Функції Azure: вичерпний посібник з подієво-керованих обчислень

У сучасному технологічному ландшафті, що стрімко розвивається, бізнес постійно шукає інноваційні способи створення та розгортання масштабованих, економічно ефективних та високочутливих застосунків. Подієво-керовані обчислення стали потужною парадигмою для задоволення цих потреб, а Функції Azure надають надійну платформу для реалізації таких рішень. Цей вичерпний посібник занурить вас у світ Функцій Azure, досліджуючи їхні основні концепції, переваги, варіанти використання та найкращі практики для створення глобальних застосунків.

Що таке подієво-керовані обчислення?

Подієво-керовані обчислення — це парадигма програмування, в якій потік програми визначається подіями — діями або явищами — такими як взаємодія з користувачем, дані з датчиків або повідомлення від інших служб. Замість того, щоб слідувати заздалегідь визначеній послідовності інструкцій, подієво-керований застосунок реагує на події в режимі реального часу, запускаючи певні дії або процеси.

Ключові характеристики подієво-керованих обчислень включають:

• Асинхронний зв'язок: служби взаємодіють одна з одною через події, не блокуючи роботу та не очікуючи на відповіді.
• Слабка зв'язаність: компоненти є незалежними й можуть бути додані, видалені або змінені без впливу на інші частини системи.
• Масштабованість: застосунки можуть масштабуватися горизонтально для обробки великого обсягу подій.
• Реагування в реальному часі: застосунки можуть реагувати на події майже в реальному часі, забезпечуючи бездоганний досвід користувача.

Представляємо Функції Azure

Функції Azure — це безсерверна обчислювальна служба від Microsoft Azure. Вона дозволяє розробникам виконувати код на вимогу без керування серверами чи інфраструктурою. Функції запускаються подіями, такими як HTTP-запити, повідомлення з черг або зміни в сховищах даних. Це робить їх ідеальними для створення подієво-керованих застосунків.

Ключові особливості Функцій Azure:

• Безсерверна архітектура: не потрібно виділяти або керувати серверами. Azure автоматично масштабує ресурси залежно від попиту.
• Оплата за фактичне використання: ви платите лише за час обчислень, спожитий вашими функціями.
• Підтримка кількох мов: Функції Azure підтримують різні мови програмування, включаючи C#, Java, Python, JavaScript та PowerShell.
• Інтеграція зі службами Azure: безшовна інтеграція з іншими службами Azure, такими як Azure Storage, Azure Cosmos DB, Azure Event Hubs та Azure Logic Apps.
• Тригери та прив'язки: спрощена розробка завдяки попередньо визначеним тригерам (події, що запускають функцію) та прив'язкам (декларативний спосіб підключення до інших служб Azure).

Переваги використання Функцій Azure

Використання Функцій Azure пропонує безліч переваг для створення сучасних застосунків:

• Підвищена гнучкість: швидкі цикли розробки та розгортання дозволяють швидко ітерувати та скорочувати час виходу на ринок. Розробники можуть зосередитися на написанні коду замість керування інфраструктурою.
• Зниження витрат: модель ціноутворення з оплатою за фактичне використання оптимізує використання ресурсів і мінімізує операційні витрати. Ви платите лише тоді, коли ваші функції працюють.
• Покращена масштабованість: Функції Azure автоматично масштабуються для обробки змінних навантажень, забезпечуючи оптимальну продуктивність та доступність. Це критично важливо для глобальних застосунків, які зазнають коливань трафіку в різних часових поясах.
• Підвищена ефективність: подієво-керована архітектура забезпечує ефективну обробку подій, зменшуючи затримку та покращуючи швидкість реагування.
• Спрощена інтеграція: безшовна інтеграція зі службами Azure та сторонніми платформами спрощує розробку складних робочих процесів.
• Глобальне охоплення: розгортайте ваші Функції Azure глобально, щоб забезпечити низьку затримку та високу доступність для користувачів по всьому світу.

