Serverless 技術正以一種全新的方式，幫助雲上客戶進一步節省雲的使用成本，實踐 NoOps 理念，同時，他也正深刻變革着開發者們的程式設計模式，所謂“Write locally, compile to the cloud”。
本文将介紹 Serverless 技術來降低雲的使用成本和提升運維效率的業務背景和由來，并結合 Serverless 應用引擎(SAE)這款産品來呈現 Serverless 技術的落地方式。
雲上業務開發和運維現狀
目前，很多客戶的上雲仍處于資源雲化的階段，以降低資源購置成本為主要驅動力，應用運作在到虛拟化環境中，應用的開發和運維還需要消耗大量的人力。
如上圖，在這種模式下，客戶除了要完成業務邏輯開發外，還需要完成以下工作：
- 評估系統容量：包括系統總通路量、平均通路量、壓測找出單機 QPS、線上備援情況等等，整個容量評估工作是一個十分複雜的過程；
- 準備基礎設施：包括網絡拓撲規劃，以及ECS 虛拟機資源、外網通路入口SLB、存儲資源RDS、NAT等雲産品的購買；
- 應用部署：對虛拟機資源進行初始化，需要手動或自建自動化部署流程完成應用部署；如果是微服務形态的應用，還需要考慮注冊中心和服務之間的依賴關系管理；
- 系統運維：需要進行系統監控、應用監控，并對異常情況報警，并自建運維體系和運維工具。
痛點分析
系統上線後，随着使用者越來越多，系統承載的流量也會越來越大。流量可能會出現規律性的波峰和波谷，也有可能會出現突發大流量的場景，當流量陡增将要或已經超出系統承受能力時，需要系統擴容，而擴容是需要按照容量評估、準備雲上資源、應用部署幾個流程重新操作一遍，效率較低，可能擴容完成時流量波峰已經過去了，還有可能出現因系統資源不足而造成的系統不可用。當系統流量再正常到正常水位，又會出現資源使用率低的問題，再相應的進行縮容，但縮容的時機很難把握，勢必會造成一定的閑置資源的浪費。
那我們期望的系統回報是什麼樣的呢？
如上圖，我們期望的是，資源需求和實際的資源使用量走勢能有一個很好的拟合，能夠從容應對突發流量，并且能夠有效降低閑置資源成本。為了達到這個目标，系統需要具備哪些能力呢？
- 實時監控和資料分析：做到按需彈性，首先需要對把系統運作和應用運作狀态監控起來，并具備監控資料的分析能力；
- 彈性政策設定：提供可配置的彈性政策，并根據應用運作情況設定進行合理的設定；
- 秒級彈性：基于監控資料分析和彈性政策設定，系統可以實作自動彈性的能力，彈性能力越強越好，能達到秒級彈性；
- 細粒度計量：上雲的目标是降成本、提效率，是以需要配置細顆粒度的計量計費能力，支援小規格的計算資源配置才能真正達到降本的目的；
- 應用執行個體能夠自動水準擴縮：上面介紹的幾種能力都是基于一個前提，應用執行個體能夠自動水準擴縮，這需要應用執行個體是無狀态的或者系統自動維護應用的狀态。
上面的幾點分析可以提取幾個關鍵詞：按需彈性、細粒度計費、實時監控，這正是我們今天需要讨論的 serverless 技術所需要解決的問題，接下來我們看下阿裡雲現有的4個 serverless 産品形态。
阿裡雲的 Serverless 産品形态
ECI/Serverless Kubernetes：是面向容器的 Serverless Container，應用的載體是容器鏡像，靈活性好，配合排程系統可以支援各種類型應用，無需管理底層基礎架構。
函數計算：是面向函數的 Function as a Service，提供了事件驅動的程式設計方式，使用者隻需實作函數的處理邏輯，開發效率很高；按照調用量計費，可以根據業務流量平滑調整計算資源，采用 FaaS 最大的挑戰是需要改變應用架構和開發傳遞模型。
