Bezserveru arhitektūra: visaptverošs ceļvedis par priekšrocībām, trūkumiem un lietošanas gadījumiem

Bezserveru arhitektūra ir kļuvusi par revolucionāru jauninājumu mākoņskaitļošanas jomā, solot uzlabotu mērogojamību, samazinātas darbības izmaksas un rentabilitāti. Šī arhitektūras pieeja ļauj izstrādātājiem koncentrēties tikai uz koda rakstīšanu, neuztraucoties par pamatā esošās infrastruktūras pārvaldību. Tomēr, kā jebkura tehnoloģija, bezserveru risinājums nav universāls un tam ir savi izaicinājumi. Šis visaptverošais ceļvedis pēta bezserveru arhitektūras priekšrocības, trūkumus un izplatītākos lietošanas gadījumus, sniedzot līdzsvarotu skatījumu organizācijām, kas apsver tās ieviešanu.

Kas ir bezserveru arhitektūra?

Neskatoties uz nosaukumu, bezserveru nenozīmē, ka serveri vairs nav iesaistīti. Drīzāk tas nozīmē, ka mākoņpakalpojumu sniedzējs (piemēram, Amazon Web Services, Microsoft Azure, Google Cloud Platform) pilnībā pārvalda infrastruktūru, ieskaitot serverus, operētājsistēmas un mērogošanu. Izstrādātāji izvieto savu kodu kā funkcijas vai mikropakalpojumus, kas tiek izpildīti, reaģējot uz konkrētiem notikumiem. Šis modelis bieži tiek saukts par "funkcija kā pakalpojums" (Function as a Service — FaaS) vai "aizmugursistēma kā pakalpojums" (Backend as a Service — BaaS).

Galvenās bezserveru arhitektūras iezīmes ir:

• Nav serveru pārvaldības: Izstrādātājiem nav nepieciešams nodrošināt, konfigurēt vai pārvaldīt serverus. Mākoņpakalpojumu sniedzējs veic visus ar infrastruktūru saistītos uzdevumus.
• Automātiska mērogošana: Platforma automātiski mērogo resursus atbilstoši pieprasījumam, nodrošinot optimālu veiktspēju bez manuālas iejaukšanās.
• Maksa par lietošanu: Lietotājiem tiek iekasēta maksa tikai par faktisko skaitļošanas laiku, ko patērē viņu funkcijas vai pakalpojumi.
• Uz notikumiem balstīta: Bezserveru funkcijas tiek aktivizētas ar notikumiem, piemēram, HTTP pieprasījumiem, datubāzes atjauninājumiem vai ziņojumiem no rindas.

Bezserveru arhitektūras priekšrocības

Bezserveru arhitektūra piedāvā vairākas priekšrocības, kas var sniegt ievērojamu labumu jebkura lieluma organizācijām:

1. Samazinātas darbības izmaksas

Viena no nozīmīgākajām bezserveru arhitektūras priekšrocībām ir darbības izmaksu samazināšana. Izstrādātāji tiek atbrīvoti no serveru pārvaldības, operētājsistēmu ielāpu uzstādīšanas un infrastruktūras konfigurēšanas. Tas ļauj viņiem koncentrēties uz augstas kvalitātes koda rakstīšanu un ātrāku biznesa vērtības nodrošināšanu. Arī DevOps komandas var pārorientēt savu uzmanību no infrastruktūras pārvaldības uz stratēģiskākām iniciatīvām, piemēram, automatizāciju un drošību.

Piemērs: Globāls e-komercijas uzņēmums Singapūrā iepriekš tērēja ievērojamu laiku un resursus, pārvaldot savus tīmekļa serverus. Pārejot uz bezserveru arhitektūru, izmantojot AWS Lambda un API Gateway, viņi spēja novērst serveru pārvaldības uzdevumus un samazināt savas darbības izmaksas par 40%.

2. Uzlabota mērogojamība

Bezserveru platformas nodrošina automātiskas mērogošanas iespējas, garantējot, ka lietotnes spēj tikt galā ar mainīgām slodzēm bez manuālas iejaukšanās. Platforma automātiski nodrošina un mērogo resursus atbilstoši pieprasījumam, ļaujot lietotnēm nevainojami apstrādāt trafika vai apstrādes prasību pieaugumu.

Piemērs: Ziņu aģentūra Londonā saskaras ar ievērojamu trafika pieaugumu svarīgu ziņu notikumu laikā. Izmantojot bezserveru arhitektūru savam satura piegādes tīklam (CDN), tā var automātiski mērogot resursus, lai apstrādātu palielināto pieprasījumu, nesaskaroties ar veiktspējas pasliktināšanos.

