來源|阿裡巴巴雲原生公衆号
2020 年，新冠肺炎疫情催化數字化生活方式漸成常态。在企業積極進行數字化轉型、全面提升效率的今天，幾乎無人否認背負“降本增效”使命誕生的 Serverless 即将成為雲時代新的計算範式。
Serverless 将開發者從繁重的手動資源管理和性能優化中解放出來，正在引發雲計算生産力的新變革。
然而，Serverless 的落地問題卻往往很棘手，例如傳統項目如何遷移到 Serverless，同時保障遷移過程業務連續性，在 Serverless 架構下如何提供完善的開發工具、有效的調試診斷工具，如何利用 Serverless 做更好的節約成本等，每一個都是難題。
尤其涉及到在主流場景大規模的落地 Serverless ，更是并非易事。正因為這樣，業界對于 Serverless 核心場景規模化落地最佳實踐的呼喚更加迫切。
總交易額 4982 億元，訂單建立峰值 58.3 萬筆/秒，2020 年天貓 雙11 又一次創造記錄。對于阿裡雲來說，今年的 雙11 還有另一個意義：阿裡雲實作了國内首例 Serverless 在核心業務場景下的大規模落地，扛住了全球最大規模的流量洪峰，創造了 Serverless 落地應用的裡程碑。
Serverless 落地之痛
挑戰一：冷啟動耗時長
快彈是 Serverless 天然自帶的屬性，但是快彈的條件是要有極緻的冷啟動速度去支撐。在非核心的業務上，毫秒級别的延時，對業務來說幾乎不受影響。但是，對于核心業務場景，延時超過 500 毫秒已經會影響到使用者體驗。
雖然 Serverless 利用輕量化的虛拟技術，不斷的降低冷啟動，甚至某些場景能降低到 200 毫秒以下。但這也隻是理想的獨立運作場景，在核心業務鍊路上，使用者不僅是運作自己的業務邏輯，還要依賴中間件、資料庫、存儲等後端服務，這些服務的連接配接都要在執行個體啟動的時候進行建連，這無形中加大了冷啟動的時間，進而把冷啟動的時間加長到秒級别。
對于核心線上業務場景來說，秒級别的冷啟動是不可接受的。
挑戰二：與研發流程割裂
Serverless 主打的場景是像寫業務函數一樣去寫業務代碼，簡單快速即可上線，讓開發者在雲上寫代碼，輕松完成上線。
然而在現實中，核心業務的要求把開發者從雲上拉回到現實，面對幾個靈魂拷問：如何做測試？如何灰階上線？如何做業務的容災？如何控制權限？
當開發者回答完了這些問題，就會變的心灰意冷，原來在核心業務上線中，“函數正常運作”隻占了小小的一環，離上線的距離還有長江那麼長。
挑戰三：中間件的連通問題
核心線上業務不是獨立函數孤立運作的，需要連接配接存儲、中間件、資料中背景服務，擷取資料後再計算，進而輸出傳回給使用者。
傳統中間件用戶端需要打通和客戶的網絡、初始化建連等一系列操作，往往會使函數啟動速度下降很多。
Serverless 場景下執行個體生命周期短、數量多，會導緻頻繁建連、連接配接數多的問題，是以針對線上核心應用常用的中間件的用戶端進行網絡連通優化，同時對調用鍊路進行監控資料打通，幫助 SRE （Site Reliability Engineer ）從業者更好的評估函數的下遊中間件依賴情況，對于核心應用遷移上 Serverless 非常重要。
挑戰四：可觀測性差
使用者大多數的核心業務應用多采用微服務架構，看核心業務應用的問題也就會帶有微服務的特性，比如使用者需要對業務系統的各種名額進行非常詳盡的檢查，不僅需要檢查業務名額，還需要檢查業務所在系統的資源名額，但是在 Serverless 場景中沒有機器資源的概念，那這些名額如何透出？是否隻透出請求的錯誤率和并發度，就可以滿足業務方的需求？
實際上，業務方的需求遠不止這些。可觀測性做的好壞還是源于業務方是否信任你的技術平台。做好可觀測性是赢得使用者信任的重要前提。
挑戰五：遠端調試難度高
當核心業務出現線上問題時，需要立即進入調查，而調查的第一要素就是：現場的保留，然後登陸進行調試。而在 Serverless 場景中沒有機器層面的概念，是以如果使用者想登陸機器，在現有的 Serverless 基礎技術之上是很難做到的。當然原因不僅限于此，比如 Vendor-lockin 的擔心等。
上面幾大類痛點的概括，主要是針對開發者的開發體驗，對于實際的開發場景中，是否真的是"提效", 而不是新瓶裝舊酒。目前仍有大部分核心應用開發者對 Serverless 還是持有觀望狀态，當然也不乏一些質疑觀點，“FaaS 隻适合小業務場景以及非核心業務場景”。
