通过 AWS 的 Lambda 和 API Gateway 走向 Serverless

近来，在计算领域出现了很多关于 serverless 的讨论。serverless 是一个概念，它允许你提供代码或可执行程序给某个服务，由服务来为你执行它们，而你无需自己管理服务器。这就是所谓的执行即服务（ execution-as-a-service ），它带来了很多机会，同时也遇到了它独有的挑战。

简短回忆下计算领域的发展

早期，出现了……好吧，这有点复杂。很早的时候，出现了机械计算机，后来又有了埃尼阿克 ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer，很早的电子计算机)，但是都没有规模生产。直到大型机出现后，计算领域才快速发展。

上世纪 50 年代 – 大型机
上世纪 60 年代 – 微型机
1994 – 机架服务器
2001 – 刀片服务器
本世纪初 – 虚拟服务器
2006 – 服务器云化
2013 – 容器化
2014 – serverless（计算资源服务化）

这些日期是大概的发布或者流行日期，无需和我争论时间的准确性。

计算领域的演进趋势是执行的功能单元越来越小。每一次演进通常都意味着运维负担的减小和运维灵活性的增加。

发展前景

喔，Serverless！但是，serverless 能给我们带来什么好处? 我们将面临什么挑战呢?

未执行代码时无需付费。我认为，这是个巨大的卖点。当无人访问你的站点或用你的 API 时，你无需付钱。没有持续支出的基础设施成本，仅仅支付你需要的部分。换句话说，这履行了云计算的承诺：“仅仅支付你真正用的资源”。

无需维护服务器，也无需考虑服务器安全。服务器的维护和安全将由你的服务提供商来处理（当然，你也可以架设自己的 serverless 主机，只是这似乎是在向错误的方向前进）。由于你的执行时间也是受限的，安全补丁也被简化了，因为完全不需要重启。这些都应该由你的服务提供商无缝地处理。

无限的可扩展性。这是又一个大的好处。假设你又开发了一个 Pokemon Go, 与其频繁地把站点下线维护升级，不如用 serverless 来不断地扩展。当然，这也是个双刃剑，大量的账单也会随之而来。如果你的业务的利润强依赖于站点上线率的话，serverless 确实能帮上忙。

强制的微服务架构。这也有两面性，一方面，微服务似乎是一种好的构建灵活可扩展的、容错的架构的方式。另一方面，如果你的业务没有按照这种方式设计，你将很难在已有的架构中引入 serverless。

但是现在你被限制在他们的平台上

受限的环境。你只能用服务提供商提供的环境，你想在 Rust 中用 serverless？你可能不会太幸运。

受限的预装包。你只有提供商预装的包。但是你或许能够提供你自己的包。

受限的执行时间。你的 Function 只可以运行这么长时间。如果你必须处理 1TB 的文件，你可能需要有一个解决办法或者用其他方案。

强制的微服务架构。参考上面的描述。

受限的监视和诊断能力。例如，你的代码在干什么? 在 serverless 中，基本不可能在调试器中设置断点和跟踪流程。你仍然可以像往常一样记录日志并发出统计度量，但是这带来的帮助很有限，无法定位在 serverless 环境中发生的难点问题。

竞争领域

自从 2014 年出现 AWS Lambda 以后，serverless 的提供商已经增加了一些。下面是一些主流的服务提供商:

AWS Lambda – 起步最早的
OpenWhisk – 在 IBM 的 Bluemix 云上可用
Google Cloud Functions
Azure Functions

这些平台都有它们的相对优势和劣势（例如，Azure 支持 C#，或者紧密集成在其他提供商的平台上）。这里面最大的玩家是 AWS。

通过 AWS 的 Lambda 和 API Gateway 构建你的第一个 API

我们来试一试 serverless。我们将用 AWS Lambda 和 API Gateway 来构建一个能返回 Jimmy 所说的“Guru Meditations”的 API。

所有代码在 GitHub 上可以找到。

API文档：

POST /
{
    "status": "success",
    "meditation": "did u mention banana cognac shower"
}

怎样组织工程文件

文件结构树:

.
├── LICENSE
├── README.md
├── server
│   ├── __init__.py
│   ├── meditate.py
│   └── swagger.json
├── setup.py
├── tests
│   └── test_server
│       └── test_meditate.py
└── tools
    ├── deploy.py
    ├── serve.py
    ├── serve.sh
    ├── setup.sh
    └── zip.sh