3. Izmaksu optimizācija

Bezserveru arhitektūras "maksa par lietošanu" cenu modelis var radīt ievērojamus izmaksu ietaupījumus. Organizācijām tiek iekasēta maksa tikai par faktisko skaitļošanas laiku, ko patērē to funkcijas vai pakalpojumi, tādējādi novēršot nepieciešamību maksāt par dīkstāvē esošiem resursiem. Tas var būt īpaši izdevīgi lietotnēm ar mainīgu slodzi vai tām, kuras tiek izmantotas reti.

Piemērs: Labdarības organizācija Indijā izmanto bezserveru funkciju, lai apstrādātu ziedojumus, kas saņemti caur tās vietni. Maksa tiek iekasēta tikai par skaitļošanas laiku, kas izmantots katra ziedojuma apstrādei, tādējādi radot ievērojamus izmaksu ietaupījumus salīdzinājumā ar tradicionālu serveru risinājumu.

4. Ātrāks nonākšanas laiks tirgū

Bezserveru arhitektūra var paātrināt izstrādes un izvietošanas procesu, ļaujot organizācijām ātrāk laist tirgū jaunus produktus un funkcijas. Samazinātās darbības izmaksas un vienkāršotais izvietošanas process ļauj izstrādātājiem koncentrēties uz koda rakstīšanu un ātrām iterācijām.

Piemērs: FinTech jaunuzņēmums Berlīnē spēja palaist jaunu mobilās bankas lietotni tikai trīs mēnešu laikā, izmantojot bezserveru arhitektūru. Samazinātais izstrādes laiks ļāva viņiem iegūt konkurences priekšrocības un ātri iekarot tirgus daļu.

5. Uzlabota kļūmju tolerance

Bezserveru platformas ir izstrādātas tā, lai būtu ļoti noturīgas pret kļūmēm. Funkcijas parasti tiek izvietotas vairākās pieejamības zonās, nodrošinot, ka lietotnes paliek pieejamas pat tad, ja vienā zonā rodas pārtraukums. Platforma automātiski apstrādā kļūdu noteikšanu un atkopšanu, samazinot dīkstāves laiku un nodrošinot biznesa nepārtrauktību.

Piemērs: Loģistikas uzņēmums Austrālijā izmanto bezserveru arhitektūru, lai reāllaikā izsekotu sūtījumus. Platformas kļūmju tolerance nodrošina, ka sūtījumu izsekošanas dati paliek pieejami pat infrastruktūras kļūmju gadījumā.

Bezserveru arhitektūras trūkumi

Lai gan bezserveru arhitektūra piedāvā daudzas priekšrocības, tai ir arī daži trūkumi, kas organizācijām būtu jāņem vērā:

1. Aukstie starti

Aukstie starti notiek, kad bezserveru funkcija tiek izsaukta pēc neaktivitātes perioda. Platformai ir jāpiešķir resursi un jāinicializē funkcija, kas var izraisīt izpildes aizkavi. Šī aizkave var būt pamanāma lietotnēm, kas ir jutīgas pret latentumu.

Mazināšanas stratēģijas:

• Uzturēšanas mehānismi: Periodiski "pingojiet" funkciju, lai uzturētu to "siltu".
• Nodrošinātā vienlaicība: Iepriekš piešķiriet resursus funkcijai, lai samazinātu aukstā starta laiku (pieejams dažās platformās, piemēram, AWS Lambda).
• Optimizējiet funkcijas lielumu: Samaziniet funkcijas izvietošanas pakotnes lielumu, lai samazinātu inicializācijas laiku.

2. Atkļūdošanas un uzraudzības izaicinājumi

Bezserveru lietotņu atkļūdošana un uzraudzība var būt sarežģītāka nekā tradicionālajām lietotnēm. Bezserveru arhitektūras sadalītā daba apgrūtina pieprasījumu izsekošanu un veiktspējas vājo vietu identificēšanu. Tradicionālie atkļūdošanas rīki var nebūt piemēroti bezserveru vidēm.

Mazināšanas stratēģijas:

• Izmantojiet specializētus uzraudzības rīkus: Izmantojiet rīkus, kas paredzēti bezserveru vidēm, lai nodrošinātu redzamību funkciju izpildē un veiktspējā (piem., Datadog, New Relic, Lumigo).
• Ieviesiet robustu reģistrēšanu: Reģistrējiet attiecīgo informāciju funkcijās, lai palīdzētu atkļūdošanā un problēmu novēršanā.
• Izmantojiet sadalīto izsekošanu: Ieviesiet sadalīto izsekošanu, lai izsekotu pieprasījumus starp vairākām funkcijām un pakalpojumiem.

