aws events put-targets --rule MyWarmUpRule --targets '[{"Id":"1","Arn":"arn:aws:lambda:us-east-1:123456789012:function:MyFunction"}]'

            

              
                Copy
              
            
          

Kaalutlused:

• Sagedus: Optimaalne väljakutsesagedus sõltub funktsiooni kasutusmustritest ja pilveteenuse pakkuja külmkäivituse käitumisest. Katsetage, et leida tasakaal külmkäivituste vähendamise ja tarbetute väljakutsete minimeerimise vahel (mis võivad kulusid suurendada). Hea lähtepunkt on iga 5–15 minuti järel.
• Andmekoormus (Payload): Soojendusväljakutse võib sisaldada minimaalset andmekoormust või realistlikku andmekoormust, mis simuleerib tüüpilist kasutajapäringut. Realistliku andmekoormuse kasutamine aitab tagada, et kõik vajalikud sõltuvused laaditakse ja initsialiseeritakse soojenduse ajal.
• Vigade käsitlemine: Rakendage korrektne vigade käsitlemine, et tagada soojendusfunktsiooni vaikne ebaõnnestumine. Jälgige funktsiooni logisid vigade suhtes ja võtke vajadusel parandusmeetmeid.

2. Samaaegne käivitamine

Selle asemel, et tugineda ainult ajastatud väljakutsetele, saate konfigureerida oma funktsiooni käsitlema mitut samaaegset käivitamist. See suurendab tõenäosust, et funktsiooni eksemplar on saadaval sissetulevate päringute käsitlemiseks ilma külmkäivituseta.

Rakendamine:

Enamik pilveteenuse pakkujaid võimaldab teil konfigureerida funktsiooni maksimaalset samaaegsete käivituste arvu.

• AWS: Saate konfigureerida Lambda funktsiooni reserveeritud samaaegsuse.
• Azure: Saate konfigureerida Azure'i funktsioonirakenduse maksimaalse eksemplaride arvu.
• Google Cloud: Saate konfigureerida Cloud Functioni maksimaalse eksemplaride arvu.

Kaalutlused:

• Kulu: Samaaegsuse piirangu suurendamine võib suurendada kulusid, kuna pilveteenuse pakkuja eraldab rohkem ressursse potentsiaalsete samaaegsete käivituste käsitlemiseks. Jälgige hoolikalt oma funktsiooni ressursikasutust ja kohandage samaaegsuse piirangut vastavalt.
• Andmebaasiühendused: Kui teie funktsioon suhtleb andmebaasiga, veenduge, et andmebaasiühenduste kogum (connection pool) on konfigureeritud suurenenud samaaegsuse käsitlemiseks. Vastasel juhul võite kokku puutuda ühendusvigadega.
• Idempotentsus: Veenduge, et teie funktsioon on idempotentne, eriti kui see teostab kirjutamisoperatsioone. Samaaegsus võib suurendada soovimatute kõrvalmõjude riski, kui funktsioon pole loodud sama päringu mitme käivitamise käsitlemiseks.

3. Provisioneeritud samaaegsus (AWS Lambda)

AWS Lambda pakub funktsiooni nimega "Provisioneeritud samaaegsus", mis võimaldab teil eelnevalt initsialiseerida kindlaksmääratud arvu funktsiooni eksemplare. See välistab külmkäivitused täielikult, kuna eksemplarid on alati valmis päringuid käsitlema.

Rakendamine:

Saate konfigureerida provisioneeritud samaaegsuse AWS-i halduskonsooli, AWS CLI või infrastruktuur-kui-kood tööriistade, nagu Terraform või CloudFormation, abil.

            # Example AWS CLI command to configure provisioned concurrency
aws lambda put-provisioned-concurrency-config --function-name MyFunction --provisioned-concurrent-executions 5

            

              
                Copy
              
            
          

Kaalutlused:

• Kulu: Provisioneeritud samaaegsus on kallim kui nõudmisel käivitamine, kuna maksate eelnevalt initsialiseeritud eksemplaride eest ka siis, kui need on jõude.
• Skaleerimine: Kuigi provisioneeritud samaaegsus välistab külmkäivitused, ei skaleeri see automaatselt üle konfigureeritud eksemplaride arvu. Võimalik, et peate kasutama automaatskaleerimist, et dünaamiliselt kohandada provisioneeritud samaaegsust vastavalt liikluse mustritele.
• Kasutusjuhud: Provisioneeritud samaaegsus sobib kõige paremini funktsioonidele, mis nõuavad püsivalt madalat latentsust ja mida sageli välja kutsutakse. Näiteks kriitilised API otspunktid või reaalajas andmetöötlusfunktsioonid.