Serverless 的 雙11 “大考”
2019 年 12 月咨詢公司 O'Reill 釋出 Serverless 使用調研中，已有 40% 的受訪者所在的組織采用了 Serverless。2020 年 10 月，中國資訊通信研究院釋出的《中國雲原生使用者調研報告》指出：“Serverless 技術顯著升溫，近 30% 的使用者已在生産環境中應用。”2020 年，越來越多企業選擇加入 Serverless 陣營，翹首以待更多 Serverless 規模化落地核心場景的案例。
面對 Serverless 開發者數量的穩步增長的現狀，阿裡巴巴年初就制定了“打造 Serverless 雙11”的政策，目的不隻是單純的去抗流量、打峰值，而是切實的降成本，提高資源使用率，通過 “雙11 技術煉金爐”把阿裡雲 Serverless 打造成更安全、更穩定、更友好的雲産品，幫助使用者實作更大的業務價值。
與過去 11 年的 雙11 都不同的是，繼去年天貓 雙11 核心系統上雲後，阿裡巴巴基于數字原生商業作業系統，實作了全面雲原生化，底層硬核技術更新帶來了澎湃動力和極緻效能。以支撐訂單建立峰值為例，每萬筆峰值交易的 IT 成本較四年前下降了 80%。Serverless 也迎來了首次在 雙11 核心場景下的規模化落地。
場景一：前端多場景
2020 年 雙11，阿裡巴巴集團前端全面擁抱雲原生 Serverless，淘系、飛豬、高德、CBU、ICBU、優酷、考拉等十數 BU ，共同落地了以 Node.js FaaS 線上服務架構為核心的雲端一體研發模式。
今年 雙11 在保障穩定性、高資源使用率的前提下，多 BU 的重點營銷導購場景實作了研發模式更新。前端 FaaS 支撐的雲端一體研發模式傳遞平均提效 38.89%。依托 Serverless 的便利性和可靠性，淘寶、天貓、飛豬等 雙11 會場頁面快捷落地 SSR 技術，提高了使用者頁面體驗，除了保障大促以外，日常彈性下也較以往減少 30% 計算成本。
場景二：個性化推薦場景
Serverless 天然的彈性伸縮能力，是“個性化推薦業務場景”選擇由 Serverless 實作的最重要原因，數以千計的異構應用運維成本一直是這個場景下的痛點。通過 Serverless 化進一步釋放運維，讓開發者專注于業務的算法創新。
目前這個場景的應用範圍越來越廣，已經覆寫了幾乎整個阿裡系 APP：淘寶，天貓，支付寶，優酷，飛豬等等，是以我們可以對機器資源使用率方面做更多的優化，通過智能化的排程，在峰值時的機器資源使用率達到了 60%。
場景三：中、背景場景
2020 年，世紀聯華 雙11 基于阿裡雲函數計算(FC)彈性擴容，在大促會場 SSR、線上商品秒殺、優惠券定點發放、行業導購、資料中台計算等多個場景進行應用，業務峰值 QPS 超過 2019 年 雙11 的 230%，研發效率傳遞提效超過 30%，彈性資源成本減少 40% 以上。
當然，适用于 Serverless 的場景還有很多，需要更多行業的開發者們共同豐富。總的來說，今年 FaaS 的成績單非常耀眼，在 雙11 大促中，不僅承接了部分核心業務，流量也突破新高，幫助業務扛住了百萬 QPS 的流量洪峰。
阿裡雲如何擊破 Serverless 痛點？
那麼，面對行業共有的 Serverless 落地之痛，阿裡雲是如何克服的呢？
1. 預留模式 + 按量模式消除冷啟動
在 2019 年的 Serverless 2.0 重大更新中，阿裡雲函數計算率先支援了預留模式，接着 AWS Lambda 幾個月後，也上線了類似的功能。
為什麼阿裡雲會率先提出這個問題？阿裡雲 Serverless 團隊不斷探索真實業務的需求，按量模式的按需付費模式，雖然非常的誘人，但是冷啟動時間過長，是以把核心線上業務拒之門外。接下來阿裡雲着重分析了核心線上業務的訴求：延時小，保證資源彈性。那如何解決呢？
請看下圖，一個非常典型的業務曲線圖，用預留模式方式滿足底部固定的量，用彈性能力去滿足 burst 的需求。
針對 burst 擴容，我們利用兩種擴容方式結合進行滿足：按資源擴容與按請求擴容，比如使用者可以隻設定 CPU 資源的擴容門檻值為 60%，當執行個體的 CPU 達到門檻值後，就會觸發擴容。此時的新請求并沒有立即到擴容執行個體，而是等待執行個體準備好後再導流，進而避免了冷啟動。
