Serverless之Framework——图文玩转 AWS Lambda

 前言

微服务架构有别于传统的单体式应用方案，我们可将单体应用拆分成多个核心功能。每个功能都被称为一项服务，可以单独构建和部署，这意味着各项服务在工作时不会互相影响

这种设计理念被进一步应用，就变成了无服务(Serverless)。「无服务」看似挺荒唐的，其实服务器依旧存在，只是我们不需要关注或预置服务器。这让开发人员的精力更集中——只关注功能实现

Serverless 的典型便是 AWS Lambda

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AWS Lambda

如果你是 Java 开发人员，你应该听说过或使用过 JDK 1.8 里面的 Lambda，但是 AWS 中的 Lambda 和 JDK 中的 Lambda 没有任何关系

这里的 AWS Lambda 就是一种计算服务，无需预置或管理服务器即可运行代码，借助 Lambda，我们几乎可以为任何类型的应用程序或后端服务运行代码，而且完全无需管理，我们要做的只是上传相应的代码，Lambda 会处理运行和扩展 HA 代码所需的一切工作

说的直白一点

Lambda 就好比实现某一个功能的方法 (现实中，通常会让 Lambda 功能尽可能单一)，我们将这个方法做成了一个服务供调用

到这里你可能会有个困惑，Lambda 既然就是一个「方法」，那谁来调用?或怎么来调用呢?

如何调用 Lambda

为了回答上面这个问题，我们需要登陆到 AWS，打开 Lambda 服务，然后创建一个 Lambda Function (hello-lambda)

 

Lambda 既然是个方法，就要选择相应的 Runtime 环境，如下图所示，总有一款适合你的(最近在用 Node.js, 这里就用这个吧)

 

点击右下角的 Create function 按钮进入配置页面

 

在上图红色框线的位置就可以配置出发 Lambda 的触发器了，点击 Add trigger

 

从上图可以看出，AWS 内置的很多服务都可以触发 Lambda，我在工作中常用的有：

API Gateway (一会的 demo 会用到，也是最常见的调用方式)

• ALB - Application Loac Balancer
• CloudFront
• DynamoDB
• S3
• SNS - Simple Notification Service
• SQS - Simple Queue Service

上面只是 AWS 内置的一些服务，向下滑动，你会发现，你也可以配置很多非 AWS 的事件源

 

到这里，上面的问题你应该已经有了答案了。这里暂时先无需任何 trigger，先点击右上角的 Test 测试一下 Lambda

 

一个简单的 Lambda Function 就实现了，红色框线的 response 只是告诉大家，每个请求都会有相应的 Request ID，更有 START/END 标识快速定位 Log 内容 (可以通过 CloudWatch 查看，这里暂不展开说明)

你也可能已经开始发散你的思维了，如何运用 AWS Lambda，其实在 AWS 官网有很多样例：

经典案例

比如为了适应多平台图片展示，一张原始图片上传到 S3 后，会通过 Lambda resize 适应不同平台大小的图片

 

比如使用 AWS Lambda 和 Amazon API Gateway 构建后端，以验证和处理 API 请求，当某一个用户发布一条动态，订阅用户将收到相应的通知

 

接下来我们就用 Lambda 实现经典的分布式订单服务案例

订单服务 Demo

为了增强用户使用体验，或者为了提升程序吞吐量，亦或是为了架构设计程序解耦，考虑到以上这些情况，我们通常都会借助消息中间件来完成

假设有一常见场景，用户下订单时如果选择开具发票，则需要调用发票服务，很显然调用发票服务不是程序运行的关键路径，这种场景，我们就可以通过消息中间件来解耦。这里有两个服务：

1. 订单服务
2. 发票服务

如果用 Lambda 来实现两个服务，整体设计思想就是这样滴：

 

现实中，我们不可能在 AWS console 通过点击按钮来创建各个服务的，在 AWS 实际开发中， 我们通过写 CloudFormation Template (以下会简称 CFT，其实就是一种 YAML 或者 JSON 格式的定义)来创建相关 AWS 服务，如果上述这个 Demo，从图中可以看出，我们要创建的服务还是非常多的：

• Lambda * 2
• API Gateway
• SQS

如果写 AWS 原生的 CFT，要实现的内容还是挺多的

但是...... 懒惰的程序员总是能带来很多惊喜

Serverless Framework

写 JDBC 麻烦，就有了各种持久层框架的出现，同样写 AWS 原生 CFT 麻烦，就有了 Serverless Framework (以下会简称 SF)的出现帮助我们定义相关 Serverless 组件 (顺便问一下，GraphQL 你们有在用吗?)

