无服务器架构与微服务：哪种架构最适合您的业务？

当企业需要构建应用程序时，其领导者必须做出的最重要的决定之一就是使用哪种软件开发方式。虽然有许多软件架构可供选择，但无服务器架构和微服务架构因其可扩展性、灵活性和性能而越来越受到欢迎。此外，鉴于云服务支出预计将在未来四年翻番，无服务器架构与微服务实例预计将快速增长，因为这两种技术正广泛应用于云计算环境。

虽然无服务器架构通常更受初创企业和需要快速构建、敏捷扩展的企业青睐，但微服务架构则在需要对后端基础设施进行更精细管控的组织中更受欢迎。所有领先的云计算科技公司都提供无服务器架构和微服务解决方案，包括 Microsoft Azure、Amazon (AWS Lambda)、IBM 和 Google Cloud。

本文将更深入地探讨无服务器架构和微服务架构的独特之处，以及如何选择适合您的架构。

无服务器架构（又称无服务器计算）作为一种软件开发方式，使开发者能够专注于应用代码的编写和运行，而无需管理底层基础设施。

在无服务器架构环境中，安装操作系统 (OS) 和软件更新、管理安全和监控等日常维护任务外包给云服务提供商 (CSP)。

尽管名为无服务器架构，但这并非真正脱离服务器的计算模式。不过，在无服务器架构中，是由 CSP（而不是开发人员）负责服务器的调配，从而使开发人员能够专注于代码和业务逻辑。无服务器应用程序的另一个优势是，它们允许云供应商以按需模式调配资源，这种模式更加灵活且更具成本效益。采用无服务器架构后，计费从代码执行开始，到代码执行结束。与基础设施即服务 (IaaS) 和函数即服务 (FaaS) 一样，无服务器架构已成为一种领先的云服务。

微服务也称为微服务架构，是一种云计算架构模式，其特点是将完整应用拆分为多个相互独立且彼此连接的独立模块。微服务应用程序通常有自己的堆栈，其中包括数据库和数据库管理模型。

微服务之间通过表现层状态转换 (REST API)、事件流与消息代理的组合机制进行通信。通常，微服务会根据其业务能力进行分类（例如用于搜索引擎的微服务或用于在线订单处理的微服务），而服务之间的分界线被称为“界限上下文”。

与无服务器架构相似，微服务的发展也与云基础设施的兴衰紧密相连。随着全球云基础设施用例呈指数级增长，未来四年内，微服务方面的支出预计将达到 60 亿美元。

虽然人们通常从架构定义的角度讨论微服务，但通过观察其最受欢迎的企业优势，更容易理解其业务价值：

• 更改或更新代码，而不会影响应用程序的其余部分。
• 轻松更改堆栈和编程语言。
• 利用彼此独立的、高度可扩展的组件。

无服务器架构和微服务架构的共同目标是增强复杂应用程序的灵活性和可扩展性。尽管二者存在诸多共性，但仍需关注以下关键差异：

无服务器架构和微服务都被认为是高度可扩展的，这意味着它们能够让软件解决方案在增加用户的同时，仍然保持较高的性能水平。

区别在于这两种架构为组织提供的控制程度与自动化程度的不同。无服务器架构技术使各个函数能够根据触发事件自动扩展，而微服务则允许每个服务按需独立扩展。虽然微服务方法需要更多的手动配置，但它也给开发者更多的控制权。

同样，在开发方面，实施无服务器架构与微服务架构的区别取决于组织所需的控制程度。

微服务需要将每个服务和功能通过使用容器（例如由 Docker 创建的容器），和/或容器编排平台（例如 Kubernetes）来独立构建、测试和部署。尽管这种架构比无服务器方案更具可定制性，但也需要开发者投入更多协调工作、时间成本与运维监管。

另一方面，无服务器架构旨在实现快速开发和部署周期，具有高度敏捷性和较低的复杂性。在无服务器架构中，底层基础设施的管理（例如操作系统的安装和配置、服务器管理和软件更新）外包给云服务提供商 (CSP)。这允许自动打包、部署和扩展应用程序功能。

在无服务器架构中，基础设施的所有调配、管理和扩展均由第三方（通常是 CSP）管理，使开发人员能够专注于业务逻辑以及编写和部署代码。

此外，在无服务器模型中，代码运行得更接近用户，从而降低其延迟，并提升速度和性能。然而，虽然在无服务器模型中，开发人员可以更专注于编写代码，但他们对底层基础设施（例如操作系统或服务器调配）几乎没有控制权。