Основні концепції: тригери та прив'язки

Розуміння тригерів та прив'язок є фундаментальним для роботи з Функціями Azure.

Тригери

Тригер — це те, що ініціює виконання функції. Він визначає подію, яка змушує функцію запуститися. Функції Azure надають різноманітні вбудовані тригери, зокрема:

• HTTP-тригер: виконує функцію при отриманні HTTP-запиту. Ідеально підходить для створення API та вебхуків.
• Тригер за таймером: виконує функцію за заздалегідь визначеним розкладом. Корисний для виконання фонових завдань або запланованих робіт.
• Тригер черги: виконує функцію, коли до черги Azure Storage додається повідомлення. Використовується для асинхронної обробки та роз'єднання служб.
• Тригер BLOB-об'єктів: виконує функцію, коли BLOB-об'єкт додається або оновлюється в контейнері Azure Storage. Корисний для обробки зображень, відео або інших файлів.
• Тригер концентратора подій (Event Hub): виконує функцію, коли подія надходить до Azure Event Hub. Ідеально підходить для потокової передачі даних у реальному часі та обробки телеметрії.
• Тригер Cosmos DB: виконує функцію, коли документ створюється або оновлюється в колекції Azure Cosmos DB. Корисний для синхронізації даних у реальному часі та сповіщення про події.
• Тригер Service Bus: виконує функцію, коли повідомлення надходить з черги або теми Azure Service Bus. Використовується для корпоративних повідомлень та інтеграції.

Прив'язки

Прив'язки надають декларативний спосіб підключення вашої функції до інших служб Azure або зовнішніх ресурсів. Вони спрощують процес читання даних з цих ресурсів або запису даних до них, не вимагаючи написання шаблонного коду.

Функції Azure підтримують широкий спектр прив'язок, зокрема:

• Вхідні прив'язки: дозволяють читати дані із зовнішніх ресурсів і робити їх доступними для вашої функції. Приклади включають читання даних з BLOB-об'єктів Azure Storage, документів Azure Cosmos DB або HTTP-ендпоінтів.
• Вихідні прив'язки: дозволяють записувати дані із вашої функції до зовнішніх ресурсів. Приклади включають запис даних до черг Azure Storage, колекцій Azure Cosmos DB або надсилання HTTP-відповідей.

Використовуючи тригери та прив'язки, ви можете зосередитися на написанні основної логіки вашої функції, тоді як Функції Azure беруть на себе управління базовою інфраструктурою та деталями інтеграції.

Варіанти використання Функцій Azure

Функції Azure можна використовувати для створення найрізноманітніших застосунків у різних галузях. Ось деякі поширені варіанти використання:

• Веб-API: створюйте RESTful API для веб- та мобільних застосунків. HTTP-тригер дозволяє легко представити функції як кінцеві точки API. Наприклад, глобальна платформа електронної комерції може використовувати Функції Azure для обробки запитів на пошук товарів та обробки замовлень.
• Обробка даних: обробляйте потоки даних з різних джерел, таких як пристрої IoT, стрічки соціальних мереж або файли журналів. Тригер Event Hub дозволяє обробляти великі обсяги даних у реальному часі. Уявіть собі глобальну службу моніторингу погоди, що використовує Функції Azure для аналізу даних з датчиків метеостанцій по всьому світу.
• Подієво-керовані мікросервіси: створюйте слабо зв'язані мікросервіси, які взаємодіють один з одним через події. Тригер черги та тригер Service Bus забезпечують асинхронний зв'язок між службами. Міжнародна логістична компанія може використовувати Функції Azure для координації процесів виконання замовлень на різних складах та у різних транспортних провайдерів.
• Заплановані завдання: автоматизуйте рутинні завдання, такі як резервне копіювання даних, генерація звітів або обслуговування системи. Тригер за таймером дозволяє планувати запуск функцій з певними інтервалами. Міжнародне маркетингове агентство може використовувати Функції Azure для планування email-кампаній та публікацій у соціальних мережах для різних часових поясів.
• Рішення для IoT: обробляйте дані з пристроїв IoT та запускайте дії на основі подій у реальному часі. Тригер IoT Hub дозволяє підключатися до пристроїв IoT та обробляти дані телеметрії. Глобальна компанія з розумного сільського господарства може використовувати Функції Azure для моніторингу стану врожаю та автоматизації систем зрошення на основі даних з датчиків.
• Чат-боти: створюйте інтелектуальних чат-ботів, які відповідають на запити користувачів та автоматизують завдання. Інтегруйте Функції Azure з Azure Bot Service для створення розмовних досвідів. Багатомовний чат-бот для підтримки клієнтів може бути створений за допомогою Функцій Azure та різних сервісів перекладу мов.