 

SF 不但简化了 AWS 原生 CFT 的编写，还简化了跨云服务的定义，就好比设计模式当中的 Facade，在上面建立了一层门面，隐藏了底部不同服务的细节，降低了跨云并用云的门槛，目前支持的云服务有下面这些

 

这里暂时不会对 SF 展开深入的说明，在我们的 demo 中只不过是要应用 SF 来定义

安装 Serverless Framework如果你有安装 Node，那只需要一条 npm 命令全局安装即可：

npm update -g serverless 

安装过后检查一下安装版本是否成功

sls -version 

 

配置 Serverless Framework

由于要使用 AWS 的 Lambda，所以要对 SF 做基本的配置，至少要让 SF 有权限创建 AWS 服务，当你创建一个 AWS 用户时，你可以获取 AK 「access_key_id」和 SK 「secret_access_key」(不是 SKII 哦)，其实就是一种用户名和密码形式

然后通过下面一条命令添加配置就可以了：

serverless config credentials --provider aws --key 1234 --secret 5678 --profile custom-profile 

• --provider 云服务商
• --key 你的AK
• --secret 你的SK
• --profile 如果你有多个账户时，你可以添加这个 profile 做快速区分

运行上述命令后，就会在 ~/.aws/目录创建一个名为 credentials 的文件存储上述配置，就像这样：

 

到这里准备工作就都完成了，开始写我们的定义就好了

创建 Serverless

应用通过下面一条命令创建 serverless 应用

sls create --template aws-nodejs --path ./demo --name lambda-sqs-lambda 

• --template 指定创建的模版
• --path 指定创建的目录
• --name 指定创建的服务名称

运行上述命令后，进入 demo 目录就是下面这个结构和内容了

➜  demo tree 
. 
├── handler.js 
└── serverless.yml 
 
0 directories, 2 files 

因为我们是用 Node.js 来编写 Serverless 应用，同样在 demo 目录下执行下面命令来初始化该目录，因为我们后面要用到两个 npm package

npm init -y 

现在的结构是这样的(其实就多了一个 package.json)：

➜  demo tree 
. 
├── handler.js 
├── package.json 
└── serverless.yml 
 
0 directories, 3 files 

至此，准备工作都已就绪，接下来就在 serverless.yml 中写相应的定义就可以了 (门槛很低：按照相应的 key 写 YAML 即可，是不是很简单?)，打开 serverless.yml 文件来看一下，瞬间懵逼?

# Welcome to Serverless! 
# 
# This file is the main config file for your service. 
# It's very minimal at this point and uses default values. 
# You can always add more config options for more control. 
# We've included some commented out config examples here. 
# Just uncomment any of them to get that config option. 
# 
# For full config options, check the docs: 
#    docs.serverless.com 
# 
# Happy Coding! 
 
service: lambda-sqs-lambda 
# app and org for use with dashboard.serverless.com 
#app: your-app-name 
#org: your-org-name 
 
# You can pin your service to only deploy with a specific Serverless version 
# Check out our docs for more details 
# frameworkVersion: "=X.X.X" 
 
provider: 
  name: aws 
  runtime: nodejs12.x 
 
# you can overwrite defaults here 
#  stage: dev 
#  region: us-east-1 
 
# you can add statements to the Lambda function's IAM Role here 
#  iamRoleStatements: 
#    - Effect: "Allow" 
#      Action: 
#        - "s3:ListBucket" 
#      Resource: { "Fn::Join" : ["", ["arn:aws:s3:::", { "Ref" : "ServerlessDeploymentBucket" } ] ]  } 
#    - Effect: "Allow" 
#      Action: 
#        - "s3:PutObject" 
#      Resource: 
#        Fn::Join: 
#          - "" 
#          - - "arn:aws:s3:::" 
#            - "Ref" : "ServerlessDeploymentBucket" 
#            - "/*" 
 
# you can define service wide environment variables here 
#  environment: 
#    variable1: value1 
 
# you can add packaging information here 
#package: 
#  include: 
#    - include-me.js 
#    - include-me-dir/** 
#  exclude: 
#    - exclude-me.js 
#    - exclude-me-dir/** 
 
