Serverless架構：無服務器應用與AWS Lambda（簡體書）

無服務器是軟件架構世界中的熱門新話題，它充分利用大量的雲平臺服務，讓開發者只需關注核心業務邏輯的實現。同時，它按需分配和使用資源的運行方式，在降低基礎設施成本的同時還能獲得強大的彈性。本書的作者 Peter Sbarski 是完全擁抱無服務器架構的早期開發者之一，他將自己在應用無服務器架構中獲得的寶貴經驗總結成本書，呈現給廣大的讀者。更難能可貴的是，全書貫穿了 AWS Lambda 實例和大量相關的練習。讀者一邊閱讀，一邊動手完成練習，就可以循序漸進地掌握無服務器架構的核心技術。無論你是軟件開發新手，還是架構師老兵，本書都是不可多得的瞭解無服務器架構的絕佳讀物。

Peter Sbarski 是A Cloud Guru 的工程副總裁，也是Serverlessconf 的組織者， Serverlessconf 是全球首個專門針對無服務器架構和技術的會議。他喜歡舉辦面對面的工作坊，時常撰寫一些關於無服務器架構的博客。Peter 擁有豐富的IT 工作經驗，領導過專注于Web和AWS 雲技術的大型企業解決方案團隊。他的專長包括後端架構、微服務和系統編排。Peter 擁有澳大利亞莫納什大學計算機科學博士學位，讀者可以在 Twitter（@sbarski）和 GitHub（https://github.com/sbarski）上關注他。
覃宇，ThoughtWorks高級諮詢師，10餘年移動應用開發經驗，Android技術專家，曾為AOSP貢獻過測試用例；目前專注于移動應用的架構設計、自動化測試以及持續交付。譯有《Kotlin實戰》一書。
李源,在華為技術有限公司工作8年，從事研發、系統架構設計、項目管理等工作，華為優秀講師，美國質量協會註冊質量工程師（CQE），2012年加入途牛，先後負責途牛CRM系統、供應商管理系統、零售平臺、分銷平臺等公司級項目，現任供應鏈研發中心副總經理，全面主持途牛供應鏈相關系統的設計、開發工作，覆蓋採購、資源、庫存、組裝、確認、N-BOOKING等多個核心系統。譯有《Java性能調優指南》《函數響應式領域建模 》等書。
羅麗，高級軟件工程師，移動技術開發顧問，擁有豐富的軟件開發經驗,熟悉ReactNative，Android，iOS等多種開發技術。目前任職於ThoughtWorks海外事業部，曾在多個大型移動應用項目中擔任技術顧問。譯有《Kotlin實戰》一書。