Розробка Функцій Azure: покрокове керівництво

Ось покрокове керівництво з розробки Функцій Azure:

1. Виберіть середовище розробки: ви можете розробляти Функції Azure за допомогою різних інструментів, включаючи портал Azure, Visual Studio, VS Code та Azure CLI. VS Code з розширенням Azure Functions є популярним вибором для локальної розробки.
2. Створіть новий застосунок-функцію: застосунок-функція — це контейнер для однієї або кількох функцій. Створіть новий застосунок-функцію на порталі Azure або за допомогою Azure CLI. Враховуйте вибір регіону, обираючи той, що найближчий до вашої основної бази користувачів або де розташовані інші відповідні ресурси Azure, щоб мінімізувати затримку.
3. Створіть нову функцію: виберіть тригер та прив'язку для вашої функції. Тригер визначає подію, яка запускає функцію, а прив'язки дозволяють підключатися до інших служб Azure.
4. Напишіть свій код: напишіть код, який буде виконуватися при спрацьовуванні функції. Використовуйте вхідні прив'язки для доступу до даних із зовнішніх ресурсів та вихідні прив'язки для запису даних у зовнішні ресурси. Не забувайте коректно обробляти потенційні помилки та винятки.
5. Протестуйте свою функцію: протестуйте свою функцію локально за допомогою Azure Functions Core Tools. Це дозволяє налагодити ваш код та переконатися, що він працює належним чином, перш ніж розгортати його в Azure. Використовуйте зразки даних, що репрезентують глобальні дані, які ви очікуєте обробляти.
6. Розгорніть свою функцію: розгорніть свою функцію в Azure за допомогою порталу Azure, Visual Studio, VS Code або Azure CLI. Розгляньте можливість використання слотів розгортання для проміжного тестування та перевірки оновлень перед їх випуском у виробництво.
7. Моніторте свою функцію: моніторте свою функцію за допомогою Azure Monitor. Це дозволяє відстежувати продуктивність, виявляти помилки та усувати проблеми. Налаштуйте сповіщення, щоб отримувати повідомлення про критичні події.

Найкращі практики для створення глобальних Функцій Azure

При створенні Функцій Azure для глобальних застосунків враховуйте наступні найкращі практики:

