Serverless工程实践：从入门到进阶

本书是一本关于Serverless架构从原理、入门到实战的技术书籍，本书通过多个开源项目（包括不限于Knative、OpenWhisk、Kubeless等）、多个云厂商的多款云产品（包括不限于阿里云函数计算、阿里云Serverless工作流、腾讯云云函数、华为云函数工作流、百度智能云函数计算、AWS Lambda、Google Cloud Platform Functions等），通过多种途径向读者介绍什么是Serverless架构、如何上手Serverless架构、不同领域中Serverless架构的应用以及如何从零开发一个Serverless应用等，希望读者通过对本书的阅读，可以对Serverless架构有一个更加全面、直观地了解，可以通过本书的抛砖引玉，帮助读者将Serverless项目真实落地，将Serverless架构融入到自己所在的领域，获得Serverless架构带来的技术红利。

刘宇（花名：江昱）

国防科技大学电子信息专业博士，阿里云Serverless产品体验侧负责人，从事Serverless相关的工作多年，负责阿里云函数计算（FC）、Serverless工作流（FNF）等产品的体验工作，有丰富的实践经验。

阿里云战略级开源项目Serverless Devs发起人和负责人，Serverless Framework、Kubevela等开源项目贡献者，社区项目Anycodes在线编程负责人。

阿里云Serverless云布道师，CIO学院特聘讲师。畅销书《Serverless架构：从原理、设计到项目实战》作者，电子书《架构师特刊：人人都能学会的 Serverless 实践》（InfoQ出品）作者。

