Compreendendo a computação sem servidor para iniciantes

Quando dizemos computação “sem servidor”, muitos assumem que não há servidor neste modelo para facilitar a execução do código e outras tarefas de desenvolvimento. É um simples equívoco.

Então, depois desse destruidor de mitos, você pode estar pensando qual é a lógica por trás do nome “sem servidor”.

Deixe-me dar uma dica: em vez de “sem servidor”, é COMO os servidores são gerenciados e implementados, o que significa “sem servidor”.

Parece confuso?

Bom, vamos aprender tudo sobre serverless e outros termos relacionados a ele para tirar suas dúvidas. Para começar, o serverless está se tornando famoso enquanto falamos. Na verdade, é provável que o mercado sem servidor atinja US$ 7,7 bilhões até 2021 de US$ 1,9 bilhão em 2016.

Então, vamos discutir o serverless e tentar descobrir o motivo por trás de sua popularidade.

O que é computação sem servidor?

A computação sem servidor ou sem servidor é um modelo de execução baseado em nuvem no qual os provedores de serviços em nuvem fornecem recursos de máquina sob demanda e gerenciam os servidores por conta própria, em vez de clientes ou desenvolvedores. É uma maneira que combina serviços, estratégias e práticas para ajudar os desenvolvedores a criar aplicativos baseados em nuvem, permitindo que eles se concentrem em seu código, e não no gerenciamento do servidor.

Da alocação de recursos, planejamento de capacidade, gerenciamento, configurações e dimensionamento para patches, atualizações, agendamento e manutenção, o provedor de serviços em nuvem (como AWS ou Google Cloud Platform) assume toda a responsabilidade de gerenciar tarefas comuns de infraestrutura. Como resultado, os desenvolvedores podem concentrar seus esforços e tempo na lógica de negócios de seus processos e aplicativos.

Essa arquitetura de computação sem servidor nunca mantém recursos de computação em memória volátil; em vez disso, a computação ocorre em partes curtas. Suponha que você não esteja usando um aplicativo, nenhum recurso será alocado para ele. Portanto, você está pagando pelo recurso que realmente consome nos aplicativos.

O principal objetivo por trás da criação do modelo sem servidor é simplificar o processo de implantação do código na produção. Muitas vezes, também funciona com estilos tradicionais, como microsserviços. Depois que o serverless é implantado, os aplicativos que ele alimenta começam a responder às demandas rapidamente e aumentam ou diminuem automaticamente conforme necessário.

A computação sem servidor usa um modelo orientado a eventos para determinar os requisitos de dimensionamento. Portanto, os desenvolvedores não precisam mais antecipar o uso de um aplicativo para decidir quantos servidores ou largura de banda eles precisam. Você pode exigir mais servidores e largura de banda com base em suas necessidades crescentes sem reserva prévia ou reduzir a qualquer momento sem complicações.

Como o Serverless evoluiu?

O sistema tradicional apresentava desafios associados à escalabilidade e agilidade no processo de desenvolvimento e implantação do app. À medida que as demandas por aplicativos de alta qualidade aumentaram com o rápido tempo de lançamento no mercado, começou a surgir a necessidade de um sistema melhor que pudesse oferecer mais escalabilidade e agilidade. Isso resultou na evolução da computação em nuvem e dos modelos sem servidor.

O modelo sem servidor evoluiu em vários estágios, de monolítico a microsserviços e arquitetura sem servidor ou Function-as-a-Service (FaaS).

• A arquitetura monolítica é uma abordagem unificada tradicional para o desenvolvimento de software. É um modelo fortemente acoplado onde cada componente e seus subcomponentes compilam ou executam código. Se um serviço estiver com defeito, todo o servidor de aplicativos e os serviços em execução nele podem ficar inativos.
• A arquitetura de microsserviços é uma coleção de serviços menores dentro de um grande aplicativo único implantado de forma independente para executar uma função específica. Ele permite a entrega rápida de aplicativos em larga escala, fornecendo aos desenvolvedores flexibilidade usando Infraestrutura como serviço (IaaS) e Plataforma como serviço (PaaS). No entanto, escolher entre PaaS e IaaS é um desafio neste modelo.
• A arquitetura sem servidor evoluiu com a computação em nuvem e oferece mais escalabilidade e agilidade nos negócios. Em vez de IaaS e PaaS, utiliza FaaS e Backend-as-a-Service (BaaS). Aqui, os aplicativos são implantados conforme necessário, juntamente com os recursos para isso. Você não precisa gerenciar o servidor e pode parar de pagar se a execução do código terminar.