• Виберіть правильний тригер: оберіть тригер, який найкраще відповідає вашому варіанту використання та типу подій, які ви обробляєте.
• Ефективно використовуйте прив'язки: використовуйте прив'язки для спрощення інтеграції з іншими службами Azure та зовнішніми ресурсами. Уникайте написання шаблонного коду для підключення до цих ресурсів.
• Оптимізуйте для продуктивності: пишіть ефективний код, який мінімізує час виконання та споживання ресурсів. Використовуйте асинхронні операції та кешування для підвищення продуктивності. Розгляньте можливість використання Стійких функцій (Durable Functions) для тривалих або стану-залежних робочих процесів.
• Впроваджуйте обробку помилок: впроваджуйте надійну обробку помилок для коректної обробки винятків та запобігання збоям функцій. Використовуйте блоки try-catch та логування для відстеження помилок та діагностики проблем.
• Захистіть свої функції: захищайте свої функції за допомогою механізмів автентифікації та авторизації. Використовуйте Azure Active Directory (Azure AD) для контролю доступу до ваших функцій.
• Моніторте та оптимізуйте: постійно моніторте свої функції за допомогою Azure Monitor та оптимізуйте їх продуктивність на основі зібраних даних. Використовуйте Application Insights, щоб отримати уявлення про поведінку функцій та виявити вузькі місця.
• Впроваджуйте CI/CD: впроваджуйте безперервну інтеграцію та безперервну доставку (CI/CD) для автоматизації процесу розгортання та забезпечення послідовних випусків. Використовуйте Azure DevOps або інші інструменти CI/CD для збирання, тестування та розгортання ваших функцій.
• Проектуйте з урахуванням масштабування: проектуйте свої функції для горизонтального масштабування, щоб обробляти великі обсяги подій. Використовуйте план Azure Functions Premium для передбачуваної продуктивності та масштабування.
• Враховуйте глобальний розподіл: розгортайте свої застосунки-функції в кількох регіонах, щоб покращити затримку та доступність для користувачів по всьому світу. Використовуйте Azure Traffic Manager або Azure Front Door для маршрутизації трафіку до найближчого регіону.
• Правильно обробляйте часові пояси: працюючи з даними, чутливими до часу, переконайтеся, що ви правильно обробляєте часові пояси. Використовуйте час UTC для зберігання та обробки даних, а для відображення конвертуйте його в місцеві часові пояси.
• Локалізуйте ваш контент: якщо ваша функція генерує вивід, який відображається користувачам, локалізуйте контент для підтримки кількох мов та культур. Використовуйте Azure Cognitive Services Translator для динамічного перекладу тексту.
• Резидентність даних: враховуйте вимоги щодо резидентності даних при виборі регіонів Azure для розгортання ваших функцій. Деякі країни мають нормативні акти, що вимагають зберігання даних у межах їхніх кордонів.

Стійкі функції (Durable Functions): оркестрація складних робочих процесів

Стійкі функції (Durable Functions) — це розширення Функцій Azure, яке дозволяє писати стану-залежні функції в безсерверному обчислювальному середовищі. Воно дозволяє визначати робочі процеси у вигляді коду та оркеструвати складні завдання, що вимагають тривалих операцій, взаємодії з людиною або обробки зовнішніх подій.

Ключові особливості Стійких функцій:

• Функції-оркестратори: визначайте робочі процеси у вигляді коду за допомогою функцій-оркестраторів. Ці функції можуть викликати інші функції, створювати таймери, очікувати на зовнішні події та керувати станом.
• Функції-активності: реалізуйте окремі завдання в рамках робочого процесу за допомогою функцій-активностей. Ці функції не мають стану і можуть масштабуватися незалежно.
• Функції-сутності: керуйте станом окремих сутностей за допомогою функцій-сутностей. Ці функції можуть використовуватися для реалізації лічильників, кошиків для покупок або інших стану-залежних об'єктів.
• Стійкі таймери: створюйте стійкі таймери, які можуть запускати події в певний час. Ці таймери є постійними та можуть пережити перезапуск функції.
• Зовнішні події: очікуйте на виникнення зовнішніх подій перед продовженням робочого процесу. Це дозволяє інтегруватися із зовнішніми системами та обробляти взаємодію з людиною.

Стійкі функції ідеально підходять для створення складних робочих процесів, таких як обробка замовлень, процеси затвердження та тривалі пакетні завдання.