AWS 中的信息（想了解这里究竟在做什么的详细信息，可查看源码 tools/deploy.py）。

API。实际构建的对象。它在 AWS 中表示为一个单独的对象。
执行角色。在 AWS 中，每个 Function 作为一个单独的角色执行。在这里就是 meditations。
角色策略。每个 Function 作为一个角色执行，每个角色需要权限来干活。我们的 Lambda Function 不干太多活，故我们只添加一些日志记录权限。
Lambda Function。运行我们的代码的地方。
Swagger。 Swagger 是 API 的规范。API Gateway 支持解析 swagger 的定义来为 API 配置大部分资源。
部署。API Gateway 提供部署的概念。我们只需要为我们的 API 用一个就行（例如，所有的都用生产或者 yolo等)，但是得知道它们是存在的，并且对于真正的产品级服务，你可能想用开发和暂存环境。
监控。在我们的业务崩溃的情况下（或者因为使用产生大量账单时），我们想以云告警查看方式为这些错误和费用添加一些监控。注意你应该修改 tools/deploy.py 来正确地设置你的 email。

代码

Lambda Function 将从一个硬编码列表中随机选择一个并返回 guru meditations，非常简单：

import logging
import random

logger = logging.getLogger()
logger.setLevel(logging.INFO)

def handler(event, context):

    logger.info(u"received request with id '{}'".format(context.aws_request_id))

    meditations = [
    "off to a regex/",
    "the count of machines abides",
    "you wouldn't fax a bat",
    "HAZARDOUS CHEMICALS + RKELLY",
    "your solution requires a blood eagle",
    "testing is broken because I'm lazy",
    "did u mention banana cognac shower",
    ]

    meditation = random.choice(meditations)

    return {
        "status": "success",
        "meditation": meditation,
    }

deploy.py 脚本

这个脚本相当长，我没法贴在这里。它基本只是遍历上述“AWS 中的信息”下的项目，确保每项都存在。

我们来部署这个脚本

只需运行 ./tools/deploy.py。

基本完成了。不过似乎在权限申请上有些问题，由于 API Gateway 没有权限去执行你的 Function，所以你的 Lambda Function 将不能执行，报错应该是“Execution failed due to configuration error: Invalid permissions on Lambda function”。我不知道怎么用 botocore 添加权限。你可以通过 AWS console 来解决这个问题，找到你的 API, 进到 /POST 端点，进到“integration request”，点击“Lambda Function”旁边的编辑图标，修改它，然后保存。此时将弹出一个窗口提示“You are about to give API Gateway permission to invoke your Lambda function”，点击“OK”。

当你完成后，记录下 ./tools/deploy.py 打印出的 URL，像下面这样调用它，然后查看你的新 API 的行为：

$ curl -X POST https://a1b2c3d4.execute-api.us-east-1.amazonaws.com/prod/
{"status": "success", "meditation": "the count of machines abides"}

本地运行

不幸的是，AWS Lambda 没有好的方法能在本地运行你的代码。在这个例子里，我们将用一个简单的 flask 服务器来在本地托管合适的端点，并调用 handler 函数。

from __future__ import absolute_import

from flask import Flask, jsonify

from server.meditate import handler

app = Flask(__name__)

@app.route("/", methods=["POST"])
def index():

    class FakeContext(object):
        aws_request_id = "XXX"

    return jsonify(**handler(None, FakeContext()))

app.run(host="0.0.0.0")

你可以在仓库中用 ./tools/serve.sh 运行它，像这样调用：

$ curl -X POST http://localhost:5000/
{
    "meditation": "your solution requires a blood eagle",
    "status": "success"
}

测试

你总是应该测试你的代码。我们的测试方法是导入并运行我们的 handler 函数。这是最基本的 python 测试方法：

from __future__ import absolute_import

import unittest

from server.meditate import handler

class SubmitTestCase(unittest.TestCase):

    def test_submit(self):

        class FakeContext(object):

            aws_request_id = "XXX"

        response = handler(None, FakeContext())

        self.assertEquals(response["status"], "success")
        self.assertTrue("meditation" in response)

你可以在仓库里通过 nose2 运行这个测试代码。

通过 AWS 的 Lambda 和 API Gateway 走向 Serverless

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发展前景

但是现在你被限制在他们的平台上

竞争领域

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怎样组织工程文件

代码

deploy.py 脚本

我们来部署这个脚本

本地运行

测试

更多前景

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但是现在你被限制在他们的平台上

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