Azure Functions: Kompleksowy przewodnik po przetwarzaniu sterowanym zdarzeniami

W dzisiejszym, gwałtownie zmieniającym się krajobrazie technologicznym, firmy nieustannie poszukują innowacyjnych sposobów na tworzenie i wdrażanie aplikacji, które są skalowalne, opłacalne i wysoce responsywne. Przetwarzanie sterowane zdarzeniami stało się potężnym paradygmatem odpowiadającym na te potrzeby, a Azure Functions dostarcza solidną platformę do wdrażania rozwiązań opartych na zdarzeniach. Ten kompleksowy przewodnik zagłębi się w świat Azure Functions, badając jego podstawowe koncepcje, korzyści, przypadki użycia i najlepsze praktyki tworzenia globalnych aplikacji.

Czym jest przetwarzanie sterowane zdarzeniami?

Przetwarzanie sterowane zdarzeniami to paradygmat programowania, w którym przepływ programu jest determinowany przez zdarzenia – działania lub wystąpienia – takie jak interakcje użytkownika, dane z czujników czy komunikaty z innych usług. Zamiast podążać za predefiniowaną sekwencją instrukcji, aplikacja sterowana zdarzeniami reaguje na zdarzenia w czasie rzeczywistym, wyzwalając określone działania lub procesy.

Kluczowe cechy przetwarzania sterowanego zdarzeniami to:

Komunikacja asynchroniczna: Usługi komunikują się ze sobą poprzez zdarzenia, bez blokowania czy oczekiwania na odpowiedzi.
Luźne powiązanie: Komponenty są niezależne i mogą być dodawane, usuwane lub modyfikowane bez wpływu na inne części systemu.
Skalowalność: Aplikacje mogą skalować się horyzontalnie, aby obsłużyć dużą liczbę zdarzeń.
Responsywność w czasie rzeczywistym: Aplikacje mogą reagować na zdarzenia niemal w czasie rzeczywistym, zapewniając płynne doświadczenie użytkownika.

Wprowadzenie do Azure Functions

Azure Functions to bezserwerowa usługa obliczeniowa dostarczana przez Microsoft Azure. Umożliwia deweloperom uruchamianie kodu na żądanie, bez zarządzania serwerami czy infrastrukturą. Funkcje są wyzwalane przez zdarzenia, takie jak żądania HTTP, komunikaty z kolejek czy zmiany w magazynach danych. To czyni je idealnymi do budowania aplikacji sterowanych zdarzeniami.

Kluczowe cechy Azure Functions to:

Architektura bezserwerowa: Brak potrzeby alokowania i zarządzania serwerami. Azure automatycznie skaluje zasoby w zależności od zapotrzebowania.
Cennik oparty na zużyciu: Płacisz tylko za czas obliczeniowy zużyty przez Twoje funkcje.
Wsparcie dla wielu języków: Azure Functions obsługuje różne języki programowania, w tym C#, Java, Python, JavaScript i PowerShell.
Integracja z usługami Azure: Bezproblemowa integracja z innymi usługami Azure, takimi jak Azure Storage, Azure Cosmos DB, Azure Event Hubs i Azure Logic Apps.
Wyzwalacze i powiązania: Uproszczony rozwój dzięki predefiniowanym wyzwalaczom (zdarzeniom uruchamiającym funkcję) i powiązaniom (deklaratywnemu sposobowi łączenia z innymi usługami Azure).

Korzyści z używania Azure Functions

Wykorzystanie Azure Functions oferuje wiele zalet przy tworzeniu nowoczesnych aplikacji:

Zwiększona zwinność: Szybkie cykle rozwoju i wdrażania pozwalają na błyskawiczne iteracje i krótszy czas wprowadzania produktu na rynek. Deweloperzy mogą skupić się na pisaniu kodu zamiast na zarządzaniu infrastrukturą.
Obniżone koszty: Model cenowy oparty na zużyciu optymalizuje wykorzystanie zasobów i minimalizuje wydatki operacyjne. Płacisz tylko wtedy, gdy Twoje funkcje działają.
Zwiększona skalowalność: Azure Functions automatycznie skaluje się, aby obsłużyć zmienne obciążenia, zapewniając optymalną wydajność i dostępność. Jest to kluczowe dla globalnych aplikacji, które doświadczają zróżnicowanego ruchu w różnych strefach czasowych.
Poprawiona wydajność: Architektura sterowana zdarzeniami umożliwia wydajne przetwarzanie zdarzeń, redukując opóźnienia i poprawiając responsywność.
Uproszczona integracja: Bezproblemowa integracja z usługami Azure i platformami firm trzecich upraszcza rozwój złożonych przepływów pracy.
Globalny zasięg: Wdrażaj swoje funkcje Azure globalnie, aby zapewnić niskie opóźnienia i wysoką dostępność dla użytkowników na całym świecie.

