如何將 Web 框架遷移到 Serverless

本篇文章給大家分享的是有關如何將 Web 框架遷移到 Serverless，小編覺得挺實用的，因此分享給大家學習，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲，話不多說，跟著小編一起來看看吧。

Serverless 通常翻譯為「無服務架構」，是一種軟件系統設計架構思想和方法，并不是一個開發框架或者工具。他的出現是為了讓開發者更加關注業務的開發，而將繁雜的運維和部署交給云廠商。Serverless 由 Faas 和 Baas 組成，Faas 為開發者提供業務運算環境，然后與 Baas 提供的數據和存儲服務，進行交互，從而提供與傳統服務一致的體驗。但是由于 Faas 是無狀態的，并且其運行環境是有讀寫限制的，最重要的是它是基于事件觸發的。因此如果傳統 Web 服務想遷移到 Serverless 上，是需要進行相關改造和特殊處理的，為此遷移成本是必不可少的。下面將具體幫助大家剖析下，如何 Serverless 化傳統的 Web 服務。

傳統 Web 服務特點

Web 服務定義：

Web 服務是一種 面向服務的架構 (SOA) 的技術，通過標準的 Web 協議提供服務，目的是保證不同平臺的應用服務可以互操作。

日常生活中，接觸最多的就是基于 HTTP 協議的服務，客戶端發起請求，服務端接受請求，進行計算處理，然后返回響應，簡單示意圖如下：

傳統 Web 服務部署流程：通常需要將項目代碼部署到服務器上，啟動服務進程，監聽服務器的相關端口，然后等待客戶端請求，從而響應返回處理結果。而這個服務進程是常駐的，就算沒有客戶端請求，也會占用相應服務器資源。

一般我們的服務是由高流量和低流量場景交替組成的，但是為了考慮高流量場景，我們需要提供較高的服務器配置和多臺服務進行負載均衡。這就導致服務處在低流量場景時，會多出很多額外的閑置資源，但是購買的資源卻需要按照高流量場景進行付費，這是非常不劃算的。

如果我們的服務能在高流量場景自動擴容，低流量場景自動縮容，并且只在進行計算處理響應時，才進行收費，而空閑時間不占用任何資源，就不需要收費呢？

答案就是 Serverless。

Serverless 適用場景

上面已經提到了 Serverless 的兩個核心特點：按需使用和收費 和 自動擴縮容。而且近幾年 Serverless 的應用也越來越廣泛，但是它并不是銀彈，任何技術都是有它的適合場景和不適合場景。我們不能因為一項技術的火熱，而盲目的追捧。Serverless 是有它的局限性的，一般 Serverless 適合如下幾種場景：

1. 異步的并發，組件可獨立部署和擴展

2. 應對突發或服務使用量不可預測

3. 無狀態，計算耗時較短服務

4. 請求延時不敏感服務

5. 需要快速開發迭代的業務

如果你的服務不滿足以上條件，筆者是不推薦遷移到 Serverless。

Web 框架如何遷移到 Serverless

如果你的服務是以上提到的任何話一個場景，那么就可以嘗試遷移到 Serverless 上。

常見的 Serverless HTTP 服務結構圖如下：

那么我們如何將 Web 服務進行遷移呢？

我們知道 Faas （云函數）是基于事件觸發的，也就是云函數被觸發運行時，接收到的是一個 JSON 結構體，它跟傳統 Web 請求時有區別的，這就是為什么需要額外的改造工作。而改造的工作就是圍繞如何將事件 JSON 結構體轉化成標準的 Web 請求。

所以 Serverless 化 Web 服務的核心就是需要開發一個 適配層，來幫我們將觸發事件轉化為標準的 Web 請求。

整個處理流程圖如下：

接下來將介紹如何為 Express 框架開發一個適配層。

Serverless Express 適配層開發

實現原理

首先我們先來看看一個標準的云函數結構：

module.exports.handler = (event, context) => {
  // do some culculation
  return res;
};

在介紹如何開發一個 Express 的適配層前，我們先來熟悉下 Express 框架。

一個簡單的 Node.js Web 服務如下：

const http = require("http");
const server = http.createServer(function (req, res) {
  res.end("helloword");
});
server.listen(3000);

Express 就是基于 Node.js 的 Web 框架，而 Express 核心就是 通過中間件的方式，生成一個回調函數，然后提供給 http.createServer() 方法使用。

Express 核心架構圖如下：

由此可知，我們可以將 Express 框架生成的回調函數，作為 http.createServer() 的參數，來創建可控的 HTTP Server，然后將云函數的 event 對象轉化成一個 request 對象，通過 http.request() 方法發起 HTTP 請求，獲取請求響應，返回給用戶，就可以實現我們想要的結果。

Node.js Server 的監聽方式選擇

對于 Node.js 的 HTTP Server，可以通過調用 server.listen() 方法來啟動服務，listen() 方法支持多種參數類型，主要有兩種監聽方式 從一個TCP端口啟動監聽 和 從一個UNIX Socket套接字啟動監聽。

• server.listen(port[, hostname][, backlog][, callback])：從一個TCP端口啟動監聽

• server.listen(path, [callback])：從一個UNIX Domain Socket啟動監聽

服務器創建后，我們可以像下面這樣啟動服務器：

// 從'127.0.0.1'和3000端口開始接收連接
server.listen(3000, '127.0.0.1', () => {});
// 從 UNIX 套接字所在路徑 path 上監聽連接
server.listen('path/to/socket', () => {})

無論是 TCP Socket 還是 Unix Domain Socket，每個 Socket 都是唯一的。TCP Socket 通過 IP和端口 描述，而 Unix Domain Socket 通過 文件路徑 描述。