Atributos da computação sem servidor

Alguns dos atributos da computação sem servidor são os seguintes:

• A maioria dos aplicativos sem servidor compreende funções únicas e pequenas unidades de código.
• Ele executa código somente sob demanda, geralmente em um contêiner de software sem estado, e escala perfeitamente com base na demanda.
• Nenhum gerenciamento de servidor é necessário dos clientes.
• Possui execução baseada em eventos em que o ambiente do computador é criado assim que uma função é acionada ou um evento é recebido para executar a solicitação.
• Escalabilidade flexível para que você possa aumentar ou diminuir facilmente. Depois que um código é executado, a infraestrutura para de funcionar e o custo é economizado. Da mesma forma, quando a função continua a ser executada, você pode escalar infinitamente conforme necessário.
• Você pode usar serviços de nuvem gerenciados para lidar com tarefas complexas, como armazenamento de arquivos, enfileiramento, bancos de dados e muito mais.

Como funciona sem servidor?

A arquitetura serverless combina duas ideias principais – Function-as-a-Service (FaaS) e Backend-as-a-Service (BaaS). É mais baseado em FaaS, que permite serviços em nuvem para execução de código sem a necessidade de instâncias totalmente provisionadas. O FaaS consiste em funções sem estado, orientadas a eventos, escaláveis ​​e do lado do servidor que os serviços em nuvem gerenciam totalmente.

O modelo permite que as equipes de DevOps escrevam códigos com foco em sua lógica de negócios. Em seguida, eles definem um evento que pode acionar a função, como solicitações HTTP, para execução. Consequentemente, o provedor de nuvem executa a função e envia os resultados para aplicativos que os usuários podem visualizar.

Dessa forma, o modelo sem servidor oferece economia e conveniência com dimensionamento automático, sob demanda e facilidades de pagamento conforme o uso. Portanto, muitas empresas e equipes de DevOps estão sem servidor atualmente.

Quem usa Serverless e por quê?

Serverless está entre as tecnologias mais emergentes no desenvolvimento de software. Isso poderia eliminar as necessidades de gerenciamento e provisionamento de infraestrutura no futuro.

É útil para:

• As organizações que desejam mais escalabilidade e flexibilidade com melhor capacidade de teste de aplicativos podem ficar sem servidor.
• Desenvolvedores que desejam reduzir o tempo de lançamento no mercado criando aplicativos ágeis e de alto desempenho
• Empresas que não precisam de seus servidores rodando o tempo todo. Eles podem chamar funções baseadas em módulos usando aplicativos, quando necessário, para economizar custos.
• Organizações que desejam criar aplicativos eficientes baseados em nuvem e simplificar a migração para a nuvem
• O desenvolvedor que procura maneiras de reduzir a latência pode oferecer aos usuários acesso a algumas funções ou aplicativos.
• Uma empresa que não tem recursos suficientes para lidar com a complexidade e a manutenção da infraestrutura de TI pode optar pela computação sem servidor para resolver problemas automaticamente e não precisar de manutenção de sua parte.

Alguns usuários notáveis ​​do modelo serverless são Slack, Coca-Cola, NetFlix, etc.

Devido aos seus atributos exclusivos, o modelo sem servidor é adequado para muitos casos de uso, como:

• Aplicativos da Web: você pode criar aplicativos da Web rápidos e escaláveis ​​usando este modelo que responde rapidamente às demandas do usuário. É ideal para criar aplicativos sem estado que você pode iniciar instantaneamente e aplicativos que podem atender a picos imprevisíveis e pouco frequentes nas demandas do usuário.
• Back-ends de API: em plataformas sem servidor, qualquer função pode ser facilmente transformada em endpoints HTTP prontos para uso pelos clientes. Essas funções ou ações são conhecidas como ações da web quando habilitadas na web. E uma vez ativados, a montagem das funções em uma API completa torna-se fácil. Você também pode usar um gateway de API decente para trazer mais segurança, suporte de domínio, limitação de taxa e suporte OAuth.
• Microsserviços: Serverless é amplamente utilizado no modelo de microsserviços que foca na construção de pequenos serviços capazes de realizar uma única função e se comunicar entre si por meio de APIs.
  Embora seja possível criar microsserviços usando contêineres de software e PaaS, o serverless é mais eficiente. Ele facilita linhas de código menores que executam uma coisa e oferecem provisionamento rápido, dimensionamento automático e preços flexíveis que não cobram dos clientes quando os recursos não estão em uso.
• Processamento de dados: Serverless é ótimo para trabalhar com dados contendo vídeos, áudio, imagens e texto estruturado. Também é favorável para várias tarefas, como validação de dados, transformação, enriquecimento, limpeza, normalização de áudio e processamento de PDF. Você pode aproveitá-lo para processamento de imagens que inclui nitidez, rotação, geração de miniaturas e redução de ruído. Outros usos de serverless no processamento de dados podem ser transcodificação de vídeo e reconhecimento óptico de caracteres (OCR).
• Processamento de fluxo/lote: você pode criar aplicativos de streaming poderosos e pipelines de dados usando FaaS e um banco de dados com Apache Kafka. O modelo sem servidor atende a diferentes ingestões de fluxo, incluindo dados para logs de aplicativos, sensores de IoT, lógica de negócios e mercado financeiro.
• Computação paralela: Serverless é excelente para tarefas relacionadas à computação paralela, onde cada tarefa é executada em paralelo para executar uma tarefa específica. Pode incluir pesquisa de dados, processamento, operações de mapa, web scraping, processamento de genoma, ajuste de hiperparâmetros, etc.
• Outros usos: Serverless também é usado para vários aplicativos, como gerenciamento de relacionamento com o cliente (CRM), finanças, chatbots e inteligência e análise de negócios, para citar alguns.