functions: 
  hello: 
    handler: handler.hello 
#    The following are a few example events you can configure 
#    NOTE: Please make sure to change your handler code to work with those events 
#    Check the event documentation for details 
#    events: 
#      - http: 
#          path: users/create 
#          method: get 
#      - websocket: $connect 
#      - s3: ${env:BUCKET} 
#      - schedule: rate(10 minutes) 
#      - sns: greeter-topic 
#      - stream: arn:aws:dynamodb:region:XXXXXX:table/foo/stream/1970-01-01T00:00:00.000 
#      - alexaSkill: amzn1.ask.skill.xx-xx-xx-xx 
#      - alexaSmartHome: amzn1.ask.skill.xx-xx-xx-xx 
#      - iot: 
#          sql: "SELECT * FROM 'some_topic'" 
#      - cloudwatchEvent: 
#          event: 
#            source: 
#              - "aws.ec2" 
#            detail-type: 
#              - "EC2 Instance State-change Notification" 
#            detail: 
#              state: 
#                - pending 
#      - cloudwatchLog: '/aws/lambda/hello' 
#      - cognitoUserPool: 
#          pool: MyUserPool 
#          trigger: PreSignUp 
#      - alb: 
#          listenerArn: arn:aws:elasticloadbalancing:us-east-1:XXXXXX:listener/app/my-load-balancer/50dc6c495c0c9188/ 
#          priority: 1 
#          conditions: 
#            host: example.com 
#            path: /hello 
 
#    Define function environment variables here 
#    environment: 
#      variable2: value2 
 
# you can add CloudFormation resource templates here 
#resources: 
#  Resources: 
#    NewResource: 
#      Type: AWS::S3::Bucket 
#      Properties: 
#        BucketName: my-new-bucket 
#  Outputs: 
#     NewOutput: 
#       Description: "Description for the output" 
#       Value: "Some output value" 

乍一看，你可能觉得眼花缭乱，其实这是一个相对完整的 Lambda 配置全集，我们不需要这么详细的内容，不过这个文件作为我们的参考

接下来我们就定义 demo 所需要的一切 (关键注释已经写在代码中)

service: 
  name: lambda-sqs-lambda # 定义服务的名称 
 
provider: 
  name: aws # 云服务商为 aws 
  runtime: nodejs12.x # 运行时 node 的版本 
  region: ap-northeast-1 # 发布到 northeast region，其实就是东京 region 
  stage: dev # 发布环境为 dev 
  iamRoleStatements: # 创建 IAM role，允许 lambda function 向队列发送消息 
    - Effect: Allow 
      Action: 
        - sqs:SendMessage 
      Resource: 
        - Fn::GetAtt: [ receiverQueue, Arn ] 
       
functions: # 定义两个 lambda functions 
  order: 
    handler: app/order.checkout # 第一个 lambda function 程序入口是 app 目录下的 order.js 里面的 checkout 方法 
    events: # trigger 触发器是 API Gateway 的方式，当接收到 /order 的 POST 请求时触发该 lambda function 
      - http: 
          method: post 
          path: order 
 
  invoice: 
    handler: app/invoice.generate # 第二个 lambda function 程序入口是 app 目录下的 invoice.js 里面的 generate 方法 
    timeout: 30 
    events: # trigger 触发器是 SQS 服务，消息队列有消息时触发该 lambda function 消费消息 
      - sqs: 
          arn: 
            Fn::GetAtt: 
              - receiverQueue 
              - Arn 
resources: 
  Resources: 
    receiverQueue: # 定义 SQS 服务，也是 Lambda 需要依赖的服务 
      Type: AWS::SQS::Queue 
      Properties: 
        QueueName: ${self:custom.conf.queueName} 
 
# package: 
#   exclude: 
#     - node_modules/** 
 
custom:  
  conf: ${file(conf/config.json)} # 引入外部定义的配置变量 

config.json 内容仅仅定义了 queue 的名称，只是为了说明配置的灵活性

{ 
  "queueName": "receiverQueue" 
} 

因为我们要模拟订单的生成，这里用 UUID 来模拟订单号，

因为我们要调用 AWS 服务API，所以要使用 aws-sdk，

所以要安装这两个 package (这两个理由够充分吗?)

{ 
  "name": "lambda-sqs-lambda", 
  "version": "1.0.0", 
  "description": "demo for lambda", 
  "scripts": { 
    "test": "echo \"Error: no test specified\" && exit 1" 
  }, 
  "license": "MIT", 
  "dependencies": { 
    "uuid": "^8.1.0" 
  }, 
  "devDependencies": { 
    "aws-sdk": "^2.6.15" 
  } 
} 

接下来，我们就可以编写两个 Lambda function 的代码逻辑了

Order Lambda Function订单服务很简单，接收一个下单请求，下单成功后快速返回给用户，同时将订单下单成功的消息发送到 SQS 中，供下游发票服务开具发票使用

