O que é computação sem servidor?

Serverless é mais do que uma função como serviço (FaaS) — o serviço de computação em nuvem que possibilita aos desenvolvedores executar código ou contêineres em resposta a eventos ou solicitações específicas sem especificar ou gerenciar a infraestrutura necessária para executar o código.

FaaS é o modelo de computação central no serverless e os dois termos são frequentemente utilizados como sinônimos. Em comparação com o FaaS, o serverless é uma pilha completa de serviços que podem responder a eventos ou solicitações específicas e escalar para zero quando não estão mais em uso, e para os quais o provisionamento, o gerenciamento e o faturamento são tratados pelo provedor de nuvem e invisíveis para os desenvolvedores.

Além do FaaS, esses serviços incluem bancos de dados e armazenamento, gateways de interface de programação de aplicativos (API) e arquitetura baseada em eventos.

Bancos de dados (SQL e NoSQL) e armazenamento (particularmente armazenamento de objetos) são a base da camada de dados. A abordagem serverless nessas tecnologias envolve a transição do provisionamento de "instâncias" com capacidade, conexão e limites de consulta definidos, além de mudar para modelos que escalam linearmente com a demanda tanto na infraestrutura quanto no preço.

Os gateways de API atuam como proxies para ações de aplicativos da web e oferecem roteamento de método HTTP, ID e segredos de cliente, limites de taxa, CORS, visualização de uso de API, visualização de logs de resposta e políticas de compartilhamento de API.

As arquiteturas serverless funcionam bem para cargas de trabalho orientadas por eventos e processamento de fluxo, principalmente a plataforma de fluxo de eventos de código aberto Apache Kafka .

As funções automatizadas serverless são sem estado e projetadas para lidar com eventos individuais. Essas funções tornaram-se parte essencial da arquitetura baseada em eventos (EDA), modelo de design de software criado com base na publicação, captura, processamento e armazenamento de eventos. Em uma estrutura de EDA, os produtores de eventos (por exemplo, microsserviços, APIs, dispositivos de IoT) enviam notificações de eventos em tempo real aos consumidores do evento, ativando rotinas de processamento específicas. Por exemplo, quando a Netflix lança uma nova série original, vários serviços EDA aguardam em espera pela notificação de lançamento, o que aciona uma cascata de atualizações para informar os usuários. Muitas outras empresas baseadas em aplicativos móveis e da Web voltados para o usuário (por exemplo, Uber, DoorDash, Instacart) dependem da arquitetura baseada em eventos.

O serverless, a plataforma como serviço (PaaS), os contêineres e as máquinas virtuais (VMs) são cruciais no desenvolvimento das aplicações na nuvem e no ecossistema de computação. Por isso é bom conhecer as diferenças entre os serverless e os demais nos principais atributos.

• Tempo de provisionamento: medido em milissegundos nos modelos serverless versus minutos ou horas nos outros modelos.

• Carga administrativa: nenhuma no serverless x um continuum de leve a médio e pesado no PaaS, contêiner e VM, respectivamente.

• Manutenção: As arquiteturas serverless são gerenciadas 100% pelos CSPs. O mesmo vale para PaaS, mas contêineres e VMs exigem manutenção considerável, incluindo atualização e gerenciamento de sistemas operacionais, imagens de contêiner, conexões e assim por diante.

• Dimensionamento: o autoescalonamento, incluindo o autoescalonamento para zero, é instantâneo e inerente ao serverless. Os outros modelos oferecem escalada automática, mas lenta, que exige um cuidadoso ajuste das regras de auto-scaling e não faz escalada para zero.

• Planejamento da capacidade: nenhum é necessário para servidores serverless. Os outros modelos exigem uma combinação de escalabilidade automática e planejamento da capacidade.

• Statelessness: inerente ao serverless. Ou seja: a escalabilidade nunca é problema; o estado é mantido em um serviço ou recurso externo. PaaS, contêineres e VMs podem utilizar HTTP, manter um soquete ou conexão aberta por longos períodos e armazenar o estado na memória entre as chamadas.

• Alta disponibilidade (HA) e recuperação de desastres (DR): o Serverless oferece alta disponibilidade e recuperação de desastres sem esforço ou custo extra. Os outros modelos exigem custos adicionais e esforço de gestão. A infraestrutura pode ser reiniciada automaticamente com VMs e contêineres.