Serverless 應用引擎(SAE)：是面向應用的 Serverless 産品，使用者不需要要改變應用架構和開發傳遞模型，隻需提供應用實作，無需管理底層計算資源。SAE 提供了優化的彈性政策、支援秒級計費，并且提供了豐富的服務治理能力，可以友善地實作服務的灰階釋出、熔斷、降級，并與現有CI/CD系統內建。
什麼是阿裡雲Serverless 應用引擎(SAE)
Serverless 應用引擎(SAE)基于神龍裸金屬伺服器和 ECI 計算資源建構 Kubernetes 叢集平台，并實作了多租戶管理，在 Runtime 層實作了應用生命周期管理、釋出政策管理、彈性伸縮、微服務管理等能力。簡單講，就是面向微服務和其他線上負載提供 Serverless 技術的落地方案。
如上圖，SAE 為主流的微服務架構的應用提供了 Serverless 應用托管能力，包括 Spring Cloud、Apache Dubbo 或者阿裡雲 HSF 架構等，支援多種部署管道，包括UI、雲效、插件等，支援多種部署方式，包括WAR、JAR、鏡像等。對于單體應用和采用 Spring Cloud、Dubbo、HSF架構開發的 Java 應用，SAE 支援零代碼改造，即可完成遷移。
多租戶應用托管能力實作
SAE 基于 Kubetnetes 叢集對多使用者提供應用托管能力，那 SAE 如何實作多租管理的呢？對于租戶的隔離，主要有4個方面，包括系統隔離、資料隔離、服務隔離和網絡隔離：
- 系統隔離：基于安全沙箱容器技術的應用運作時環境，擁有獨立的核心，能夠提供多租戶環境下對系統調用、核心的隔離能力；
- 資料隔離：安全容器啟動時，通過 devicemapper 在主控端上提供一個獨占的存儲空間作為 rootfs；
- 服務隔離：SAE 命名空間是邏輯隔離環境，和微服務級别租戶資訊（例如T1、T2、T3）綁定，與 K8S 中 namesapce 一一對應，微服務租戶資訊下發到 K8S Secret 中儲存；
- 網絡隔離：SAE 命名空間和唯一的 VPC 綁定，底層通過 ENI 網卡打通同一個VPC 網絡，實作不同使用者的 POD 屬于不同網絡平台，并且 POD 和主控端屬于不同網絡平面，VPC 實作使用者專屬網絡隔離。
核心優勢-免IaaS運維
使用者隻需對網絡進行規劃，無需管理底層計算資源，完成業務開發後，可以直接通過程式包或者鏡像部署應用，極大提高使用者開發和運維效率；SAE 對接了多個雲産品，如SLB、SLS、NAT等，在應用部署時可以選擇使用，可以一站式支援流量通路、日志收集、存儲等能力。
核心優勢-彈性能力
SAE 支援定時彈性和名額彈性功能，定時彈性适用于資源畫像有周期性的應用場景，多用于證券、醫療、政府、教育等行業；名額彈性目前支援 CPU 和記憶體名額彈性，适用于有突發流量或典型脈沖的應用場景，多用于網際網路、遊戲、社交平台等行業。
核心優勢-一鍵啟停開發測試環境
企業開發測試環境一般晚上不使用，但需要長期保有應用執行個體，閑置資源成本高。使用 SAE 一鍵啟停功能能夠高效管理開發測試環境，按需釋放閑置資源，做到節省成本。
産品資料
- 容器啟動時長為20s：支援突發場景快速擴容，啟動時長指的是 100M 大小的鏡像從Pull image 到容器正常啟動的耗時，不含應用啟動時間。
- 最小執行個體規格為0.5C1G：支援細粒度資源訴求，0.5C1G 建議用在開發測試環境中；
- 多套環境按需啟停，成本可以節省47%~57%：按一套環境 5 台 ECS 每天使用 8 小時，分别針對 ECS 按量付費和包年包月兩種情況計算來對比資源成本，方案詳情可以檢視。
運維體驗
ECS 應用部署方案和使用 SAE 進行應用托管方案在運維方面的對比如下：