TCP 屬于傳輸層的協議，使用 TCP Socket 進行通訊時，需要經過傳輸層 TCP/IP 協議的解析。

而 Unix Domain Socket 可用于不同進程間的通訊和傳遞，使用 Unix Domain Socket 進行通訊時不需要經過傳輸層，也不需要使用 TCP/IP 協議。所以，理論上講 Unix Domain Socket 具有更好的傳輸效率。

因此這里在設計啟動服務時，采用了 Unix Domain Socket 方式，以便減少函數執行時間，節約成本。

關于 Node.js 如何實現 IPC 通信，這里就不詳細介紹的，感興趣的小伙伴可以深入研究下，這里有個簡單的示例，nodejs-ipc

代碼實現

原理大概介紹清楚了，我們的核心實現代碼需要以下三步：

1. 通過 Node.js HTTP Server 監聽 Unix Domain Socket，啟動服務

function createServer(requestListener, serverListenCallback) {
  const server = http.createServer(requestListener);

  server._socketPathSuffix = getRandomString();
  server.on("listening", () => {
    server._isListening = true;
    if (serverListenCallback) serverListenCallback();
  });
  server
    .on("close", () => {
      server._isListening = false;
    })
    .on("error", (error) => {
      // ...
    });
  server.listen(`/tmp/server-${server._socketPathSuffix}.sock`)
  return server;
}

2. 將 Serverless Event 對象轉化為 Http 請求

function forwardRequestToNodeServer(server, event, context, resolver) {
  try {
    const requestOptions = mapApiGatewayEventToHttpRequest(
      event,
      context,
      getSocketPath(server._socketPathSuffix),
    );
    // make http request to node server
    const req = http.request(requestOptions, (response) =>
      forwardResponseToApiGateway(server, response, resolver),
    );
    if (event.body) {
      const body = getEventBody(event);
      req.write(body);
    }

    req
      .on('error', (error) =>
        // ...
      )
      .end();
  } catch (error) {
    // ...
    return server;
  }
}

3. 將 HTTP 響應轉化為 API 網關標準數據結構

function forwardResponseToApiGateway(server, response, resolver) {
  response
    .on("data", (chunk) => buf.push(chunk))
    .on("end", () => {
      // ...
      resolver.succeed({
        statusCode,
        body,
        headers,
        isBase64Encoded,
      });
    });
}

最后函數的 handler 將異步請求返回就可以了。

借助 tencent-serverless-http 庫實現

如果不想手寫這些適配層代碼，可以直接使用 tencent-serverless-http 模塊。

它使用起來很簡單，創建我們的 Express 應用入口文件 sls.js：

const express = require("express");
const app = express();

// Routes
app.get(`/`, (req, res) => {
  res.send({
    msg: `Hello Express`,
  });
});

module.exports = app;

然后創建云函數 sl_handler.js 文件：

const { createServer, proxy } = require("tencent-serverless-http");
const app = require("./app");

exports.handler = async (event, context) => {
  const server = createServer(app);
  const result = await proxy(server, event, context, "PROMISE").promise;
};

接下來，將業務代碼和依賴模塊一起打包部署到云函數就可以了（記得指定 執行方法 為 sl_handler.handler ）。

其他 Node.js 框架

除了 Express 框架，其他的 Node.js 框架也基本類似，只需要按照要求，exports 一個 HTTP Server 的回調函數就可以。

比如 Koa，我們拿到初始化的 Koa 應用后，只需要將 app.callback() 作為 createServer() 方法的參數就可以了，如下：

const { createServer, proxy } = require("tencent-serverless-http");
const app = require("./app");

exports.handler = async (event, context) => {
  // 這里和 Express 略有區別
  const server = createServer(app.callback());
  const result = await proxy(server, event, context, "PROMISE").promise;
};

其他語言框架

對于非 Node.js 框架，比如 Python 的 Flask 框架，原理都是一樣的，核心只需要做到 將 Serverless Event 對象轉化為 Http 請求，就可以了。由于筆者對其他語言不太熟悉，這里就不做深入介紹了，感興趣的小伙伴，可以到 Github 社區搜索下，已經有很多對應的解決方案了，或者自己嘗試手擼也是可以的。

使用 Serverless Components 快速部署 Web 框架

讀到這里，相信你已經清楚，如何將自己的 Node.js 框架遷移到 Serverless 了。但是在這之前，我們都是手動處理的，而且每次都需要自己創建 handler.js 文件，還是不夠方便。

為此開源社區提供了一套優秀的解決方案 Serverless Component，通過組件，我們進行簡單的 yaml 文件配置后，就可以方便的將我們的框架代碼部署到云端。

比如上面提到的 Express 框架，就有對應的組件，我們只需要在項目根目錄下創建 serverless.yml 配置文件：

component: express
name: expressDemo

inputs:
  src: ./
  region: ap-guangzhou
  runtime: Nodejs10.15
  apigatewayConf:
    protocols:
      - https
    environment: release

然后全局安裝 serverless 命令 npm install serverless -g 之后，執行部署命令即可：

$ serverless deploy

耐心等待幾秒，我們的 Express 應用就成功部署到云端了。

注意：本文 Serverless 服務均基于 騰訊云 部署。

Serverless Express 組件不僅能幫我們快速部署 Express 應用，而且它還提供了 實時日志 和 云端調試 的能力。

只需要在項目目錄下執行 serverless dev 命令，serverless 命令行工具就會自動監聽項目業務代碼的更改，并且實時部署，同時我們可以通過打開 Chrome Devtools 來調試 Express 應用。

以上就是如何將 Web 框架遷移到 Serverless，小編相信有部分知識點可能是我們日常工作會見到或用到的。希望你能通過這篇文章學到更多知識。更多詳情敬請關注億速云行業資訊頻道。