Архитектура Serverless | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 28 декабря, печатный экземпляр отправим 1 января.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Информационные технологии

Опубликовано в Молодой учёный №34 (481) август 2023 г.

Дата публикации: 26.08.2023

Статья просмотрена: 160 раз

Библиографическое описание:

Крылов, С. С. Архитектура Serverless / С. С. Крылов. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2023. — № 34 (481). — С. 16-18. — URL: https://moluch.ru/archive/481/105650/ (дата обращения: 16.12.2024).



Serverless Architecture возникла как смена парадигмы в современной разработке программного обеспечения, революционизирующая способы проектирования, развертывания и масштабирования приложений. В этой статье исследуются фундаментальные концепции бессерверной архитектуры, рассматриваются ее преимущества и ограничения, а также дается представление о ее практическом применении в различных областях.

Ключевые слова: serverless architecture, FaaS, scalability, IoT Systems.

В последние годы понятие Serverless стало ключевым термином в области информационных технологий, переосмысливая традиционные методы разработки и доставки программных продуктов. В отличие от более стандартных моделей, где разработчики заботятся о серверной инфраструктуре, масштабировании и управлении ресурсами, Serverless-архитектура переносит эту ответственность на платформу облачных услуг. Эволюция этой парадигмы началась с появления облачных функций (Function-as-a-Service, FaaS), позволяющих разработчикам выполнять код в ответ на события без необходимости думать о серверах. Важность Serverless-архитектуры в современной разработке программного обеспечения заключается в её способности повысить эффективность разработки, ускорить развертывание и снизить операционные затраты. Эта парадигма подходит как для масштабных корпоративных приложений, так и для стартапов, позволяя командам сосредотачиваться на функциональности приложения, минимизируя заботы о инфраструктуре.

Модели дистрибуции в Serverless-архитектуре

В рамках Serverless-архитектуры, существует несколько моделей дистрибуции, предоставляющих разработчикам различные уровни абстракции и управления. Каждая из этих моделей соответствует определенному уровню инфраструктуры и функциональности:

– SAAS (Software-as-a-service): Модель SAAS предоставляет пользовательскому приложению как сервис, управляемый провайдером. Пользователям доступна готовая функциональность приложения, обычно через веб-интерфейс. При этом, вся инфраструктура и управление серверами находится в зоне ответственности провайдера. Примерами SAAS являются платформы GitHub, Bitrix, Jira и DropBox.

– PAAS (Platform-as-a-service): В модели PAAS предоставляется не только приложение, но и платформа для его разработки и развертывания. Это предоставляет разработчикам средства и инструменты для создания, тестирования и развертывания своих приложений без необходимости управления инфраструктурой. PAAS может быть реализован поверх модели IAAS. Примерами PAAS являются платформы Heroku и AWS LightSail.

– IAAS (Infrastructure-as-a-service): В модели IAAS предоставляется инфраструктура в виде виртуальных машин, хранилища данных, сетевых ресурсов и т. д. Разработчики могут использовать эту инфраструктуру для развертывания своих приложений, имея контроль над операционной системой и уровнем конфигурации. Примерами IAAS являются платформы AWS EC2 и Google Compute Engine (GCE).

– AAS (Component-as-a-service): Эта категория включает в себя специализированные типы услуг, предоставляющие конкретные компоненты для приложений. Например, DBAAS (Database-as-a-service) предоставляет базу данных как сервис, а FAAS (Function-as-a-service) позволяет разработчикам выполнять код в ответ на события. Эти сервисы обеспечивают специфическую функциональность, упрощая разработку и управление.

Комбинируя эти модели, разработчики могут выбирать наиболее подходящий уровень абстракции для своих проектов, опираясь на требования к функциональности, управляемости и гибкости.

Преимущества Serverless

Serverless-архитектура обеспечивает масштабируемость приложений без необходимости вручную настраивать и управлять инфраструктурой. При росте нагрузки платформа автоматически масштабирует ресурсы, обеспечивая бесперебойную работу приложения даже в условиях пиковой активности. Благодаря этому, разработчики могут избежать затрат времени и усилий на настройку и контроль масштабирования. Преимуществом Serverless также является его способность быстро реагировать на изменения в нагрузке. Когда количество запросов или событий резко возрастает или снижается, Serverless-платформа автоматически адаптирует количество экземпляров функций, обеспечивая плавное и эффективное управление ресурсами.

