无服务器模式 -Davide Taibi

20-04-03 banq

我们收集了从业者在技术讲座,博客和白皮书中提出的无服务器模式。目的是通过对分类进行分类并报告可能的收益和问题,以支持从业人员理解不同的模式。我们采用了多语言文献复审过程,调查了同行评议和灰色文献,并对模式(解决常见问题的通用解决方案)进行了分类,并附带了收益和问题。在24部精选作品中,我们确定了32种模式,分别被编排为业务流程,聚合,事件管理,可用性,沟通和授权。

在本文中,我们总结了已识别的模式以及它们的好处和问题。有关总结模式的方法和结果的更多信息,请参见我们的论文(Taibi2020

从业者提出的模式

我们确定了32种模式,我们将其分为五类:

  • 编排和聚合
  • 事件管理
  • 可用性
  • 通讯
  • 授权

编排和聚合

这些模式可用于组成无服务器函数或协调其执行,从而创建更复杂的功能或微服务。

1. 聚合器API网关:为多个API只公开一个端点。函数单独调用API,然后汇总结果并将其公开为单个端点。

2. 数据湖:数据湖是原始数据的物理存储,在其中数据的处理和删除最少。为了保持秩序,必须使用明智的元数据命名进行组织。好处:数据始终保持不变,不受当前需求的影响。可以根据需要及时进行转换。

3. 扇入/扇出Fan-In/Fan-Out :也称为“虚拟角色” ,“数据转换” ,“处理器” ,“火警触发器“,拆分并行工作并最终汇总结果。并行执行可加快完成速度。适合执行超过最大执行时间的长任务。缺点:链接函数之间的强耦合。对函数链,在函数之间划分任务可能很复杂

4. 函数链:允许执行超过最大执行时间(例如,在Lambda中超过15分钟)的长任务。将函数组合在一起。初始函数在跟踪剩余执行时间的同时开始计算。在达到最大执行时间之前,该函数异步调用另一个函数,并传递继续计算所需的每个参数。然后可以终止初始功能,而不会影响链中的下一个功能。缺点:链接函数之间的强耦合,函数数量增加。在函数之间划分任务可能很复杂

5. 代理:也称为“命令模式”,“反腐败层”。创建一个函数来充当其他服务的代理,处理任何必要的协议或数据格式转换,为客户提供干净且易于访问的API。

6. 基于队列的负载均衡 ,也称为“可伸缩Webhook”,“ Throtler”。通过Webhooks,可以使用自定义回调来增强或更改网页或Web应用程序的行为。如何提高Webhooks调用的可伸缩性?可以使用触发服务的队列服务,该服务允许在高负载下对请求进行排队。

7. 节俭的消费者:一种函数,用于处理将消息直接发布到消息队列的多个服务(或函数)的请求。

8. 内部API:由于无法从外部访问服务,因此提高了安全性。

9. 健壮的API :也称为“网关” ,使用API​​网关为客户端授予对所选服务的访问权限。

10. 路由器:创建一个充当路由器的函数,接收请求并根据有效负载调用相关功能。好处:易于实施。问题:路由功能需要维护。此外,它可能会引入性能瓶颈,并成为单点故障。双重计费,因为路由函数需要等待,直到目标功能终止执行。

11. 胖客户端 :允许客户端直接访问服务并协调工作流程。好处:提高性能,降低服务器端成本,增加关注点分离。

12.状态机:采用无服务器编排系统(例如AWS Step Functions或IBM Composer)来编排复杂的任务。

事件管理

这些模式有助于解决通信问题。

13. 职责隔离:隔离用于更新和读取数据源的功能。对适当的函数使用“命令和查询”,以避免这种拥塞。

14. 分布式触发器 :可以通过消息队列将多个服务耦合到一个通知函数中。如果主题仅具有一个目的并且不需要微服务之外的任何数据,则此设置非常有效。

15. FIFO:使用crontab(例如AWS Cloudwatch)定期周期性地异步调用该函数。然后,将函数的并发性设置为1,这样就不会尝试并行运行竞争请求。该函数轮询队列(最多10条)排序的消息,并执行所需的任何处理。处理完成后,该函数将从队列中删除消息,然后再次(异步)调用自身。重复此过程,直到从队列中删除了所有项目。

16. 内部切换:函数在执行完成时自动停止,并在需要时自动重试。使用消息队列附加死信队列可以捕获失败。

17. 调度:周期性调用者,将该函数订阅到调度程序,例如AWS Cloud Watch,Google Cloud Scheduler或Azure Scheduler。好处:定期运行函数,而无需使其永久处于活动状态。

18.轮询事件处理器:使用定期调用者模式检查服务的状态好处:运行定期执行函数,而无需将功能永久保持为侦听器。

可用性模式

这组模式有助于解决可用性问题,减少预热时间和可能的故障。

19.隔板:将工作负载分区到不同的池中。可以根据使用者负载或可用性来创建这些池。

20.断路器:当故障次数达到某个阈值时,“断开”电路会立即将错误发送回调用方客户端,而无需尝试调用API。

21.编译函数:一种高级的,专门的,预先编译的无服务器语言可以减少内存占用和调用时间。这可能使云中的Edge技术可行。

22.函数预热器:减少冷启动时间,即调用某个函数后函数执行之间的延迟。

23. 函数过大:在Serverless中,无法选择在哪个CPU上运行。解决方案:即使不需要更多内存,要求更大的内存也会授予更快的虚拟机。

24. 重载报表引擎:使用数据缓存并创建最常查询的数据的专用视图

25. 最终一致:使用数据库流服务(例如DynamoDB流)来触发以前功能在数据库上产生的事件,并根据需要再次使用数据。

26.超时:API网关的超时时间为29秒。这对于用户来说是很长的时间,并给服务带来不好的体验。解决方案:将超时时间缩短到较短的时间,最好在3到6秒左右。

通讯模式

在这里,我们描述了函数之间进行通信的模式。

27.数据流:也称为“流和管道”,“我是流媒体 ”和“事件处理器” ,“流数据摄取” ,“流处理”。无服务器平台提供了诸如Kinesis(AWS)之类的可能性来处理大量数据流并将其分发到服务。问题:在无服务器环境中,数据流可能会非常昂贵。在平台生态系统之外工作也可能很困难。

28.外部状态:在某些情况下,需要在函数之间共享状态。通常的解决方案:共享状态并将其保存到外部数据库中。 这个模式:应用连续流处理器捕获大量事件或数据,并将它们尽快分布到不同的服务或数据存储中

29.发布/订阅:在消息队列中使用独立主题来分发内部内部服务通知。

授权模式

这些处理用户授权问题。

30.Gatekeeper :使用网关创建授权者函数,该函数可以处理授权标头并返回授权策略。

31.Valet key:通过请求特殊的授权者无服务器功能的首次访问,它被授予令牌,该令牌在一定时期内有效并且具有访问权限。

 

              

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