• Utilização de recursos: o serverless é 100% eficiente porque não há capacidade ociosa, já que é invocado somente mediante solicitação. Todos os outros modelos apresentam pelo menos algum grau de capacidade ociosa.

• Faturamento e economia: o serverless é medido em unidades de 100 milissegundos. Já o PaaS, o contêiner e a VM normalmente são medidos por hora ou minuto.

O Kubernetes é uma plataforma de orquestração de contêineres de código aberto que automatiza a implantação, o gerenciamento e o dimensionamento de contêineres. Essa automação simplifica drasticamente o desenvolvimento de aplicativos em contêineres.

As aplicações serverless são frequentemente implementadas em contêineres. No entanto, o Kubernetes só pode executar aplicativos serverless de forma independente com um software especializado que integra o Kubernetes à plataforma serverless de um provedor de nuvem específico.

Knative é uma extensão de código aberto para Kubernetes que oferece uma estrutura serverless. Ele possibilita que qualquer contêiner seja executado como uma carga de trabalho serverless em qualquer plataforma de nuvem que execute o Kubernetes, seja o contêiner construído em torno de uma função serverless ou algum outro código de aplicativo (por exemplo, microsserviços). Na execução serverless, o Knative abstrai o código e trabalha com o roteamento da rede, gatilhos de eventos e escalada automática.

O Knative é transparente para os desenvolvedores. Eles constroem um contêiner utilizando o Kubernetes, e o Knative faz o resto, executando o contêiner como uma carga de trabalho serverless.

A computação serverless oferece aos desenvolvedores individuais e às equipes de desenvolvimento empresarial muitos benefícios técnicos e comerciais:

• Maior produtividade do desenvolvedor: como observado, o serverless possibilita que as equipes de desenvolvimento se concentrem em escrever código, não em gerenciar a infraestrutura. Isso dá aos desenvolvedores mais tempo para inovar e otimizar suas funções de aplicativos front-end e lógica de negócios.

• Pague somente pela execução: o medidor é acionado quando a solicitação é feita e é encerrado quando a execução termina. Compare isso com o modelo de computação IaaS, em que os clientes pagam pelos servidores físicos, VMs e outros recursos necessários para executar aplicativos, desde o provisionamento desses recursos até o desatribuição explícita.

• Desenvolva em qualquer linguagem: o serverless é um ambiente multilinguagem que possibilita aos desenvolvedores programar em qualquer linguagem ou estrutura, seja Java, Python, JavaScript, node.js, em que estejam familiarizados.

• Ciclos simplificados no desenvolvimento ena DevOps. O serverless simplifica a implementação e, de modo mais amplo, a DevOps, pois os desenvolvedores não perdem tempo definindo a infraestrutura necessária para integrar, testar, entregar e implementar as construções de códigos na produção.

• Desempenhoeconômico. Em certas cargas de trabalho, como processamento paralelizáveis, processamento de fluxo e algumas tarefas de processamento de dados, a computação serverless pode ser mais rápida e mais econômica do que outras formas de computação.

• Reduzir latência: em um ambiente serverless, o código pode ser executado mais perto do usuário final, diminuindo a latência.

• Visibilidade do uso: as plataformas serverless dão visibilidade quase total dos tempos do sistema e do usuário e sabem agregar informações de uso de forma sistemática.

Embora o serverless tenha muitas vantagens, é essencial considerar algumas desvantagens:

• Menos controle: em uma configuração serverless, uma organização transfere o controle do servidor para um CSP de terceiros, abrindo mão do gerenciamento de hardware e ambientes de execução.

• Lock-in com fornecedor: cada provedor de serviços oferece recursos exclusivos serverless e recursos que são incompatíveis com outros fornecedores.

• Inicialização lenta: Também conhecida como "cold start, a" slow startup pode afetar o desempenho e a capacidade de resposta dos aplicativos serverless, especialmente em ambientes de demanda em tempo real. 

• Teste e depuração complexos: a depuraçãopode ser mais complicada com um modelo de computação serverless, pois os desenvolvedores não têm visibilidade dos processos de back-end.