Serverless-подход способствует оптимизации операционных затрат. Разработчики платят только за фактически использованные ресурсы, включая вычислительное время и память. В отличие от традиционных моделей, где серверы работают даже при низкой нагрузке, Serverless позволяет избежать излишних расходов на неиспользуемые ресурсы. Дополнительно, экономическая эффективность Serverless может быть подтверждена сравнительным анализом с традиционными архитектурными подходами. Результаты такого анализа позволяют оценить, насколько Serverless может значительно снизить общую стоимость владения (Total Cost of Ownership) и повысить эффективность расходов на инфраструктуру.

Serverless-архитектура предоставляет разработчикам высокоуровневые инструменты для создания, тестирования и развертывания приложений. За счет отсутствия необходимости управления серверами и инфраструктурой, разработчики могут сконцентрироваться на коде и функциональности приложения. Это ускоряет процесс разработки и сокращает время до выхода на рынок, что особенно ценно в условиях быстро меняющейся конкурентной среды.

Производительность и задержки

Помимо всех своих преимуществ, Serverless-архитектура также сталкивается с некоторыми вызванными ею задержками. Одним из главных факторов является холодный старт функций. При первом вызове функции или при длительной паузе она может испытывать задержку из-за необходимости запуска и настройки среды выполнения. Это может повлиять на производительность и время отклика приложения. Однако существуют методы управления этой проблемой, такие как предварительное разогревание функций, что позволяет снизить влияние холодного старта. С целью обеспечения желаемой производительности в Serverless-среде, разработчики также могут оптимизировать код, используя легковесные библиотеки, уменьшая размеры пакетов и эффективно управляя ресурсами внутри функций.

Сложность отладки и мониторинга

Отладка распределенных Serverless-приложений может быть вызовом, особенно при использовании множества микросервисов и функций. Сложности могут возникнуть в выявлении точек сбоев, воспроизведении ошибок и трассировке вызовов между различными компонентами. Однако с интеграцией современных инструментов для отладки и мониторинга, разработчики могут снизить сложность этого процесса. Инструменты для мониторинга и трассировки позволяют отслеживать выполнение функций, собирать метрики производительности и идентифицировать проблемы.

Ограничения окружения выполнения

Serverless-среда вводит ограничения на доступ к ресурсам и окружению выполнения. Например, функции могут иметь ограниченное количество выделенной памяти и времени выполнения. Это требует более тщательного планирования и оптимизации приложения. Относительно персистентных данных и хранения, Serverless-подход может потребовать интеграции с внешними хранилищами данных, такими как базы данных или облачные хранилища, для сохранения состояния между вызовами функций. Разработчики должны учитывать эти ограничения при проектировании и разработке приложений в Serverless-среде, чтобы обеспечить эффективное и надежное функционирование системы.

Как правильно проектировать Serverless-приложения

Правильное проектирование Serverless-приложений играет решающую роль в их эффективности и надежности. Вот несколько важных принципов, которые следует учитывать при создании таких приложений:

– Функции должны загружаться как можно быстрее: Поскольку время загрузки функции влияет на время отклика приложения, важно минимизировать эту задержку. Размер и зависимости функций могут повлиять на их скорость загрузки, поэтому следует обращать внимание на оптимизацию кода и использование легковесных библиотек.

– Функции должны выполнять одну единственную функцию: Важно соблюдать принцип «единственной ответственности» при проектировании функций. Каждая функция должна иметь четко определенное назначение и выполнять конкретную задачу. Это облегчит отладку, масштабирование и поддержку приложения.

– Функции должны быть ограничены по времени исполнения: В Serverless-среде функции ограничены по времени выполнения. Это помогает обеспечить линейную производительность и предотвращает заблокированные ресурсы. При проектировании следует учитывать этот ограничитель и разрабатывать функции так, чтобы они могли успешно выполнить свою задачу в заданное время.