譯者序
過去二十年，矽谷的創業神話激勵著 IT 從業者們前赴後繼地投入創業大潮。而在這洶湧的大潮中，快速發展的技術和不斷湧現的平臺和服務也讓創業的技術門檻越來越低。三五個好友一起想出一個點子，再有一個程序員，租一些雲服務器，就可以大幹一場了。然而，事情就真的是這麼簡單嗎？有的團隊開發的爆款應用幾天之內流量即可以迅速飆升，日活用戶可以達到數百萬 ；卻由於最初架構設計時對擴展性的忽視，服務器不堪重負，頁面加載開始變慢，甚至無法訪問。開發團隊加班加點想盡各種辦法糾正架構的設計問題並擴展資源才讓應用恢復正常，卻為時已晚。用戶早已失去了耐心，也讓應用錯失了最佳的擴張機會。有的團隊卻正好相反，它們會先花上好幾個月時間精心地分析、設計、實現、測試可擴展的應用架構，甚至還會開發全套的自動化部署運維工具。然而，等到精心打磨的產品推出的那一天，市場上早已被同類競品完全瓜分。
這樣的案例在現實中屢見不鮮。市場的機會轉瞬即逝，爆款的壓力突如其來，而創業團隊卻被架構的擴展性和基礎設施的規劃運維束縛了手腳，疲于應付。除了提升團隊自身的架構和運維能力之外，還要想辦法降低基礎設施運維的門檻。無服務器技術也許就是這些創業團隊的希望。採用了無服務器技術架構之後，開發者使用現成的第三方服務並專注于應用的業務功能代碼開發，不用再關心以服務器為代表的基礎設置的規劃、配置和維護。而應用運行時使用的服務完全是按需分配的，一旦出現吞吐量的激增，這些服務會自動快速擴展到達可用性的要求。而應用使用的服務都是按照實際的使用量來計費的，這將大大降低基礎設施投入的成本。在基礎設施即服務、容器即服務和平臺即服務的基礎上，無服務器架構對雲計算進行了更高層次的抽象，大大降低了運維的門檻和成本。
然而，無服務器架構並不是軟件架構的銀彈。在擁抱大量第三方服務的同時，也讓系統架構和提供服務的特定供應商鎖定在了一起，日後如果遷移不會那麼輕鬆。第三方服務天然的分布式特質要求架構設計事先就要考慮網絡故障和延遲，以及一致性問題。無服務器架構運行資源的限制，也會要求運算要簡單，並能在短時間內完成。事件驅動和推送要求計算被拆成許多小巧的無狀態函數，其集成和管理勢必變得更加複雜。那麼，無服務器架構有哪些典型的使用場景？它又可以運用哪些常見的設計模式？使用無服務器架構時有哪些需要特別留意的問題？它使用的工具和實踐和傳統的開發方式有什麼區別呢？
本書的作者 Peter Sbarski 是最早實踐無服務器架構的開發者之一，他擔任工程副總裁的 A Cloud Guru 這個在線視頻教育服務就是完全基於無服務器架構創建的。貫穿本書的視頻分享網站實例和練習幾乎就是 A Cloud Guru 的迷你版，作者將他實施無服務器架構的經驗毫無保留地呈現在我們面前。作者在本書的前兩章總結了無服務器架構常見的使用場景和架構模式。從第 3 章開始直到第 9 章，分別介紹了無服務器技術中的身份認證和授權、函數計算、網關、對象存儲以及數據庫等重要內容，所有內容的學習都是圍繞著視頻分享網站的練習展開的，十分生動。作者在第
10 章對全書進行了總結，並介紹了一些值得關注的工具、實踐和趨勢。本書末尾的附錄則介紹了許多服務和工具的使用。
無服務器架構的話題始終無法回避 AWS 這個現象級產品。AWS 於 2014 年和2015 年先後推出的 Lambda 和 API Gateway 兩款產品將 AWS 的各種服務集成在了一起，讓無服務器架構變成了觸手可及的現實。本書的練習就需要使用 AWS 的重要服務 S3、Lambda 和 API Gateway。而一些更專業的領域也湧現了一批明星服務和產品，例如本書中介紹的身分認證和授權服務 Auth0 和實時數據產品 Firebase( 已經被 Google 收購 )。無服務器技術發展日新月異，本書英文版出版已經快兩年，儘管譯者在翻譯時已經就其中一些過時內容進行了標注。但其中涉及到 AWS 和其他第三方服務的講解難免落後，讀者可以結合這些產品的官方文檔來進行閱讀。AWS的中文官方文檔質量頗高，值得閱讀。
本書的翻譯初稿于 2018 年春節後結束，在此要感謝所有譯者期間的辛勤付出以及家人的理解和支持。同時也要感謝編輯們的耐心和嚴謹，謝謝你們 !