4. Püsiühendused (Keep-Alive Connections)

Kui teie funktsioon suhtleb väliste teenustega (nt andmebaasid, API-d), võib ühenduse loomine olla oluline panus külmkäivituse latentsusesse. Püsiühenduste kasutamine aitab seda lisakulu vähendada.

Rakendamine:

Konfigureerige oma HTTP-kliendid ja andmebaasiühendused kasutama püsiühendusi. See võimaldab funktsioonil taaskasutada olemasolevaid ühendusi, selle asemel et luua iga päringu jaoks uus ühendus.

Näide (Node.js koos `http` mooduliga):

            const http = require('http');

const agent = new http.Agent({ keepAlive: true });

function callExternalService() {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    http.get({ hostname: 'example.com', port: 80, path: '/', agent: agent }, (res) => {
      let data = '';
      res.on('data', (chunk) => {
        data += chunk;
      });
      res.on('end', () => {
        resolve(data);
      });
    }).on('error', (err) => {
      reject(err);
    });
  });
}

            

              
                Copy
              
            
          

Kaalutlused:

• Ühenduspiirangud: Olge teadlik väliste teenuste ühenduspiirangutest, millega suhtlete. Veenduge, et teie funktsioon ei ületaks neid piiranguid.
• Ühenduste kogum (Connection pooling): Kasutage ühenduste kogumit püsiühenduste tõhusaks haldamiseks.
• Aegumisseaded: Konfigureerige püsiühendustele sobivad aegumisseaded, et vältida nende vananemist.

5. Optimeeritud kood ja sõltuvused

Teie funktsiooni koodi ja sõltuvuste suurus ning keerukus võivad oluliselt mõjutada külmkäivituse aegu. Koodi ja sõltuvuste optimeerimine aitab vähendada külmkäivituse kestust.

Rakendamine:

• Minimeerige sõltuvusi: Kaasake ainult need sõltuvused, mis on funktsiooni toimimiseks rangelt vajalikud. Eemaldage kõik kasutamata sõltuvused.
• Kasutage "tree shaking" meetodit: Kasutage "tree shaking" meetodit, et eemaldada oma sõltuvustest kasutamata kood. See võib oluliselt vähendada funktsiooni koodipaketi suurust.
• Optimeerige koodi: Kirjutage tõhusat koodi, mis minimeerib ressursikasutust. Vältige tarbetuid arvutusi või võrgupäringuid.
• Laadige laisalt (Lazy loading): Laadige sõltuvusi või ressursse ainult siis, kui neid vaja on, selle asemel et laadida need funktsiooni initsialiseerimise ajal ette.
• Kasutage väiksemat käitusaega: Võimalusel kasutage kergemat käituskeskkonda. Näiteks Node.js on lihtsate funktsioonide jaoks sageli kiirem kui Python.

Näide (Node.js koos Webpackiga):

Webpacki saab kasutada koodi ja sõltuvuste komplekteerimiseks ning "tree shaking" meetodi rakendamiseks kasutamata koodi eemaldamiseks.

            // webpack.config.js
module.exports = {
  entry: './src/index.js',
  output: {
    filename: 'bundle.js',
    path: path.resolve(__dirname, 'dist'),
  },
  mode: 'production',
};

            

              
                Copy
              
            
          

Kaalutlused:

• Ehitusprotsess: Koodi ja sõltuvuste optimeerimine võib suurendada ehitusprotsessi keerukust. Veenduge, et teil on robustne ehitustorustik, mis automatiseerib need optimeerimised.
• Testimine: Testige oma funktsiooni põhjalikult pärast koodi või sõltuvuste optimeerimist, et tagada selle korrektne toimimine.

6. Konteineriseerimine (nt AWS Lambda konteinerpiltidega)

Pilveteenuse pakkujad toetavad üha enam konteinerpilte serverivabade funktsioonide kasutuselevõtu meetodina. Konteineriseerimine võib anda rohkem kontrolli käivituskeskkonna üle ja potentsiaalselt vähendada külmkäivituse aegu, ehitades ja vahemällu salvestades funktsiooni sõltuvused ette.

Rakendamine:

Ehitage konteinerpilt, mis sisaldab teie funktsiooni koodi, sõltuvusi ja käituskeskkonda. Laadige pilt üles konteineriregistrisse (nt Amazon ECR, Docker Hub) ja konfigureerige oma funktsioon seda pilti kasutama.

Näide (AWS Lambda konteinerpildiga):

            # Dockerfile
FROM public.ecr.aws/lambda/nodejs:16

COPY package*.json ./
RUN npm install

COPY . .

CMD ["app.handler"]

            

              
                Copy