– У вас должны быть примерные метрики в голове: Прежде чем принимать решение о применении Serverless-архитектуры, необходимо иметь представление о том, какие метрики будут для вашего приложения критичными. Это включает в себя ожидаемое время выполнения функций, среднее количество запросов и другие параметры. Эти метрики помогут определить, насколько эффективно приложение будет функционировать в Serverless-среде и избежать неожиданных финансовых или производственных сложностей.

Следуя этим принципам, разработчики смогут создавать эффективные, масштабируемые и надежные Serverless-приложения, готовые к справлению с изменчивой нагрузкой и требованиями пользователей.

Примеры применения

– Serverless-технологии находят применение в создании динамических веб-сайтов, где функции могут обслуживать HTTP-запросы, обеспечивая масштабируемость и высокую доступность. Это позволяет разработчикам сосредоточиться на создании контента и функциональности сайта, не тратя время на управление инфраструктурой.

– Serverless-архитектура отлично подходит для обработки событий и асинхронных задач. Множество сервисов, основанных на этой парадигме, обеспечивают эффективную обработку и анализ потоков данных. От простой обработки уведомлений до сложных пайплайнов обработки данных, Serverless предоставляет инструменты для создания надежных и высокоэффективных систем.

– В области интернета вещей (IoT) и реактивных приложений Serverless-архитектура может сыграть ключевую роль. Обработка данных от датчиков и сенсоров, а также быстрая реакция на изменения становятся возможными благодаря гибкой и мгновенной масштабируемости функций. Это обеспечивает быстрое и отзывчивое поведение системы даже при внезапных изменениях в окружающей среде. Практические применения Serverless охватывают широкий спектр сценариев, начиная от веб-разработки и заканчивая обработкой данных в реальном времени, делая эту архитектуру весьма универсальной и востребованной в современном программировании.

Выводы

Serverless-архитектура представляет собой инновационный подход к разработке программного обеспечения, революционизируя способы создания, развертывания и масштабирования приложений. Её преимущества включают автоматическую масштабируемость, экономию ресурсов и упрощенную разработку. Однако она также вносит вызовы, такие как задержки из-за холодного старта функций и сложности отладки. С правильным проектированием и пониманием практических применений, Serverless позволяет создавать динамичные веб-приложения, эффективно обрабатывать данные и события, а также строить реактивные системы, открывая перед разработчиками широкие горизонты для инноваций и оптимизации.

Литература:

  1. Adzic, G., Crispin, L., & Gojko, A. (2011). «Specification by Example: How Successful Teams Deliver the Right Software». Manning Publications.
  2. Hassan H. B., Barakat S. A., Sarhan Q. I. Survey on serverless computing (2021)
  3. Shafiei H., Khonsari A., Mousavi P. Serverless computing: a survey of opportunities, challenges, and applications (2022)
Основные термины (генерируются автоматически): IAAS, PAAS, SAAS, разработчик, AWS, функция, инфраструктура, модель, обработка данных, программное обеспечение.


Ключевые слова

serverless architecture, FaaS, scalability, IoT Systems

Похожие статьи

Технология ASP.NET MVC

В статье рассматривается проектирование архитектуры приложений ASP.NET MVC. Авторы описывают теоретические основы ASP.NET MVC, которые необходимы для разработки web-приложений платформы.NET Framework.

Гибкие методологии разработки программного обеспечения

В статье автор анализирует гибкие методологии разработки программного обеспечения, такие как Agile, Scrum, Kanban. Выделяет преимущества и недостатки для Scrum, Kanban.

Анализ современных подходов в архитектуре предприятий

В статье рассматриваются современные подходы в архитектуре предприятий, их особенности, достоинства и недостатки. Изучены фреймворк Захмана, подход TOGAF и методология компании “Gartner”.

Технологические аспекты проектирования веб-приложений c использованием фреймворка Blazor

В статье рассмотрены основные технологические особенности фреймворка Blazor при разработке веб-приложений. Дан краткий обзор и анализ используемых технологических решений, предоставляемых возможностей и принципов работы данного инструмента. Исследова...