3. Piesaiste piegādātājam

Bezserveru platformas parasti ir specifiskas konkrētam piegādātājam, kas var novest pie piesaistes piegādātājam. Lietotņu migrēšana no vienas bezserveru platformas uz citu var būt sarežģīts un laikietilpīgs process. Ir svarīgi rūpīgi izvēlēties piegādātāju un apsvērt pārnesamības iespējas.

Mazināšanas stratēģijas:

• Izmantojiet no piegādātāja neatkarīgas abstrakcijas: Izstrādājiet lietotnes, izmantojot no piegādātāja neatkarīgas abstrakcijas, lai samazinātu atkarību no konkrētām bezserveru platformām.
• Apsveriet konteinerizāciju: Konteinerizējiet funkcijas, lai atvieglotu migrāciju starp dažādām platformām.
• Pieņemiet atvērtā koda bezserveru ietvarus: Izpētiet atvērtā koda bezserveru ietvarus, kas nodrošina pārnesamību starp dažādiem mākoņpakalpojumu sniedzējiem (piem., Knative, Kubeless).

4. Drošības apsvērumi

Bezserveru lietotnes rada jaunus drošības apsvērumus. Funkciju drošināšana un atļauju pārvaldība var būt sarežģīta. Ir svarīgi ievērot drošības labāko praksi un ieviest robustas drošības kontroles, lai aizsargātu bezserveru lietotnes no ievainojamībām.

Mazināšanas stratēģijas:

• Piemērojiet minimālo privilēģiju principu: Piešķiriet funkcijām tikai tās atļaujas, kas nepieciešamas to uzdevumu veikšanai.
• Ieviesiet ievades validāciju: Validējiet visus ievaddatus, lai novērstu injekcijas uzbrukumus.
• Izmantojiet drošas kodēšanas prakses: Ievērojiet drošas kodēšanas prakses, lai izvairītos no izplatītām ievainojamībām.
• Regulāri skenējiet ievainojamības: Skenējiet funkcijas, lai atklātu ievainojamības, izmantojot automatizētus drošības rīkus.

5. Ierobežota kontrole pār infrastruktūru

Lai gan serveru pārvaldības trūkums ir priekšrocība, tas nozīmē arī ierobežotu kontroli pār pamatā esošo infrastruktūru. Organizācijas var nespēt pielāgot vidi specifiskām prasībām. Tas var būt ierobežojums lietotnēm, kurām nepieciešama smalka kontrole pār infrastruktūru.

Mazināšanas stratēģijas:

• Novērtējiet platformas iespējas: Rūpīgi izvērtējiet dažādu bezserveru platformu iespējas, lai nodrošinātu, ka tās atbilst jūsu lietotnes prasībām.
• Izmantojiet konfigurācijas opcijas: Izmantojiet pieejamās konfigurācijas opcijas, lai pēc iespējas pielāgotu vidi.
• Apsveriet hibrīda pieejas: Apvienojiet bezserveru komponentus ar tradicionālo infrastruktūru, lai apmierinātu specifiskas vajadzības.

Izplatītākie bezserveru arhitektūras lietošanas gadījumi

Bezserveru arhitektūra ir labi piemērota dažādiem lietošanas gadījumiem, tostarp:

• Tīmekļa lietotnes: Dinamisku tīmekļa lietotņu veidošana ar bezserveru aizmugursistēmām.
• Mobilās aizmugursistēmas: Mērogojamu un rentablu aizmugursistēmu izveide mobilajām lietotnēm.
• API vārtejas: API vārteju ieviešana, lai pārvaldītu un nodrošinātu API.
• Datu apstrāde: Lielu datu kopu apstrāde un ETL (Extract, Transform, Load) operāciju veikšana.
• Uz notikumiem balstītas lietotnes: Lietotņu veidošana, kas reaģē uz reāllaika notikumiem, piemēram, IoT datu plūsmām.
• Tērzēšanas boti: Sarunu saskarņu izstrāde, izmantojot bezserveru funkcijas.
• Attēlu un video apstrāde: Multivides satura apstrāde, izmantojot bezserveru funkcijas.