序一
序二
序三
序四
序五
序六
序七
序八
前言
第0章　从云计算到Serverless 1
第一部分　概念与产品
第1章　什么是Serverless 8
11　Serverless的定义 8
111　广义定义探索 8
112　Serverless工作流程 10
12　Serverless规范 12
121　FaaS解决方案模型 12
122　函数的规范与定义 12
123　函数生命周期 15
124　其他规范 20
13　Serverless的特点 35
131　优势与特点 35
132　面临的挑战 38
14　典型应用场景 43
141　实时文件处理 44
142　数据ETL处理 44
143　实时数据处理 44
144　AI推理预测 45
145　IoT后端 45
146　Web应用/移动应用后端 46
147　音视频转码 46
15　未来可期 47
第2章　主流Serverless平台和产品 48
21　工业FaaS平台 48
211　AWS Lambda 48
212　Google Cloud Functions 50
213　Azure Functions 52
214　阿里云函数计算 54
215　华为云函数工作流 57
216　腾讯云云函数 59
22　开源FaaS平台 60
221　Knative 61
222　Apache OpenWhisk 65
223　Fission 69
224　Kubeless 76
第二部分　开发入门
第3章　从零入门Serverless 84
31　创建函数 84
311　AWS Lambda 84
312　Google Cloud Functions 87
313　阿里云函数计算 89
314　华为云函数工作流 91
315　腾讯云云函数 94
32　开发一个Serverless应用 97
321　知识准备 98
322　项目开发 101
323　举一反三 105
33　触发器 106
331　定时触发器 108
332　对象存储触发器 108
333　API网关触发器 108
34　传统Web框架迁移 113
341　请求集成方案 114
342　其他方案 117
第4章　Serverless应用开发、调试与优化 120
41　Serverless应用开发观念的转变 120
411　文件上传方法 120
412　文件读写与持久化方法 124
413　慎用部分Web框架的特性 125
414　要注意应用组成结构 125
42　Serverless应用调试秘诀 126
421　在线调试 126
422　本地调试 129
423　其他调试方案 130
43　细数Serverless的配套服务 132
431　开发者工具 132
432　Serverless Workflow 138
433　可观测性 139
44　Serverless应用优化 141
441　资源评估依旧重要 141
442　合理的代码包规格 141
443　合理复用实例 142
444　善于利用函数特性 143
第5章　从零搭建FaaS平台 146
51　零基础上手Knative应用 146
511　Knative简介 146
512　Knative部署 147
513　体验测试 150
52　自建Apache OpenWhisk平台 152
521　OpenWhisk简介 152
522　OpenWhisk部署 152
523　开发者工具 156
524　体验测试 157
53　快速搭建Kubeless平台 157
531　Kubeless简介 157
532　Kubeless部署 158
533　下载命令行工具 159
534　体验测试 160
第三部分　工程实践
第6章　Serverless与监控告警、自动化运维 164
61　通过Serverless架构实现监控告警功能 164
611　Web服务监控告警 164
612　云服务监控告警 172
613　总结 175
62　钉钉/企业微信机器人：GitHub触发器与Issue机器人 176
621　GitHub触发器的实现 176
622　GitHub Issue的识别 179
623　钉钉机器人/企业微信机器人的实现 181
624　Issue机器人的实现 183
625　总结 185
63　触发器和函数赋能自动化运维 186
631　云盘自动快照 186
632　服务器定时重启 188
633　总结 190
64　Serverless CI/CD实践案例 191
641　CI/CD实践 191
642　总结 196
第7章　Serverless在图像、音视频处理中的应用 197
71　Serverless架构下的图片压缩与加水印 197
711　Serverless的图片压缩方案 197
712　Serverless的图片加水印方案 204
713　项目部署与测试 205
714　总结 208
72　Serverless架构下的音视频处理 209
721　准备ffmpeg 210
722　音视频处理 212
723　总结 222
73　Serverless：让图像合成更简单 222
731　为头像增加圣诞帽 222
732　为头像增加固定装饰 230
733　总结 233
第8章　Serverless架构下的人工智能与大数据实战 235
81　20行代码：Serverless架构下用Python轻松实现图像分类和预测 235
811　ImageAI与图像识别 235
812　项目Serverless化 237
813　项目部署与测试 241
814　项目优化 242
815　总结 244
82　Serverless与NLP：让我们的博客更有趣 244
821　赋能网站SEO 244
822　“为你写诗”小工具 251
823　总结 258
83　基于Serverless架构的验证码识别功能 258
831　浅谈验证码 258
832　验证码识别 260
833　基于Serverless架构的验证码识别 266
834　总结 272
84　函数计算与对象存储实现WordCount 272
841　理论基础 273
842　功能实现 274
843　测试体验 279
844　总结 281
第9章　Serverless架构在前端领域的应用 282
91　初识Serverless SSR 282
911　Serverless与SSR 283
912　总结 285
92　Serverless架构下的前后端一体化 286
921　前后端一体化的发展 286
922　Serverless与前后端一体化 288
923　总结 291
第10章　Serverless架构在IoT等其他领域的应用 292
101　基于Serverless架构与WebSocket技术的聊天工具 292
1011　原理解析 292
1012　匿名聊天室 295
1013　体验与测试 302
1014　总结 305
102　Serverless与IoT：为智能音箱赋能 305
1021　天猫精灵 306
1022　小爱同学 310
1023　总结 313
103　用手机写代码：基于Serverless的在线编程能力探索 313
1031　在线编程功能开发 314
1032　更贴近本地的代码执行器 318
1033　总结 328
第11章　Serverless工程化项目实践 330
111　基于Serverless架构的博客系统 330
1111　项目背景 330
1112　需求分析 331
1113　整体设计 331
1114　项目开发 335
1115　项目预览 346
1116　思路拓展 350
1117　总结 355
112　基于Serverless架构的人工智能相册小程序 355
1121　项目背景 355
1122　需求分析 356
1123　整体设计 357
1124　项目开发 366
1125　项目预览 386
1126　经验积累 388
1127　总结 391
结束语　Serverless正当时 392
附录　部分代码汇总 400