Podstawowe koncepcje: Wyzwalacze i powiązania

Zrozumienie wyzwalaczy i powiązań jest fundamentalne dla pracy z Azure Functions.

Wyzwalacze

Wyzwalacz (trigger) to element inicjujący wykonanie funkcji. Definiuje on zdarzenie, które powoduje uruchomienie funkcji. Azure Functions oferuje różnorodne wbudowane wyzwalacze, w tym:

Wyzwalacz HTTP: Uruchamia funkcję po otrzymaniu żądania HTTP. Idealny do budowania API i webhooków.
Wyzwalacz czasowy: Uruchamia funkcję według zdefiniowanego harmonogramu. Przydatny do uruchamiania zadań w tle lub zaplanowanych prac.
Wyzwalacz kolejki (Queue Trigger): Uruchamia funkcję, gdy do kolejki Azure Storage zostanie dodana wiadomość. Używany do asynchronicznego przetwarzania i oddzielania usług.
Wyzwalacz obiektów blob (Blob Trigger): Uruchamia funkcję, gdy obiekt blob zostanie dodany lub zaktualizowany w kontenerze Azure Storage. Przydatny do przetwarzania obrazów, wideo lub innych plików.
Wyzwalacz Event Hub: Uruchamia funkcję, gdy zdarzenie zostanie odebrane przez Azure Event Hub. Idealny do strumieniowania danych w czasie rzeczywistym i przetwarzania telemetrii.
Wyzwalacz Cosmos DB: Uruchamia funkcję, gdy dokument zostanie utworzony lub zaktualizowany w kolekcji Azure Cosmos DB. Przydatny do synchronizacji danych w czasie rzeczywistym i powiadomień o zdarzeniach.
Wyzwalacz Service Bus: Uruchamia funkcję po otrzymaniu wiadomości z kolejki lub tematu Azure Service Bus. Używany do komunikacji korporacyjnej i integracji.

Powiązania

Powiązania (bindings) zapewniają deklaratywny sposób łączenia funkcji z innymi usługami Azure lub zasobami zewnętrznymi. Upraszczają one proces odczytywania danych z tych zasobów lub zapisywania do nich danych, bez konieczności pisania standardowego kodu.

Azure Functions obsługuje szeroki zakres powiązań, w tym:

Powiązania wejściowe: Pozwalają na odczytywanie danych z zasobów zewnętrznych i udostępnianie ich funkcji. Przykłady obejmują odczytywanie danych z obiektów blob Azure Storage, dokumentów Azure Cosmos DB lub punktów końcowych HTTP.
Powiązania wyjściowe: Pozwalają na zapisywanie danych z funkcji do zasobów zewnętrznych. Przykłady obejmują zapisywanie danych do kolejek Azure Storage, kolekcji Azure Cosmos DB lub wysyłanie odpowiedzi HTTP.

Używając wyzwalaczy i powiązań, możesz skupić się na pisaniu podstawowej logiki swojej funkcji, podczas gdy Azure Functions zajmuje się podstawową infrastrukturą i szczegółami integracji.

Przypadki użycia dla Azure Functions

Azure Functions można używać do tworzenia szerokiej gamy aplikacji w różnych branżach. Oto kilka typowych przypadków użycia:

Web API: Tworzenie interfejsów API RESTful dla aplikacji internetowych i mobilnych. Wyzwalacz HTTP ułatwia udostępnianie funkcji jako punktów końcowych API. Na przykład globalna platforma e-commerce może używać Azure Functions do obsługi zapytań o wyszukiwanie produktów i przetwarzania zamówień.
Przetwarzanie danych: Przetwarzanie strumieni danych z różnych źródeł, takich jak urządzenia IoT, media społecznościowe czy pliki logów. Wyzwalacz Event Hub pozwala na przetwarzanie dużych ilości danych w czasie rzeczywistym. Wyobraź sobie globalną usługę monitorowania pogody używającą Azure Functions do analizy danych z czujników na stacjach pogodowych na całym świecie.
Mikrousługi sterowane zdarzeniami: Budowanie luźno powiązanych mikrousług, które komunikują się ze sobą poprzez zdarzenia. Wyzwalacze kolejki i Service Bus umożliwiają asynchroniczną komunikację między usługami. Międzynarodowa firma logistyczna mogłaby używać Azure Functions do orkiestracji procesów realizacji zamówień w różnych magazynach i u różnych przewoźników.
Zadania zaplanowane: Automatyzacja rutynowych zadań, takich jak tworzenie kopii zapasowych danych, generowanie raportów czy konserwacja systemu. Wyzwalacz czasowy pozwala na planowanie uruchamiania funkcji w określonych odstępach czasu. Międzynarodowa agencja marketingowa może używać Azure Functions do planowania kampanii e-mailowych i postów w mediach społecznościowych dla różnych stref czasowych.
Rozwiązania IoT: Przetwarzanie danych z urządzeń IoT i wyzwalanie akcji na podstawie zdarzeń w czasie rzeczywistym. Wyzwalacz IoT Hub pozwala na łączenie się z urządzeniami IoT i przetwarzanie danych telemetrycznych. Globalna firma zajmująca się inteligentnym rolnictwem mogłaby używać Azure Functions do monitorowania stanu upraw i automatyzacji systemów nawadniania na podstawie danych z czujników.
Chatboty: Budowanie inteligentnych chatbotów, które odpowiadają na zapytania użytkowników i automatyzują zadania. Zintegruj Azure Functions z Azure Bot Service, aby tworzyć doświadczenia konwersacyjne. Wielojęzyczny chatbot obsługi klienta może być zbudowany przy użyciu Azure Functions i różnych usług tłumaczeniowych.

Tworzenie Azure Functions: Przewodnik krok po kroku

Oto przewodnik krok po kroku dotyczący tworzenia Azure Functions:

Wybierz środowisko programistyczne: Możesz tworzyć Azure Functions za pomocą różnych narzędzi, w tym portalu Azure, Visual Studio, VS Code i Azure CLI. VS Code z rozszerzeniem Azure Functions jest popularnym wyborem do rozwoju lokalnego.
Utwórz nową aplikację funkcji (Function App): Aplikacja funkcji to kontener na jedną lub więcej funkcji. Utwórz nową aplikację funkcji w portalu Azure lub za pomocą Azure CLI. Rozważ wybór regionu, wybierając ten najbliższy Twojej głównej bazie użytkowników lub tam, gdzie znajdują się inne istotne zasoby Azure, aby zminimalizować opóźnienia.
Utwórz nową funkcję: Wybierz wyzwalacz i powiązanie dla swojej funkcji. Wyzwalacz definiuje zdarzenie, które uruchamia funkcję, a powiązania pozwalają na łączenie się z innymi usługami Azure.
Napisz swój kod: Napisz kod, który zostanie wykonany po wyzwoleniu funkcji. Użyj powiązań wejściowych, aby uzyskać dostęp do danych z zasobów zewnętrznych, a powiązań wyjściowych, aby zapisywać dane do zasobów zewnętrznych. Pamiętaj o eleganckiej obsłudze potencjalnych błędów i wyjątków.
Przetestuj swoją funkcję: Przetestuj swoją funkcję lokalnie za pomocą Azure Functions Core Tools. Pozwala to na debugowanie kodu i upewnienie się, że działa on zgodnie z oczekiwaniami przed wdrożeniem go na Azure. Użyj danych przykładowych reprezentujących globalne dane, których oczekujesz.
Wdróż swoją funkcję: Wdróż swoją funkcję na Azure za pomocą portalu Azure, Visual Studio, VS Code lub Azure CLI. Rozważ użycie slotów wdrożeniowych (deployment slots) do przygotowywania i testowania aktualizacji przed ich wydaniem do produkcji.
Monitoruj swoją funkcję: Monitoruj swoją funkcję za pomocą Azure Monitor. Pozwala to na śledzenie wydajności, identyfikowanie błędów i rozwiązywanie problemów. Skonfiguruj alerty, aby być powiadamianym o krytycznych zdarzeniach.

Najlepsze praktyki tworzenia globalnych funkcji Azure

Podczas tworzenia Azure Functions dla globalnych aplikacji, rozważ następujące najlepsze praktyki:

Wybierz odpowiedni wyzwalacz: Wybierz wyzwalacz, który najlepiej pasuje do Twojego przypadku użycia i rodzaju przetwarzanych zdarzeń.
Efektywnie używaj powiązań: Wykorzystaj powiązania, aby uprościć integrację z innymi usługami Azure i zasobami zewnętrznymi. Unikaj pisania standardowego kodu do łączenia się z tymi zasobami.
Optymalizuj pod kątem wydajności: Pisz wydajny kod, który minimalizuje czas wykonania i zużycie zasobów. Używaj operacji asynchronicznych i buforowania, aby poprawić wydajność. Rozważ użycie Durable Functions dla długotrwałych lub stanowych przepływów pracy.
Implementuj obsługę błędów: Zaimplementuj solidną obsługę błędów, aby elegancko obsługiwać wyjątki i zapobiegać awariom funkcji. Używaj bloków try-catch i logowania do śledzenia błędów i diagnozowania problemów.
Zabezpiecz swoje funkcje: Zabezpiecz swoje funkcje za pomocą mechanizmów uwierzytelniania i autoryzacji. Użyj Azure Active Directory (Azure AD) do kontrolowania dostępu do swoich funkcji.
Monitoruj i optymalizuj: Ciągle monitoruj swoje funkcje za pomocą Azure Monitor i optymalizuj ich wydajność na podstawie zebranych danych. Użyj Application Insights, aby uzyskać wgląd w zachowanie funkcji i zidentyfikować wąskie gardła.
Wdróż CI/CD: Zaimplementuj ciągłą integrację i ciągłe dostarczanie (CI/CD), aby zautomatyzować proces wdrażania i zapewnić spójne wydania. Użyj Azure DevOps lub innych narzędzi CI/CD do budowania, testowania i wdrażania swoich funkcji.
Projektuj z myślą o skalowaniu: Projektuj swoje funkcje tak, aby mogły skalować się horyzontalnie i obsługiwać dużą liczbę zdarzeń. Użyj planu Azure Functions Premium, aby uzyskać przewidywalną wydajność i skalowanie.
Rozważ globalną dystrybucję: Wdrażaj swoje aplikacje funkcji w wielu regionach, aby poprawić opóźnienia i dostępność dla użytkowników na całym świecie. Użyj Azure Traffic Manager lub Azure Front Door do kierowania ruchu do najbliższego regionu.
Prawidłowo obsługuj strefy czasowe: Pracując z danymi wrażliwymi na czas, upewnij się, że prawidłowo obsługujesz strefy czasowe. Używaj czasu UTC do przechowywania i przetwarzania danych, a następnie konwertuj na lokalne strefy czasowe do celów wyświetlania.
Lokalizuj swoją treść: Jeśli Twoja funkcja generuje dane wyjściowe wyświetlane użytkownikom, zlokalizuj treść, aby obsługiwać wiele języków i kultur. Użyj Azure Cognitive Services Translator do dynamicznego tłumaczenia tekstu.
Rezydencja danych: Rozważ wymagania dotyczące rezydencji danych przy wyborze regionów Azure do wdrożenia swoich funkcji. Niektóre kraje mają przepisy wymagające przechowywania danych w ich granicach.

Durable Functions: Orkiestracja złożonych przepływów pracy

Durable Functions to rozszerzenie Azure Functions, które pozwala pisać funkcje stanowe w bezserwerowym środowisku obliczeniowym. Umożliwia definiowanie przepływów pracy jako kod i orkiestrację złożonych zadań wymagających długotrwałych operacji, interakcji człowieka lub przetwarzania zdarzeń zewnętrznych.

Kluczowe cechy Durable Functions to:

Funkcje orkiestracji: Definiuj przepływy pracy jako kod za pomocą funkcji orkiestracji. Funkcje te mogą wywoływać inne funkcje, tworzyć liczniki czasu, czekać na zdarzenia zewnętrzne i zarządzać stanem.
Funkcje aktywności: Implementuj pojedyncze zadania w ramach przepływu pracy za pomocą funkcji aktywności. Te funkcje są bezstanowe i mogą być skalowane niezależnie.
Funkcje encji: Zarządzaj stanem dla poszczególnych encji za pomocą funkcji encji. Funkcje te mogą być używane do implementacji liczników, koszyków na zakupy lub innych obiektów stanowych.
Trwałe liczniki czasu: Twórz trwałe liczniki czasu, które mogą wyzwalać zdarzenia o określonych porach. Te liczniki są trwałe i mogą przetrwać restarty funkcji.
Zdarzenia zewnętrzne: Czekaj na wystąpienie zdarzeń zewnętrznych przed kontynuowaniem przepływu pracy. Pozwala to na integrację z systemami zewnętrznymi i obsługę interakcji z człowiekiem.

Durable Functions są idealne do budowania złożonych przepływów pracy, takich jak przetwarzanie zamówień, przepływy zatwierdzania i długotrwałe zadania wsadowe.

