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，他也正深刻變革著開發者們的編程模式，所謂“Write locally, compile to the cloud”。
本文將介紹 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，並結合 Serverless 應用引擎(SAE)這款產品來呈現 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於資源雲化的階段，以降低資源購置成本為主要驅動力，應用運行在到虛擬化環境中，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：包括系統總訪問量、平均訪問量、壓測找出單機 QPS、線上冗餘情況等等，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 虛擬機資源、外網訪問入口SLB、存儲資源RDS、NAT等雲產品的購買；
- 應用部署：對虛擬機資源進行初始化，需要手動或自建自動化部署流程完成應用部署；如果是微服務形態的應用，還需要考慮註冊中心和服務之間的依賴關係管理；
- 系統運維：需要進行系統監控、應用監控，並對異常情況報警，並自建運維體系和運維工具。
痛點分析
系統上線後，隨著用戶越來越多，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，當流量陡增將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，又會出現資源利用率低的問題，再相應的進行縮容，但縮容的時機很難把握，勢必會造成一定的閒置資源的浪費。
那我們期望的系統反饋是什麼樣的呢？
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擬合，能夠從容應對突發流量，並且能夠有效降低閒置資源成本。為了達到這個目標，系統需要具備哪些能力呢？
- 實時監控和數據分析：做到按需彈性，首先需要對把系統運行和應用運行狀態監控起來，並具備監控數據的分析能力；
- 彈性策略設置：提供可配置的彈性策略，並根據應用運行情況設置進行合理的設置；
- 秒級彈性：基於監控數據分析和彈性策略設置，系統可以實現自動彈性的能力，彈性能力越強越好，能達到秒級彈性；
- 細粒度計量：上雲的目標是降成本、提效率，因此需要配置細顆粒度的計量計費能力，支持小規格的計算資源配置才能真正達到降本的目的；
- 應用實例能夠自動水平擴縮：上面介紹的幾種能力都是基於一個前提，應用實例能夠自動水平擴縮，這需要應用實例是無狀態的或者系統自動維護應用的狀態。
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討論的 serverless 技術所需要解決的問題，接下來我們看下阿里雲現有的4個 serverless 產品形態。
阿里雲的 Serverless 產品形態
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，配合調度系統可以支持各種類型應用，無需管理底層基礎架構。
函數計算：是面向函數的 Function as a Service，提供了事件驅動的編程方式，用戶只需實現函數的處理邏輯，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，採用 FaaS 最大的挑戰是需要改變應用架構和開發交付模型。
Serverless 應用引擎(SAE)：是面向應用的 Serverless 產品，用戶不需要要改變應用架構和開發交付模型，只需提供應用實現，無需管理底層計算資源。SAE 提供了優化的彈性策略、支持秒級計費，並且提供了豐富的服務治理能力，可以方便地實現服務的灰度發佈、熔斷、降級，並與現有CI/CD系統集成。
什麼是阿里雲Serverless 應用引擎(SAE)
Serverless 應用引擎(SAE)基於神龍裸金屬服務器和 ECI 計算資源構建 Kubernetes 集群平臺，並實現了多租戶管理，在 Runtime 層實現了應用生命週期管理、發佈策略管理、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在線負載提供 Serverless 技術的落地方案。
如上圖，SAE 為主流的微服務框架的應用提供了 Serverless 應用託管能力，包括 Spring Cloud、Apache Dubbo 或者阿里雲 HSF 框架等，支持多種部署渠道，包括UI、雲效、插件等，支持多種部署方式，包括WAR、JAR、鏡像等。對於單體應用和採用 Spring Cloud、Dubbo、HSF框架開發的 Java 應用，SAE 支持零代碼改造，即可完成遷移。
多租戶應用託管能力實現
SAE 基於 Kubetnetes 集群對多用戶提供應用託管能力，那 SAE 如何實現多租管理的呢？對於租戶的隔離，主要有4個方面，包括系統隔離、數據隔離、服務隔離和網絡隔離：
- 系統隔離：基於安全沙箱容器技術的應用運行時環境，擁有獨立的內核，能夠提供多租戶環境下對系統調用、內核的隔離能力；
- 數據隔離：安全容器啟動時，通過 devicemapper 在宿主機上提供一個獨佔的存儲空間作為 rootfs；
- 服務隔離：SAE 命名空間是邏輯隔離環境，和微服務級別租戶信息（例如T1、T2、T3）綁定，與 K8S 中 namesapce 一一對應，微服務租戶信息下發到 K8S Secret 中保存；
- 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，實現不同用戶的 POD 屬於不同網絡平臺，並且 POD 和宿主機屬於不同網絡平面，VPC 實現用戶專屬網絡隔離。
核心優勢-免IaaS運維
用戶只需對網絡進行規劃，無需管理底層計算資源，完成業務開發後，可以直接通過程序包或者鏡像部署應用，極大提高用戶開發和運維效率；SAE 對接了多個雲產品，如SLB、SLS、NAT等，在應用部署時可以選擇使用，可以一站式支持流量訪問、日誌收集、存儲等能力。
核心優勢-彈性能力
SAE 支持定時彈性和指標彈性功能，定時彈性適用於資源畫像有周期性的應用場景，多用於證券、醫療、政府、教育等行業；指標彈性目前支持 CPU 和內存指標彈性，適用於有突發流量或典型脈衝的應用場景，多用於互聯網、遊戲、社交平臺等行業。
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實例，閒置資源成本高。使用 SAE 一鍵啟停功能能夠高效管理開發測試環境，按需釋放閒置資源，做到節省成本。
產品數據
- 容器啟動時長為20s：支持突發場景快速擴容，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。
- 最小實例規格為0.5C1G：支持細粒度資源訴求，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 臺 ECS 每天使用 8 小時，分別針對 ECS 按量付費和包年包月兩種情況計算來對比資源成本，方案詳情可以查看。
運維體驗
ECS 應用部署方案和使用 SAE 進行應用託管方案在運維方面的對比如下：
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