Использование концепции интегрированных систем управления данными

В статье рассматриваются основные концепции при выборе систем управления контентом. Авторы опираются на данные исследовательских компаний IDC и W3Techs и делают выводы, используя свой практический опыт.

Проект Loom: трансформация многопоточности

Проект Loom представляет инновационную технологию в мире Java, нацеленную на революцию в области многопоточности и асинхронного программирования. В данной статье будут рассмотрены ключевые аспекты проекта, включая концепцию волокон (fibers) и виртуал...

Fluid Interfaces, их виды, ключевые особенности и теория дизайна при разработке UI/UX приложений

В статье авторы пытаются определить основные используемые виды «текучих» интерфейсов, их ключевые особенности и теорию дизайна при использовании в разработке UI/UX приложений.

Рассмотрение декларативного подхода к разработке интерфейсов мобильных приложений для Android

В данной статье рассматриваются императивный и декларативный подходы к разработке интерфейсов, анализируются преимущества и недостатки библиотеки Jetpack Compose.

Анализ архитектуры SDN

В данной статье представлен анализ архитектуры SDN, рассмотрены ее возможности в виртуализации серверов и систем хранения данных.

Эволюция архитектурных стилей при разработке информационных систем: от монолитных приложений к микросервисной архитектуре

Архитектура приложения является краеугольным камнем в разработке программного обеспечения (далее ПО), определяя структуру того, как его основные компоненты взаимодействуют друг с другом. Существуют различные подходы к проектированию архитектуры прило...

Похожие статьи

Технология ASP.NET MVC

В статье рассматривается проектирование архитектуры приложений ASP.NET MVC. Авторы описывают теоретические основы ASP.NET MVC, которые необходимы для разработки web-приложений платформы.NET Framework.

Гибкие методологии разработки программного обеспечения

В статье автор анализирует гибкие методологии разработки программного обеспечения, такие как Agile, Scrum, Kanban. Выделяет преимущества и недостатки для Scrum, Kanban.

Анализ современных подходов в архитектуре предприятий

В статье рассматриваются современные подходы в архитектуре предприятий, их особенности, достоинства и недостатки. Изучены фреймворк Захмана, подход TOGAF и методология компании “Gartner”.

Технологические аспекты проектирования веб-приложений c использованием фреймворка Blazor

В статье рассмотрены основные технологические особенности фреймворка Blazor при разработке веб-приложений. Дан краткий обзор и анализ используемых технологических решений, предоставляемых возможностей и принципов работы данного инструмента. Исследова...

Использование концепции интегрированных систем управления данными

В статье рассматриваются основные концепции при выборе систем управления контентом. Авторы опираются на данные исследовательских компаний IDC и W3Techs и делают выводы, используя свой практический опыт.

Проект Loom: трансформация многопоточности

Проект Loom представляет инновационную технологию в мире Java, нацеленную на революцию в области многопоточности и асинхронного программирования. В данной статье будут рассмотрены ключевые аспекты проекта, включая концепцию волокон (fibers) и виртуал...

Fluid Interfaces, их виды, ключевые особенности и теория дизайна при разработке UI/UX приложений

В статье авторы пытаются определить основные используемые виды «текучих» интерфейсов, их ключевые особенности и теорию дизайна при использовании в разработке UI/UX приложений.

Рассмотрение декларативного подхода к разработке интерфейсов мобильных приложений для Android

В данной статье рассматриваются императивный и декларативный подходы к разработке интерфейсов, анализируются преимущества и недостатки библиотеки Jetpack Compose.

Анализ архитектуры SDN

В данной статье представлен анализ архитектуры SDN, рассмотрены ее возможности в виртуализации серверов и систем хранения данных.

Эволюция архитектурных стилей при разработке информационных систем: от монолитных приложений к микросервисной архитектуре

Архитектура приложения является краеугольным камнем в разработке программного обеспечения (далее ПО), определяя структуру того, как его основные компоненты взаимодействуют друг с другом. Существуют различные подходы к проектированию архитектуры прило...

Задать вопрос