• Custo mais alto para a execução de aplicativos longos: Os modelos de execução serverless não foram projetados para executar códigos por períodos prolongados. Portanto os processos de longa duração podem custar mais do que os ambientes tradicionais de servidor dedicado ou de VM.

Devido aos seus atributos e benefícios exclusivos, a arquitetura serverless funciona melhor para casos de uso que envolvem microsserviços, backend móveis e processamento de dados e fluxo de eventos.

O caso de uso mais comum com o serverless hoje é compatibilidade com arquiteturas de microsserviços. O modelo de microsserviços dedica-se à criação de pequenos serviços que realizam um trabalho único e se comunicam entre si por meio de APIs. Os microsserviços também podem ser construídos e operados em PaaS ou contêiner; porém, o serverless vem sendo cada vez mais utilizado devido aos atributos dele em relação a pequenos bits de código, escalabilidade inerente e automática, provisionamento rápido e um modelo de preços que nunca cobra pela capacidade ociosa.

Na plataforma serverless, toda ação (ou função) pode ser transformada em um endpoint HTTP pronto para ser consumido pelos clientes web. Quando viabilizadas para web, essas ações são chamadas de ações da web. Você pode montá-las em uma API completa com um gateway de APIs que oferece mais segurança e limitação de taxas e aceita OAuth e domínio personalizado.

O Open Liberty InstantOn⁴ adota uma nova abordagem para oferecer suporte à inicialização rápida de aplicativos serverless. Com o InstantOn, você pode obter um ponto de verificação do processo do aplicativo Java em execução durante a criação do aplicativo e, em seguida, restaurar esse ponto de verificação na produção. A restauração é rápida (na casa dos 100 s de milissegundos), o que a torna ideal para serverless. Como o InstantOn é um ponto de verificação do aplicativo existente, seu comportamento após a restauração é idêntico, incluindo o mesmo excelente desempenho de throughput. Esse processo possibilita que as organizações adotem o serverless para novos aplicativos nativos da nuvem e oferece a oportunidade de trazer o serverless para a empresa existente.

O serverless é adequado para trabalhar com dados estruturados de texto, áudio, imagem e vídeo em torno de tarefas como enriquecimento de dados, transformação, validação e limpeza. Os desenvolvedores também podem usá-lo para processamento de PDF, normalização de áudio, processamento de imagem (rotação, nitidez, redução de ruído, geração de miniaturas), reconhecimento óptico de caracteres (OCR) e transcodificação de vídeo.

Qualquer tarefa embaraçosamente paralela é um bom caso de uso para um tempo de execução serverless, com cada tarefa paralelizável resultando em uma invocação de ação. Os exemplos de tarefas incluem pesquisa e processamento de dados (especificamente cloud Object Storage), operações MapReduce e raspagem da Web, automação de processos de negócios, ajuste de hiperparâmetros, simulações Monte Carlo e processamento de genoma.

A combinação do Apache Kafka gerenciado com FaaS e banco de dados ou armazenamento oferece uma base robusta para construções em tempo real de pipelines de dados e aplicativos de streaming. Essas arquiteturas são ideais para trabalhar com todos os tipos de ingestão de fluxo de dados (para validação, limpeza, enriquecimento, transformação), incluindo dados de sensores IOT, dados de registro de aplicações, dados do mercado financeiro e fluxos de dados de negócios (provenientes de outras fontes de dados).

O Serverless oferece a escalabilidade automatizada necessária para executar cargas de trabalho de inteligência artificial (IA) e aprendizado de máquina (ML), garantindo o desempenho ideal e acelerando a inovação.

A computação sem servidor oferece suporte a uma estratégia de nuvem híbrida, proporcionando a agilidade, a flexibilidade e a escalabilidade necessárias para acomodar cargas de trabalho flutuantes em ambientes locais, de nuvem pública, nuvem privada e edge.

O Serverless oferece suporte a muitos dos aplicativos mais comuns da atualidade, incluindo gerenciamento de relacionamento com clientes (CRM), computação de alto desempenho (HPC), análise de dados de big data, automação de processos de negócios, streaming de vídeo, jogos, telemedicina, comércio digital, criação de chatbots e outros.