Аспекти безпеки для Функцій Azure

Забезпечення безпеки Функцій Azure є критично важливим для захисту ваших даних та запобігання несанкціонованому доступу. Ось деякі важливі аспекти безпеки:

• Автентифікація: використовуйте автентифікацію для перевірки особистості користувачів або застосунків, що звертаються до ваших функцій. Функції Azure підтримують різні методи автентифікації, включаючи Azure Active Directory (Azure AD), ключі API та Easy Auth.
• Авторизація: використовуйте авторизацію для контролю доступу до ваших функцій на основі ролей або дозволів користувачів. Функції Azure підтримують керування доступом на основі ролей (RBAC) та власну логіку авторизації.
• Безпечна конфігурація: зберігайте чутливі конфігураційні дані, такі як ключі API та рядки підключення, в Azure Key Vault. Уникайте зберігання секретів безпосередньо у коді вашої функції або конфігураційних файлах.
• Мережева безпека: обмежуйте мережевий доступ до ваших функцій за допомогою груп безпеки мережі (NSG) та Azure Firewall. Переконайтеся, що до ваших функцій може отримати доступ лише авторизований трафік.
• Валідація вхідних даних: перевіряйте всі вхідні дані для запобігання атакам ін'єкцій та іншим вразливостям безпеки. Використовуйте техніки валідації вхідних даних, щоб переконатися, що дані мають очікуваний формат та діапазон.
• Управління залежностями: підтримуйте залежності вашої функції в актуальному стані, щоб виправляти вразливості безпеки. Використовуйте інструменти управління залежностями для відстеження та управління залежностями вашої функції.
• Логування та моніторинг: увімкніть логування та моніторинг для виявлення та реагування на інциденти безпеки. Використовуйте Azure Monitor та Azure Security Center для моніторингу ваших функцій на предмет підозрілої активності.
• Перевірка коду: проводьте регулярні перевірки коду для виявлення та усунення вразливостей безпеки у коді вашої функції.
• Відповідність вимогам: переконайтеся, що ваші функції відповідають відповідним стандартам та нормам безпеки, таким як GDPR, HIPAA та PCI DSS.

Модель ціноутворення Функцій Azure

Функції Azure пропонують дві основні моделі ціноутворення:

• План споживання: план споживання — це модель з оплатою за фактичне використання, де ви платите лише за час обчислень, спожитий вашими функціями. Azure автоматично масштабує ресурси залежно від попиту. Це найбільш економічно ефективний варіант для застосунків з переривчастими або непередбачуваними навантаженнями.
• План Premium: план Premium надає виділені ресурси та більш передбачувану продуктивність. Ви платите за фіксовану кількість віртуальних ядер та пам'яті. Це хороший варіант для застосунків з високими вимогами до продуктивності або передбачуваними навантаженнями. Він також пропонує такі функції, як інтеграція з VNet для підвищення безпеки.

Вибір правильної моделі ціноутворення залежить від вимог вашого застосунку та моделей використання. Приймаючи рішення, враховуйте наступні фактори:

• Навантаження: ваше навантаження є переривчастим, передбачуваним чи постійним?
• Продуктивність: які у вас вимоги до продуктивності? Чи потрібні вам виділені ресурси?
• Вартість: який ваш бюджет? Скільки ви готові платити за продуктивність та масштабованість?

Висновок

Функції Azure надають потужну та універсальну платформу для створення подієво-керованих застосунків. Їхня безсерверна архітектура, ціноутворення з оплатою за фактичне використання та безшовна інтеграція зі службами Azure роблять їх ідеальним вибором для сучасної розробки застосунків. Розуміючи основні концепції, найкращі практики та варіанти використання Функцій Azure, ви можете створювати масштабовані, економічно ефективні та високочутливі застосунки для глобальних рішень. Незалежно від того, чи створюєте ви веб-API, обробляєте потоки даних або оркеструєте складні робочі процеси, Функції Azure допоможуть вам прискорити процес розробки та надавати інноваційні рішення вашим клієнтам по всьому світу. Скористайтеся потужністю подієво-керованих обчислень з Функціями Azure та розкрийте повний потенціал ваших застосунків.