序一
Patrick Debois DevOps Jedi、DevOpsDays 創始人 Small Town Heroes 首席技術官
編寫專注於一個目標的程序，並盡可能把它做好，編寫能夠互相協同工作的程序――這是 Unix 哲學的核心思想，由 Unix 的設計者 Ken Thompson 首先提出。最近幾年以 Google、Netflix、Uber 和 Airbnb 為代表的公司已經證明，在現代的分布式系統中，可以簡單地將這些核心思想中的程序這個詞替換成服務。這種思想的最新變化 ：無服務器計算，宣示了託管服務和自管理基礎設施的智能組合是如何顯著改善開發時間和運營成本的。
本書很好地通過一系列實用的落地案例研究搭配了新興的無服務器設計模式的內容，初學者和實幹家都是本書理想的目標讀者。無服務器是一門嶄新的學科，作者成功地兼顧了廣泛的主題，同時還不失深度和重點。本書飽含著作者真摯的熱情、細緻的洞察力，以及值得分享的知識寶藏。
無服務器計算需要你改變構建軟件架構的方式，隨著許多範式的改變，有一些習慣你必須忘記。在熱情洋溢地擁抱新技術的同時，作者也用了不小的篇幅來羅列這些新架構類型的優勢和局限。作為驚喜，它還總結了自己運營真實無服務器架構旅程中的洞見。這種“實踐出真知”的態度展示了無服務器所帶來的豐厚回報，這將幫助你的企業專注並取得成功。

序二
Donald F. Ferguson 博士 Seeka TV 聯合創始人、首席技術官 哥倫比亞大學計算機科學系客座教授
很多技術都在顛覆應用程序的開發、測試和交付。雲計算和各種形式的“某某即服務”（as-a-service）就是這些重新定義應用程序開發和交付的例子。許多團隊和項目在嘗試引入新技術的時候都特別掙扎，有時甚至還會失敗。而失敗的罪魁禍首就是把這些截然不同的技術強加在現有的應用程序架構和編程模型上。精心設計、實現和交付的跨雲應用程序和傳統應用程序有著天壤之別。本書在介紹新的應用程序架構方面做得十分出色，還提供了如何成功應用無服務器技術的詳盡而實用的指導。
基礎設施即服務（Infrastructure as a Service，IaaS）、軟件即服務（Software as a Service，SaaS）以及平臺即服務（Platform as a Service，PaaS）是內部部署應用程序和基礎設施架構的雲平臺版本。這些模型可以提供價值但卻無法徹底釋放雲平臺的潛力。SaaS 提供了關於業務問題的不完全標準的解決方案，但無法快速地開發和交付更多有針對性的應用程序。IaaS 和 PaaS 提供了資源使用效率，卻無法消除配置和管理軟件服務器基礎設施的成本。這些模型都無法借用 Web 可調用 API 的大爆發，基於它們的 API 經濟已經漸成氣候。無服務器架構是唯一一種架構，這種架構可以消除軟件服務器成本、提供快速開發和交付靈活性，並管理有針對性的專注的雲平臺應用程序。
本書的第一部分――踏上征途為創建無服務器架構打下基礎。這部分說明了這種新架構的基本特性和優勢，包括該技術優缺點的清晰解釋和選擇指導。同樣重要的是，這部分還介紹了架構設計模式。成功採納轉型中的計算技術的唯一重要因素就是通過應用這些設計模式實現來瞭解其最佳實踐。這部分是在一個真實解決方案的上下文中解釋了這些模式，這個解決方案就是作者使用無服務器架構實現的 ：“一言不合就秀代碼”。作者的實踐經驗和成功經歷也是我推薦本書的主要原因。
人們往往錯誤地將無服務器等同于某一項具體的技術。比如，AWS Lambda 函數。但無服務器架構範圍更廣，包括 UI 設計、發佈 / 訂閱基礎設施、工作流 / 編排、活動數據庫、API 網關和管理，以及數據服務。總的來說，這些技術勢不可擋。本書介紹了做出貢獻的技術所扮演的角色以及發揮的作用，詳細地介紹了如何使用Amazon Web Services 中的這些技術集體實現來構建一個可以工作的應用程序。入門手冊和教程是能夠重複並可靠地使用該技術的核心。
數據層和安全性是任何應用程序都不可回避的最困難的兩個架構領域。本書對兩個話題都有詳盡的闡述。這部分內容解釋了概念（例如身份認證和授權），將概念落實到了應用程序場景（例如 Web 應用程序）中，並提供了如何設計實現安全性和數據層的具體而詳盡的例子。這些細節還包括使用 Auth0 和 Google Firebase 這些非 AWS 技術的示例。
我的公司也正在使用 AWS 和無服務器架構來構建解決方案，我發現這本書和作者的其他材料對我們的進步至關重要。我在哥倫比亞大學教授計算機科學的高級課程，該課程主要關注互聯網應用程序和跨雲應用程序。本書的內容是我所教授的大部分內容的基礎。我的經驗表明，本書是一本釋放雲計算潛力不可取代的關鍵書籍。真實應用程序上下文中關於 AWS 的詳細信息是無價的，這些概念和模式適用於使用任何技術的任何無服務器解決方案。