Lietošanas piemēri no visas pasaules:

• Finanšu pakalpojumi (Japāna): Liela Japānas banka izmanto bezserveru arhitektūru, lai apstrādātu kredītu pieteikumus, uzlabojot efektivitāti un samazinot apstrādes laiku.
• Veselības aprūpe (ASV): Veselības aprūpes sniedzējs izmanto bezserveru funkcijas, lai analizētu pacientu datus, nodrošinot personalizētus ārstēšanas plānus.
• Mazumtirdzniecība (Brazīlija): Mazumtirdzniecības uzņēmums izmanto bezserveru arhitektūru, lai pārvaldītu savu e-komercijas platformu, nodrošinot mērogojamību un uzticamību iepirkšanās sezonu pīķa laikā.
• Ražošana (Vācija): Ražošanas uzņēmums izmanto bezserveru funkcijas, lai uzraudzītu iekārtu veiktspēju un prognozētu apkopes vajadzības.
• Izglītība (Kanāda): Universitāte izmanto bezserveru arhitektūru, lai nodrošinātu studentiem tiešsaistes mācību resursus, mērogojot resursus atbilstoši pieprasījumam.

Pareizās bezserveru platformas izvēle

Ir pieejamas vairākas bezserveru platformas, katrai no tām ir savas stiprās un vājās puses. Dažas no populārākajām platformām ir:

• AWS Lambda (Amazon Web Services): plaši izmantots bezserveru skaitļošanas pakalpojums, kas atbalsta dažādas programmēšanas valodas.
• Azure Functions (Microsoft Azure): bezserveru skaitļošanas pakalpojums, kas nevainojami integrējas ar citiem Azure pakalpojumiem.
• Google Cloud Functions (Google Cloud Platform): bezserveru skaitļošanas pakalpojums, kas piedāvā globālu mērogojamību un integrāciju ar Google Cloud pakalpojumiem.
• IBM Cloud Functions (IBM Cloud): bezserveru skaitļošanas pakalpojums, kas balstīts uz Apache OpenWhisk, atvērtā koda bezserveru platformu.

Faktori, kas jāņem vērā, izvēloties bezserveru platformu:

• Programmēšanas valodu atbalsts: Pārliecinieties, ka platforma atbalsta jūsu izstrādes komandas izmantotās programmēšanas valodas.
• Integrācija ar citiem pakalpojumiem: Izvēlieties platformu, kas labi integrējas ar citiem mākoņpakalpojumiem, ko izmantojat.
• Cenu modelis: Salīdziniet dažādu platformu cenu modeļus, lai noteiktu visrentablāko variantu.
• Mērogojamība un veiktspēja: Novērtējiet platformas mērogojamības un veiktspējas īpašības.
• Drošības funkcijas: Novērtējiet platformas piedāvātās drošības funkcijas.
• Izstrādātāju rīki un atbalsts: Apsveriet izstrādātāju rīku un atbalsta resursu pieejamību.

Bezserveru izstrādes labākā prakse

Labākās prakses ievērošana ir būtiska, lai izveidotu veiksmīgas bezserveru lietotnes:

• Uzturiet funkcijas mazas un fokusētas: Izstrādājiet funkcijas, lai tās veiktu vienu, labi definētu uzdevumu.
• Izmantojiet asinhrono komunikāciju: Izmantojiet asinhronās komunikācijas modeļus, lai uzlabotu veiktspēju un mērogojamību.
• Ieviesiet idempotenci: Nodrošiniet, ka funkcijas ir idempotentas, lai apstrādātu atkārtotus mēģinājumus un novērstu datu bojājumus.
• Optimizējiet funkcijas lielumu: Samaziniet funkciju izvietošanas pakotņu lielumu, lai samazinātu aukstā starta laiku.
• Izmantojiet vides mainīgos: Glabājiet konfigurācijas datus vides mainīgajos, lai izvairītos no sensitīvas informācijas iekodēšanas.
• Ieviesiet pareizu kļūdu apstrādi: Ieviesiet robustu kļūdu apstrādi, lai novērstu neparedzētas kļūmes.
• Uzraugiet veiktspēju un drošību: Nepārtraukti uzraugiet bezserveru lietotņu veiktspēju un drošību.

Noslēgums

Bezserveru arhitektūra piedāvā pārliecinošu vērtību organizācijām, kas vēlas samazināt darbības izmaksas, uzlabot mērogojamību un optimizēt izmaksas. Tomēr ir svarīgi saprast trūkumus un potenciālos izaicinājumus pirms šīs arhitektūras pieejas pieņemšanas. Rūpīgi izvērtējot priekšrocības un trūkumus, izvēloties pareizo platformu un ievērojot labāko praksi, organizācijas var izmantot bezserveru arhitektūru, lai veidotu inovatīvas un mērogojamas lietotnes, kas veicina biznesa vērtību mūsdienu strauji mainīgajā tehnoloģiju ainavā. Mākoņtehnoloģijām turpinot attīstīties, bezserveru arhitektūrai neapšaubāmi būs arvien nozīmīgāka loma lietotņu izstrādes nākotnes veidošanā visā pasaulē.