Nota: Serverless pode não ser ideal para alguns casos. Por exemplo, aplicativos grandes com cargas de trabalho previsíveis e quase constantes podem se beneficiar mais de uma arquitetura de sistema tradicional. Eles podem optar por servidores dedicados, gerenciados ou autogerenciados. Além disso, se sua organização tiver configurações tradicionais completas com sistemas e aplicativos legados, pode ser caro e desafiador mudar para uma arquitetura totalmente nova e diferente.

Vantagens e Desvantagens da Computação Sem Servidor

Cada moeda tem dois lados, assim como a arquitetura serverless. Ele também tem algumas vantagens e desvantagens com base em diferentes parâmetros. Portanto, antes de prosseguir, é importante conhecer os dois lados para decidir se seria melhor para sua organização ou não.

Vantagens 👍

Aqui estão algumas das vantagens da arquitetura sem servidor:

Custo benefício

Serverless pode oferecer mais economia do que comprar ou alugar servidores onde você paga pelos recursos, mesmo que não os use.

O Serverless emprega um modelo de pagamento conforme o uso, no qual você pagará apenas pelos recursos que consumir. O provedor sem servidor cobrará apenas pela memória alocada e pelo tempo para executar o código sem incorrer em custos de tempo ocioso.

Como resultado, você economizará nos custos operacionais de tarefas como instalação, licenças, manutenção, aplicação de patches, suporte, etc. Sem hardware de servidor, você economiza nos custos de mão de obra.

Escalabilidade

Os sistemas sem servidor oferecem um alto nível de escalabilidade, pois você pode aumentar ou diminuir quando quiser com base nas demandas. Eles também são chamados de “elásticos” por esse motivo.

Aqui, os desenvolvedores não precisam de tempo dedicado para configurar os sistemas ou políticas de dimensionamento automático ou ajustá-los. O provedor de nuvem que você escolheu é responsável por gerenciar tudo isso. Além disso, os desenvolvedores de equipes pequenas também podem executar seus códigos sozinhos, sem a necessidade de engenheiros de suporte ou infraestrutura.

Latência reduzida

Como os aplicativos não são hospedados em um único servidor de origem, você pode executar o código de qualquer lugar. Se o provedor de nuvem escolhido for compatível, você poderá executar as funções do aplicativo em um servidor próximo aos usuários finais. Portanto, incorre em menor latência devido à distância reduzida entre as solicitações do usuário e o servidor.

Produtividade

O modelo sem servidor ajuda a melhorar a produtividade de seus desenvolvedores, pois eles não precisam lidar com o gerenciamento do servidor. Além disso, eles não precisam se preocupar em gerenciar solicitações HTTP ou multithreading diretamente em seu código.

Como resultado, simplifica o desenvolvimento de back-end, tudo graças ao FaaS, onde o código exposto são funções orientadas a eventos. Tudo isso economiza o tempo que eles podem dedicar para melhorar o código e o aplicativo.

Implantação de aplicativo mais rápida

Com serverless, os desenvolvedores não executam a configuração de back-end ou carregam o código no servidor para implantar uma versão do aplicativo. Eles também podem carregar rapidamente o código em bits para lançar novos produtos.

Eles também têm a flexibilidade de implantar código de uma só vez ou funcionar um após o outro, pois não é uma arquitetura monolítica. Além disso, você pode corrigir, atualizar, adicionar recursos ou corrigir erros de um aplicativo rapidamente.