Serverless架构是云计算发展的产物，它继承了云计算的优点，并具备极致弹性、按量付费、免运维等优势。Serverless架构让开发者可以将更多精力放在业务逻辑上，让资源浪费更少，让服务器运维成本更低，真正意义上做到了降本提效。
为什么写作本书
Serverless架构最近几年越来越火，它凭借极致弹性、按量付费、免运维等优势在更多领域发挥着越来越重要的作用。但是由于Serverless架构比较“年轻”，相关学习资源相对来说比较少。笔者希望通过一些真实的案例带领读者入门Serverless架构，了解如何在不同领域应用Serverless架构，并学会从零开发Serverless应用。
本书主要内容
本书是一本关于Serverless架构从原理、入门到实战的技术指南，通过多个开源项目、多个云厂商的多款云产品介绍什么是Serverless架构、如何上手Serverless架构、不同领域中Serverless架构的应用以及如何从零开发一个Serverless应用等，带领读者全面了解Serverless架构，帮助读者获得Serverless架构带来的技术红利。
本书主要包括三部分：概念与产品、开发入门、工程实践。
第一部分包括2章，介绍了Serverless架构的定义、规范、优势、面临的挑战、应用领域以及工业界和开源界的优秀项目等。
第二部分包括3章，介绍如何开发Serverless应用、如何从零搭建FaaS平台等。
第三部分是工程实践，主要内容是Serverless架构在各个领域的实战应用，涵盖运维领域、图像和音视频处理领域、人工智能和大数据领域、前端领域以及IoT等众多领域。这一部分还给出了两个完整的Serverless实战项目的从零开发过程。
除这三部分之外，本书还包括另外两章。
第0章“从云计算到Serverless”：这是全书的引入部分。众所周知，Serverless是云计算发展的必然产物，那么云计算是如何发展的？为什么会产生Serverless的概念？这个概念是谁提出的？通过这一章，读者可以对云计算的发展以及Serverless的诞生有一个基础的了解。
结束语“Serverless正当时”：介绍Serverless领域知名且活跃的开发者对Serverless的看法以及期待。希望读者通过这一部分可以归纳出“自己心中的Serverless”，也希望这些前辈们的看法、思想可以让读者对Serverless有更深入的了解。
如何阅读本书
读者应当具有一定的编程基础，例如熟悉Nodejs、Python等语言，同时也需要对云计算有初步的了解，有相关云产品使用经验。
本书采用循序渐进的方法，从什么是Serverless架构开始说起，通过零基础上手Serverless架构、建设自己的FaaS平台等帮助读者快速入门Serverless架构，并通过领域实战、应用案例帮助读者拓展思路。我建议读者通过下述“三遍阅读法”来掌握书中内容。
第一遍阅读，通读全书，主要弄清楚概念，再完成Serverless的基础入门，并对Serverless在各个领域的应用有相对基本的认识，对如何完整地开发一个Serverless应用有基础的了解。
第二遍阅读，专攻领域实战，通过领域实战提供的开源代码，深入了解Serverless架构的运行原理、开发技巧等，可以通过笔者的抛砖引玉发挥自己的思路，在更多领域将Serverless架构与之结合。
第三遍阅读，边读边实践，加深理解Serverless架构概念的同时，动手从零开发一款Serverless应用并将其部署上线，从而完整地理解Serverless架构的原理、优势，并对Serverless的开发技巧有更加深入的认识和独到的见解。
阅读过程可能枯燥，但只有在反复的研读中，自己对Serverless架构的理解才能不断深入。另外，Serverless架构的发展速度是非常快的，本书的案例代码可能会失效，笔者会尽快更新相关代码仓库。也希望读者可以利用好这些仓库。
致谢
在编写本书的过程中，笔者遇到过很多的困难和挑战。在此特别感谢阿里云云原生团队的小伙伴们，是你们的支持和鼓励让本书得以顺利完成。
感谢杨秋弟（曼红）、杨浩然（不瞋）等前辈，是你们在这本书从开始到结束的过程中，不断给予鼓励和支持，才得以让本书如期顺利完成；感谢国防科技大学窦勇教授、浙江大学卜佳俊教授等提供的帮助以及对本书提出的极具建设性的意见；感谢姜曦 （筱姜）在本书编写、校对、出版等整个过程中给予鼓励和支持并帮忙校验、协调资源；感谢阿里云UED团队，尤其是周月侨（小取）同学，帮忙对本书的部分插图等进行设计、规范定制；感谢罗松（西流）、张千风（千风）等在本书编写过程中指导部分代码的完成以及功能、案例的实现；感谢陈绪（还剑）、钱梅芳（宝惜）等前辈对本书提供帮助和建设性意见。同时，也要感谢我的家人对我工作的鼓励和支持，对我每走一步的信任和鼓励；感谢身边的小伙伴对我的关心和帮助。感谢身边每一个人，谢谢你们。
由于作者水平有限，书中不足及错误之处在所难免，敬请专家和读者批评指正。

江昱（刘宇）
2021年4月