同理，如果隻設定了并發度名額的擴容門檻值為 30（每一個執行個體承載的并發度），同樣滿足這個條件後，也會觸發同樣流程的擴容。如果兩個名額都進行了設定，那麼先滿足的條件會先觸發擴容。
通過豐富的伸縮方式，阿裡雲函數計算解決了 Serverless 冷啟動的問題，很好的支撐了延時敏感業務。
2. 核心業務研發提效 38.89%
“提升效率”本應該是 Serverless 的優勢，但對于核心應用來說，"快" = "風險大"，使用者需要經過 CI 測試，日常測試，預發測試，灰階部署等幾個流程驗證，才能確定函數的品質。這些流程是阻礙核心應用使用 FaaS 的絆腳石。
針對于這個問題，阿裡雲函數計算的政策是" 被內建“，把研發平台的優勢與阿裡雲函數計算進行結合，既能滿足使用者的 CI/CD 流程，又能享受到 Serverless 的紅利，幫使用者跨過使用 FaaS 的鴻溝。
阿裡集團内部通過暴露标準的 OpenAPI 與各個核心應用的研發平台進行內建，經過雙十一業務研發的驗證，研發效率大大提高了 38.89%。在公有雲上我們與雲效平台內建，把研發流程與 FaaS 結合的更緊密、更順暢，幫助集團外的業務提高人效。
3. 中間件連通
核心應用離不開上下遊的配合，一旦核心應用使用了函數計算，又該如何與中間件相配合？傳統應用開發需要內建各類中間件的 SDK，進行打包上線，但對于 Serverless 的函數來說，代碼包的大小就是一個硬傷，這個問題将将直接影響冷啟動的時間。
阿裡雲函數計算經過兩個階段的發展，第一個階段我們通過搭建中間件 Proxy，通過 Proxy 去打通中間件，函數隻用單一的協定與 Proxy 進行互動，進而 offload 掉中間件的 SDK 的包袱。
第二個階段：随着中間件能力的下沉，一些控制類型的需求也被提上了議程，比如：指令下發，流量管理，配置拉取等等，期間阿裡雲擁抱了開源元件 Dapr，利用 Sidecar 的方式 Offload 中間的互動成本。
上述的方案，是基于阿裡雲函數計算的 Custom Runtime，以及 Custom Container 功能完成的。
4. 極緻的開發體驗
遠端調試、日志檢視、鍊路追蹤、資源使用率，以及完善周邊工具鍊是開發者的必備能力。阿裡雲函數計算同時啟動了不同的攻關小組，首先與 Tracing/ARMS 結合，打造清晰的鍊路追能力，與 SLS 內建打造了全面的業務資料監控。
是以，業務可以根據需求進行自定義，并且擁抱開源産品 Prometheus 暴露出資源使用率，支援遠端調試能力的 WebIDE。
再加上阿裡雲近期剛開源的重磅武器：Serverless-devs ，一個無廠商綁定的、幫助開發者在 Serverless 架構下實作開發/運維效率翻倍的開發者工具。開發者可以簡單、快速的建立應用、項目開發、項目測試、釋出部署等，實作項目的全生命周期管理。
Serverless 初始的痛點有很多，為什麼阿裡雲卻能把 Serverless 落地到各行各業？
首先，阿裡雲提供了所有雲廠商中最完整的 Serverless 産品矩陣，包括函數計算 FC、Serverless 應用引擎 SAE、面向容器編排的 ASK、以及面向容器執行個體的 ECI。
豐富的産品矩陣能夠覆寫不同的場景，比如針對事件觸發場景，函數計算提供了豐富的事件源內建能力和百毫秒伸縮的極緻彈性；而針對微服務應用，Serverless 應用引擎能做到零代碼改造，讓微服務也能享受 Serverless 紅利。
其次， Serverless 是一個快速發展的領域，阿裡雲在不斷拓展 Serverless 的産品邊界。例如函數計算支援容器鏡像、預付費模式、執行個體内并發執行多請求等多個業界首創的功能，徹底解決了冷啟動帶來的性能毛刺等 Serverless 難題，大大拓展了函數計算的應用場景。
最後，阿裡經濟體擁有非常豐富的業務場景，可以進一步打磨 Serverless 的落地實踐。今年阿裡經濟體的淘系、考拉、飛豬、高德等多個 BU 的 雙11 核心業務場景均使用了阿裡雲函數計算，并順利扛住了 雙11 的高峰。
Serverless 引領下一個十年
“勞動生産力的最大激進，以及運用勞動時所表現的更大熟練、技巧和判斷力，似乎都是勞動分工的結果” ，這是摘自《國富論》的一段話，強調的是“勞動分工”的利害關系，任何一個行業，市場規模越大，分工将會越細，這也是著名的“斯密定理”。