什麼是無伺服器？
無伺服器（Serverless），顧名思義，就是無伺服器運算。你可能會疑惑，沒有伺服器怎麼進行運算？實際上，無伺服器並非真的沒有伺服器，而是透過技術手段將伺服器的概念從業務邏輯中抽離，讓開發者只需專注於應用程式本身，而無需操心底層基礎設施。
無伺服器如何運作？
自從無伺服器出現以來，許多開發者將其視為一項新技術，它確實很新，因為它帶來了極大的便利。不過，我們不必把它想得太複雜或感到畏懼。應用程式運行的底層邏輯並未改變，無伺服器只是採用技術手段幫我們屏蔽了其中繁瑣的部分，就像其他雲端技術一樣。
在無伺服器出現之前，部署一個網頁應用程式是相當麻煩的。為了讓應用程式跑起來，我們必須先在伺服器端建置執行環境。這包括購買虛擬機器、初始化環境、安裝所需的依賴套件——並盡可能確保與本地開發環境一致。接著，為了讓用戶能存取應用程式，我們需要購買網域名稱、用虛擬機器的 IP 位址註冊、配置並啟動 Nginx，最後上傳並啟動應用程式程式碼。
與傳統工作流程形成鮮明對比的是，無伺服器部署只需要三個簡單步驟，是對伺服器端操作的極致抽象。本質上，用戶 HTTP 資料請求的整個鏈條並未改變，無伺服器只是簡化了整體模型。
具體來說，過去我們必須在伺服器端建置執行環境，而 FaaS（函數即服務）應用程式將這一步抽象成函數服務。過去我們需要負載平衡和反向代理，FaaS 應用程式將其抽象成 HTTP 函數觸發器。過去需要上傳程式碼並啟動應用程式，FaaS 應用程式則將其抽象成函數程式碼。
當用戶首次存取一個 HTTP 函數觸發器時，觸發器會持有用戶的 HTTP 請求，並為函數服務生成一個 HTTP 請求事件通知。
接著，函數服務會檢查是否有閒置的函數實例。如果沒有，它會從函數程式碼儲存庫中取得你的程式碼，初始化並啟動一個函數實例，執行函數，將 HTTP 請求物件作為參數傳入，然後運行函數。
此外，函數執行後的 HTTP 回應會返回給函數觸發器，再由觸發器將結果轉發給等待的用戶客戶端。
無伺服器與應用程式託管 PaaS 平台之間最大的差異在於資源利用率，這也是無伺服器最顯著的創新。無伺服器應用程式的實例可以縮減到零，而 PaaS 平台至少需要一個伺服器或容器持續運行。
在第一次調用之前，函數實際佔用的伺服器資源為零。只有當用戶發出 HTTP 資料請求時，函數服務才會被 HTTP 事件觸發，啟動一個函數實例。這意味著如果沒有用戶請求，函數服務就沒有運行中的實例，也就不消耗任何伺服器資源。相反，在 PaaS 平台上建立一個應用程式實例通常需要幾十秒，而且為了確保服務可用性，至少要有一個伺服器持續運行你的應用程式實例。
打個比方，無伺服器就像一個聲控燈——有人時迅速亮起，沒人時自動關閉。與傳統的手動開關燈相比，聲控燈在節能方面表現出色。不過，這種節能能力取決於聲控燈在需要時能迅速點亮。
同樣地，無伺服器優勢的關鍵在於其快速啟動時間。它是如何做到的呢？
為什麼無伺服器能這麼快啟動？
冷啟動（Cold Start）原本是個人電腦領域的概念，指的是在電源關閉後重新載入 BIOS 表的過程——基本上是從硬體驅動程式開始啟動，因此啟動時間較長。
在當今的雲端環境中，幾乎不會對實體伺服器進行電源關閉。在無伺服器的語境下，冷啟動指的是從函數被調用到函數實例準備就緒的整個過程。我們的重點是盡可能縮短啟動時間，因為啟動時間越短，資源利用率就越高。目前，雲端供應商利用語言特定的優化，已將平均冷啟動時間控制在 100 到 700 毫秒之間。Node.js 得益於 Google 的即時編譯（Just-In-Time compilation）技術，擁有最快的冷啟動速度。
值得注意的是，一個無伺服器服務可以在 100 毫秒內從零開始、執行函數並完成整個流程——這也是無伺服器能自信地縮減到零的主要原因。當開啟一個網頁時，響應時間低於一秒通常被認為是極佳的表現。在這種情況下，100 毫秒的啟動時間對頁面載入時間的影響微乎其微。
此外，可以合理地預期雲端供應商會持續優化其基礎設施，以實現更快的啟動速度，最終提高資源利用率。例如，在冷啟動過程中，下載函數程式碼是一個耗時的步驟。因此，在程式碼更新後，雲端供應商通常會主動啟動資源調度，提前下載並建置函數實例的容器映像。當第一個請求到達時，它們可以利用這些快取的映像檔，跳過冷啟動中的程式碼下載步驟，直接從映像檔啟動容器。這種技術稱為暖啟動（Warm Start）。因此，對於延遲敏感的應用程式，我們可以利用暖啟動或實例預熱策略來加速或規避冷啟動時間。
無伺服器是如何分層的？
當你的無伺服器實例執行時，它至少包含三個層級：容器（Container）、執行期（Runtime）和函數程式碼。
可以將容器視為作業系統（OS）。程式碼執行需要與硬體互動，容器模擬了核心和硬體資訊，讓你的程式碼和執行期能在其中運行。容器資訊包括記憶體大小、作業系統版本、CPU 詳細資料、環境變數等。目前，FaaS 的實現可能使用 Docker 容器、虛擬機器（VM），甚至沙箱環境。
執行期代表函數執行的環境。執行期資訊包括所使用的程式語言和版本，例如 Node.js v10 或 Python 3.6；可呼叫的物件，如 aliyun SDK；以及系統資訊，如環境變數。
這種分層架構有什麼好處？容器層的適用範圍更廣，讓雲端供應商可以預先準備大量容器實例，有效地將實體伺服器資源碎片化。執行期實例的適用範圍較低，可以預先準備較少數量。一旦容器和執行期固定下來，下載並執行程式碼就變得簡單。這種分層架構實現了高效的資源優化，讓你的程式碼能夠快速且經濟地執行。
總結
- 純粹的無伺服器應用程式的調用鏈包含三個主要部分：函數觸發器、函數服務和函數程式碼。它們分別取代了傳統伺服器端操作中的負載平衡與反向代理、伺服器與應用程式執行環境，以及應用程式程式碼部署。
- 無伺服器與傳統應用程式託管 PaaS 平台之間最大的差異在於：無伺服器應用程式可以縮減到零，並在事件觸發時迅速啟動。例如，Node.js 函數可以在 100 毫秒內完成啟動和執行。
- 無伺服器在設計上犧牲了用戶的控制權和應用程式範圍，以換取程式碼模型的簡化。其分層結構進一步提高了資源利用率，這也是其冷啟動時間極短的主要原因。
Novita AI 即將為用戶推出無伺服器服務，立即加入等待清單，利用無伺服器運算展開您的業務。
Novita AI 是一個全方位雲端平台，助力您的 AI 抱負。整合 API、無伺服器、GPU 實例——為您提供經濟實惠的工具。免除基礎設施負擔，從免費開始，讓您的 AI 願景成真。
推薦閱讀