'use strict'; 
 
const config = require('../conf/config.json') 
const AWS = require('aws-sdk'); 
const sqs = new AWS.SQS(); 
const { v4: uuidv4 } = require('uuid'); 
 
module.exports.checkout = async (event, context, callback) => { 
    console.log(event) 
    let statusCode = 200 
    let message 
 
    if (!event.body) { 
        return { 
        statusCode: 400, 
        body: JSON.stringify({ 
            message: 'No order body was found', 
        }), 
        }; 
    } 
 
    const region = context.invokedFunctionArn.split(':')[3] 
    const accountId = context.invokedFunctionArn.split(':')[4] 
    const queueName = config['queueName'] 
 
    // 组装 SQS 服务的 URL 
    const queueUrl = `https://sqs.${region}.amazonaws.com/${accountId}/${queueName}` 
    const orderId = uuidv4() 
 
    try { 
       // 调用 SQS 服务 
        await sqs.sendMessage({ 
            QueueUrl: queueUrl, 
            MessageBody: event.body, 
            MessageAttributes: { 
                orderId: { 
                    StringValue: orderId, 
                    DataType: 'String', 
                }, 
            }, 
        }).promise(); 
 
        message = 'Order message is placed in the Queue!'; 
 
  } catch (error) { 
    console.log(error); 
    message = error; 
    statusCode = 500; 
  } 
 
  // 快速返回订单 ID 
  return { 
    statusCode, 
    body: JSON.stringify({ 
      message, orderId, 
    }), 
  }; 
}; 

Invoice Lambda Function

发票服务逻辑同样很简单，消费 SQS 指定队列中的消息，并将开具出的发票发送到客户订单信息的 email 中

module.exports.generate = (event, context, callback) => { 
    console.log(event) 
    try { 
        for (const record of event.Records) { 
          const messageAttributes = record.messageAttributes; 
          console.log('OrderId is  -->  ', messageAttributes.orderId.stringValue); 
          console.log('Message Body -->  ', record.body); 
          const reqBody = JSON.parse(record.body) 
          // 睡眠 20 秒，模拟生成发票的耗时过程 
          setTimeout( () => { 
              console.log("Receipt is generated and sent to :" + reqBody.email) 
          }, 20000) 
        } 
    } catch (error) { 
        console.log(error); 
    } 
} 

到此 demo 的代码就全部实现了，从中你可以看到：

我们没有关注 lambda 的底层服务细节，没有关注 sqs 的服务，只是简单的代码逻辑实现以及服务之间的串联定义

最后我们看一下整体的目录结构吧：

. 
├── app 
│   ├── invoice.js 
│   └── order.js 
├── conf 
│   └── config.json 
├── package.json 
└── serverless.yml 
 
2 directories, 5 files 

发布 Lambda 应用

在发布之前，编译一下应用，安装必须的 package「uuid 和 aws-sdk」

npm install 

发布应用非常简单，只需要一条命令：

sls deploy -v 

运行上述命令后大概需要等带几十秒钟, 在构建的最后，会打印出我们的构建服务信息：

上图的 endpoints 就是我们一会要访问的 API gateway 触发 lambda 的入口，在调用之前，我们先到 AWS console 看一下我们定义的服务

lambda functions

SQS-receverQueue

 

API Gateway

 

S3

从上图的构建信息中你应该还看到一个 S3 bucket 的名称，我们并没有创建 S3， 这是 SF 自动帮我们创建，用来存储 lambda zip package 的

 

测试

调用 API gateway 的 endpoint 来测试 lambda

 

打开 SQS 服务，你会发现，接收到一条消息：

接下来我们看看 Invoice Lambda function 的消费情况，打开 CloudWatch 查看 log：

从 log 中可以看出程序“耗费” 20 秒后打印了向客户邮件的 log(邮件也可以借助 AWS SES 邮件服务来实现)

至此，一个完整的 demo 就完成了，实际编写的代码并没有多少，就搞定了这么紧密的串联

删除服务

Lambda 是按照调用次数进行收取费用的，为了防止造成额外的开销，demo 结束后通常都会将服务销毁，使用 SF 销毁刚刚创建的服务也非常简单，只需要在 serverless.yml 文件目录执行这条命令：

sls remove 

总结与感受AWS Lambda 是 Serverless 的典型，借助 Lambda 可以实现更小粒度的“服务”，无需服务搭建也加快了开发速度。Lambda 同样可以结合 AWS 很多其服务，接收请求，将计算结果传递给下游服务等。另外很多第三方合作伙伴也在加入 Lambda 的 trigger 大部队，给 Lambda 更多触发可能，同时，借助 CI/CD，可以快速实现功能闭环

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