Outros benefícios incluem computação ecológica devido ao consumo reduzido de energia com servidores sob demanda, criação de um aplicativo que se torna mais fácil com integrações integradas, tempo de lançamento no mercado mais rápido e muito mais.

Desvantagens 👎

Agora, vamos ver as desvantagens da computação sem servidor:

atuação

Às vezes, o código sem servidor usado com menos frequência pode exibir mais latência de resposta do que aqueles executados continuamente em servidores dedicados, contêineres de software ou máquinas virtuais (VM). É porque pode precisar de mais tempo para recomeçar e criar latência extra.

Difícil de depurar e testar

Você precisa saber como seu código funciona depois de implantá-lo. Para isso, você precisa testá-lo, o que é desafiador em um ambiente serverless. Além disso, como os desenvolvedores não têm visibilidade de cada processo de back-end e os aplicativos são divididos em funções menores, a depuração fica complicada.

Problemas de segurança

As novas e avançadas preocupações com segurança cibernética estão crescendo. Porém, não é possível conhecer ou medir completamente a segurança do provedor de nuvem. Portanto, quando eles lidam com todo o seu back-end com dados confidenciais armazenados em aplicativos, é arriscado.

Não é adequado para processos de aplicativos de longa duração

Serverless é econômico, mas não para todos os tipos de aplicativos. Se você tiver um aplicativo com processos de execução longa, o custo de executá-lo com base no tempo e nos recursos alocados pode ser muito alto. Neste momento, você pode querer prosseguir com uma hospedagem de servidor dedicada.

Outras desvantagens do serverless são a dificuldade em mudar de um fornecedor para outro e questões de privacidade.

Terminologias importantes na arquitetura sem servidor

Serverless nunca está completo sem falar sobre algumas terminologias importantes relacionadas a ele. FaaS e BaaS são duas das ideias mais proeminentes que levaram à evolução do serverless que conhecemos hoje. E para construir um sistema sem servidor, você precisa de um banco de dados, sistema de armazenamento, pilha de tecnologia, estrutura e assim por diante. Então, vamos discutir um pouco sobre eles.

Função como serviço (FaaS)

FaaS é uma ideia central em serverless e funciona como seu subconjunto. Esse modelo de execução de código orientado a eventos (aplicativos executados em resposta a uma solicitação) permite que você escreva a lógica implantada em contêineres de software, executada sob demanda e gerenciada por uma plataforma de nuvem.

Se você compará-lo com o BaaS, o FaaS oferece mais controle aos desenvolvedores na criação de aplicativos personalizados, em vez de depender de bibliotecas contendo código pré-fabricado.

Os contêineres de software nos quais o código é implantado não têm estado para simplificar a integração de dados e o código é executado por um tempo menor. Além disso, os desenvolvedores podem invocar aplicativos sem servidor por meio de APIs usando FaaS que os provedores de nuvem gerenciam por meio de um gateway de API.

Back-end como serviço (BaaS)

O BaaS é semelhante ao FaaS porque ambos precisam de um provedor de serviços terceirizado. Nesse modelo, um provedor de nuvem fornece serviços de back-end, como armazenamento de dados, para ajudar os desenvolvedores a se concentrarem em escrever seu código de front-end. No entanto, os aplicativos BaaS podem não ser orientados a eventos ou executados na borda como os aplicativos sem servidor.

Um bom exemplo de BaaS é o AWS Lambda. Os desenvolvedores usam código sem servidor em contêineres com Lambda que fornece diretrizes a serem seguidas ao enviar o código. Ele também automatiza os processos de inserção do código em contêineres de software e oferece um serviço gerenciado.

pilha sem servidor

Assim como outras tecnologias de software, a arquitetura sem servidor também vem com uma pilha de tecnologia. Ele reúne vários componentes essenciais para a criação de um sistema ou aplicativo sem servidor.

A pilha sem servidor inclui:

• Uma linguagem de programação: A linguagem de programação na qual os desenvolvedores escreverão o código. Dependendo do fornecedor, você pode escolher entre Java, JavaScript, Python, C#, Go, Node.js, F#, etc.
• Uma estrutura sem servidor: uma estrutura fornece o esqueleto ou a estrutura do código. Existem muitos frameworks Serverless para você começar. Ele permite criar, empacotar e compilar o código e, finalmente, a implantação na nuvem. As estruturas sem servidor agilizam o processo de codificação e simplificam o dimensionamento com tempo de configuração reduzido. Exemplos de estruturas de servidor são Apex, AWS Serverless Application Model, etc.
• Bancos de dados sem servidor: Eles são usados ​​para armazenar dados que o código requer para acessar. Eles também são necessários para interagir com funções para gatilhos. Esses bancos de dados se comportam como funções sem servidor, mas armazenam dados indefinidamente. Exemplos de bancos de dados sem servidor são DynamoDB, Azure Cosmos DB, Aurora Serverless e Cloud Firestore.
• Um conjunto de gatilhos: eles ajudam a iniciar a execução do código como solicitações HTTP
• Contêineres de software: potencializam o modelo sem servidor e oferecem microsserviços em contêineres sem complexidade. Eles também funcionam como um repositório para o seu código e facilitam os desenvolvedores ao escrever o código para várias plataformas, como desktop ou iOS.
• Gateways de API: Eles funcionam como um proxy para ações da web. Eles oferecem roteamento HTTP, limites de taxa, visualização de uso da API e logs de resposta, ID do cliente, etc.

Como implementar o modelo sem servidor e otimizá-lo?

Ficar sem servidor acarretará mudanças significativas em termos de aplicativos, tecnologia, custos, segurança e benefícios.

Suponha que você seja uma start-up ou uma pequena empresa. Nesse caso, ele acelerará seu tempo de lançamento no mercado e ajudará você a enviar atualizações rapidamente com testes simplificados, depuração, coleta de feedback, trabalho em problemas e muito mais para oferecer um aplicativo aprimorado aos usuários.

Se você for uma organização maior, experimentará benefícios como mais escalabilidade para atender às demandas de seus usuários, mas isso exigirá um investimento de custo significativo.

Portanto, é melhor avaliar os prós e os contras do serverless especificamente para o seu tipo de negócio e demandas e, em seguida, prosseguir. E se você leva isso a sério, comece por:

• Compreender suas necessidades e identificar uma pilha de tecnologia sem servidor adequada
• Escolha um fornecedor sem servidor, como Google Cloud Functions, Azure Functions, AWS Lambda etc.
• Capacite sua equipe com ferramentas poderosas para monitorar o desempenho e as funções do sistema. Fique atento ao número total de solicitações, limitações, contagens de erros, taxas de sucesso, duração da solicitação e latência.

Fornecedores sem servidor

Existem muitos fornecedores sem servidor ou provedores de nuvem no mercado para você escolher. Alguns dos principais são:

• AWS Lambda: é perfeito para organizações que já utilizam os serviços da AWS. Ele se integra a uma ampla gama de serviços para armazenamento, streaming e bancos de dados.
• Funções do Microsoft Azure: se você usa o Visual Studio Code, vá em frente. Funciona perfeitamente com DevOps e Azure Pipelines para CI/CD. Ele também suporta Durable Functions para funções stateful e oferece monitoramento integrado.
• Funções do Google Cloud: se você estiver usando os serviços do Google, é bom. Ele oferece suporte a aplicativos JS, Go e Python, permite que funções sejam acionadas a partir do Google Assistant ou GCP e oferece dimensionamento integrado.
• IBM Cloud Functions: Se você deseja optar por um modelo sem servidor baseado no Apache OpenWhisk, o IBM Cloud Functions é para você. Ele inclui excelente monitoramento de desempenho, acionamento de eventos de uma API REST ou serviços de nuvem IBM e integra-se ao API Gateway da IBM para gerenciar endpoints.
• Knative: se você estiver executando serviços no Kubernetes, vá em frente. É apoiado pelo Google, Red Hat, IBM, etc.
• Trabalhadores Cloudflare: é bom para aplicativos que exigem alta capacidade de resposta, especialmente aplicativos JavaScript. Ele oferece suporte a Workers KV para armazenamento de dados e WebAssembly para ajudá-lo a compilar e fornecer vários idiomas. Além disso, sua rede de alta distribuição com 193 datacenters melhora a latência e a capacidade de resposta.

Conclusão: o futuro do serverless

A computação sem servidor está evoluindo com a crescente demanda por aplicativos altamente escaláveis. Ele também oferece muitos benefícios que a computação em nuvem oferece, como mais conveniência, economia, maior produtividade e muito mais.

De acordo com um pesquisa da O’Reilly40% dos entrevistados trabalham em empresas que adotaram a arquitetura sem servidor.

Embora o serverless ainda tenha algumas preocupações, como latência devido a partidas a frio, testes, depuração etc., os provedores de nuvem estão trabalhando nisso. Em breve, uma forma mais refinada de sem servidor poderá surgir com mais benefícios e problemas resolvidos. Portanto, espera-se que a popularidade e o uso do modelo sem servidor aumentem no futuro.

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