Kwestie bezpieczeństwa dla Azure Functions

Zabezpieczenie Azure Functions jest kluczowe dla ochrony danych i zapobiegania nieautoryzowanemu dostępowi. Oto kilka ważnych kwestii bezpieczeństwa:

Uwierzytelnianie: Używaj uwierzytelniania do weryfikacji tożsamości użytkowników lub aplikacji uzyskujących dostęp do Twoich funkcji. Azure Functions obsługuje różne metody uwierzytelniania, w tym Azure Active Directory (Azure AD), klucze API i Easy Auth.
Autoryzacja: Używaj autoryzacji do kontrolowania dostępu do swoich funkcji na podstawie ról użytkowników lub uprawnień. Azure Functions obsługuje kontrolę dostępu opartą na rolach (RBAC) i niestandardową logikę autoryzacji.
Bezpieczna konfiguracja: Przechowuj wrażliwe dane konfiguracyjne, takie jak klucze API i parametry połączenia, w Azure Key Vault. Unikaj przechowywania sekretów bezpośrednio w kodzie funkcji lub plikach konfiguracyjnych.
Bezpieczeństwo sieci: Ogranicz dostęp sieciowy do swoich funkcji za pomocą sieciowych grup zabezpieczeń (NSG) i Azure Firewall. Upewnij się, że tylko autoryzowany ruch może uzyskać dostęp do Twoich funkcji.
Walidacja danych wejściowych: Waliduj wszystkie dane wejściowe, aby zapobiec atakom typu injection i innym lukom w zabezpieczeniach. Używaj technik walidacji danych wejściowych, aby upewnić się, że dane mają oczekiwany format i zakres.
Zarządzanie zależnościami: Aktualizuj zależności swojej funkcji, aby łatać luki w zabezpieczeniach. Używaj narzędzi do zarządzania zależnościami, aby śledzić i zarządzać zależnościami funkcji.
Logowanie i monitorowanie: Włącz logowanie i monitorowanie, aby wykrywać i reagować na incydenty bezpieczeństwa. Używaj Azure Monitor i Azure Security Center do monitorowania swoich funkcji pod kątem podejrzanej aktywności.
Przegląd kodu: Przeprowadzaj regularne przeglądy kodu, aby zidentyfikować i usunąć luki w zabezpieczeniach w kodzie funkcji.
Zgodność z przepisami: Upewnij się, że Twoje funkcje są zgodne z odpowiednimi standardami i przepisami bezpieczeństwa, takimi jak RODO, HIPAA i PCI DSS.

Model cenowy Azure Functions

Azure Functions oferuje dwa podstawowe modele cenowe:

Plan zużycia (Consumption Plan): Plan zużycia to model płatności za użycie, w którym płacisz tylko za czas obliczeniowy zużyty przez Twoje funkcje. Azure automatycznie skaluje zasoby w zależności od zapotrzebowania. Jest to najbardziej opłacalna opcja dla aplikacji z przerywanym lub nieprzewidywalnym obciążeniem.
Plan Premium: Plan premium zapewnia dedykowane zasoby i bardziej przewidywalną wydajność. Płacisz za stałą liczbę vCore i pamięci. Jest to dobra opcja dla aplikacji o wysokich wymaganiach wydajnościowych lub przewidywalnym obciążeniu. Oferuje również funkcje takie jak integracja z VNet dla zwiększonego bezpieczeństwa.

Wybór odpowiedniego modelu cenowego zależy od wymagań Twojej aplikacji i wzorców użytkowania. Rozważ następujące czynniki przy podejmowaniu decyzji:

Obciążenie: Czy Twoje obciążenie jest przerywane, przewidywalne czy stałe?
Wydajność: Jakie są Twoje wymagania dotyczące wydajności? Czy potrzebujesz dedykowanych zasobów?
Koszt: Jaki jest Twój budżet? Ile jesteś w stanie zapłacić za wydajność i skalowalność?

Podsumowanie

Azure Functions zapewnia potężną i wszechstronną platformę do budowania aplikacji sterowanych zdarzeniami. Jej architektura bezserwerowa, model cenowy oparty na zużyciu i bezproblemowa integracja z usługami Azure sprawiają, że jest to idealny wybór do nowoczesnego tworzenia aplikacji. Rozumiejąc podstawowe koncepcje, najlepsze praktyki i przypadki użycia Azure Functions, możesz tworzyć skalowalne, opłacalne i wysoce responsywne aplikacje dla globalnych rozwiązań. Niezależnie od tego, czy tworzysz interfejsy API, przetwarzasz strumienie danych, czy orkiestrujesz złożone przepływy pracy, Azure Functions może pomóc przyspieszyć proces rozwoju i dostarczać innowacyjne rozwiązania klientom na całym świecie. Wykorzystaj moc przetwarzania sterowanego zdarzeniami dzięki Azure Functions i uwolnij pełny potencjał swoich aplikacji.