前言
我是從 Sam Kroonenburg 那兒第一次聽說 AWS Lambda 的。那時 Lambda 剛剛發佈，但 Sam 對它的前景已經十分看好了。他和我談起了在雲端執行函數、AWS中自動化的巨大潛力，以及基於事件的工作流的開發。一切都如此令人著迷，充滿了無限可能。不用配置和管理基礎設施就能執行我的代碼，這個想法看起來很酷而且馬上就能夢想成真。作為軟件工程師，我一直都想更專注於架構和代碼，而不是基礎設施、運維和系統管理。我用 Amazon Web Services 來實現這一切的機會來了。
幾個月之後，API Gateway 橫空出世，並解決了當時 Lambda

序一.........................................................................................XIII
序二..........................................................................................XV
前言........................................................................................XVII
致謝.........................................................................................XIX
關於本書...................................................................................XXI
關於作者................................................................................XXIII
關於封面................................................................................XXIV
第 1 部分..踏上征途 ......................................................................................... 1
1 ..無服務器初探 ........................................................................................................... 3
1.1　來龍去脈 ..........................................................................................................4
1.1.1　面向服務的架構與微服務 ..................................................................5
1.1.2　軟件設計 ..............................................................................................6
1.2　無服務器架構原則 ..........................................................................................9
1.2.1　根據需要使用計算服務執行代碼 ......................................................9
1.2.2　編寫單一用途的無狀態函數 ............................................................10
1.2.3　設計基於推送的、事件驅動的管道 ................................................10
1.2.4　創建更厚、更強大的前端 ................................................................ 11
1.2.5　擁抱第三方服務 ................................................................................12
1.3　從服務器過渡到服務 ....................................................................................12
1.4　無服務器的利與弊 ........................................................................................13
1.4.1　決策驅動因素 ....................................................................................13
1.4.2　什麼時候使用無服務器 ....................................................................14
1.5　本章小結 ........................................................................................................15
2 ...架構與模式 ........................................................................................................... 17
2.1　使用場景 ........................................................................................................17
2.1.1　應用程序後端 ....................................................................................18
2.1.2　數據處理與操作 ................................................................................18
2.1.3　實時分析 ............................................................................................19
2.1.4　遺留 API 代理 ....................................................................................19
2.1.5　計劃服務 ............................................................................................19
2.1.6　機器人（Bot）和技能（Skill） .........................................................20
2.2　架構 ................................................................................................................20
2.2.1　計算即後端 ........................................................................................20
2.2.2　遺留 API 代理 ....................................................................................25
2.2.3　混合 ....................................................................................................26
2.2.4　GraphQL .............................................................................................28
2.2.5　計算即膠水 ........................................................................................29
2.2.6　實時處理 ............................................................................................31
2.3　模式 ................................................................................................................32
2.3.1　命令模式 ............................................................................................32
2.3.2　消息傳輸模式 .............................................