在微服务架构中，开发人员需要管理支持每个计划部署的微服务的技术堆栈。这包括任何适用的基础设施、开发流程和网络配置。虽然微服务提供了对开发环境的更大控制，但它也要求开发人员在 DevOps（一种实现应用程序开发的方法）方面具备更高的专业知识水平。

粒度是指一个系统被分解成更小部分的程度。无服务器架构和微服务架构都被认为比它们的前身单体架构粒度更细。

单体架构将应用程序的所有功能（如用户界面、逻辑和数据库运算）结合在一起，而无服务器架构和微服务架构则将这些功能拆分开来。单体架构的简洁性曾经、并且现在仍然对那些需要开发单一功能简单应用的企业具有吸引力。

基于微服务的架构比单体架构粒度更细，但不如无服务器架构粒度细。微服务架构将单体应用程序分解成更小、更独立的、可以单独部署的服务。无服务器架构的粒度更加细化。无服务器架构模型将每个应用程序分解成比服务更小的功能。在无服务器架构中，每个函数代表业务逻辑的一个片段，仅在由特定事件触发时才执行。

在无服务器架构环境中，开发和部署代码所需的关键基础设施管理会外包给 CSP，包括运行时，即应用程序或服务运行的环境。这意味着在函数执行过程中存储的数据，会在函数执行完成的瞬间丢失。

另一方面，微服务架构通常运行于专用虚拟机 (VM) 之上，这使它们能够存储自身状态。

由于计费模式的原因，微服务架构通常不如无服务器架构经济高效。虽然无服务器架构函数按触发代码部署的事件数量计费，但微服务架构则需要根据基础设施和其他资源的调配提前支付费用。

在微服务架构中，组织无论是否使用资源都需要付费；而在无服务器架构中，用户只需为使用付费。

根据组织的需求，可以将无服务器架构和微服务架构的优势结合起来，形成一种被称为“无服务器架构微服务”的模型。

无服务器架构微服务是一种混合架构框架，其中微服务被构建为无服务器函数。无服务器架构函数因其高可扩展性而非常适合微服务，并且它们可以轻松地与托管服务相结合，有时甚至还可降低微服务运营的成本。

这种方法使开发者能够专注于构建比典型无服务器架构环境更为专业化的函数（同时无需为管理基础设施而烦恼）。将无服务器架构与微服务架构结合使用，可以获得与单独使用这些架构相似的诸多优势，包括可扩展性、成本效益和灵活性。然而，也有一些面临的挑战值得注意。

1. 函数边界：在无服务器架构微服务环境中，定义函数边界可能会存在问题，开发团队通常很难明确每个函数的职责。有时，这会导致他们将逻辑分散到过多函数中，直到变得不再合理。
2. 性能：在任何无服务器环境中，很难确保应用性能保持高水平，这主要是由于多个问题引起的，最显著的是所谓的“冷启动”问题。冷启动发生在函数在一段时间不活动后被触发时。当需要创建新的容器实例且没有预热容器可用时，这可能会导致两到三秒的延迟。
3. 监控：可能很难监控无服务器微服务架构中的应用程序并找出问题的根本原因所在。应用程序可能由多个微服务和函数组成，使得跟踪环境中的请求（为了理解许多常见问题而言是必要的）变得困难。

随着云计算的使用持续增长，以及企业在寻找新的方法来利用该技术创造新的业务价值，无服务器架构和微服务的用例都在扩展。

在过去的几年中，人工智能 (AI) 和机器学习 (ML) 应用程序的商业用例大幅增长，尤其是在生成式 AI 中。具体来说，无服务器架构有助于实现一种称为事件驱动型 AI 的技术，在这种技术中，持续不断的智能流可以为实时决策提供信息。

混合云将公有云、私有云与本地基础设施结合起来，构建一个统一、灵活且成本最优的 IT 基础设施。无服务器架构通过提供企业所需的敏捷性、灵活性和可扩展性，帮助采纳混合云战略的企业。

无服务器架构显著降低了为数据应用编写和部署代码的成本与复杂性。无服务器环境使开发人员能够专注于他们的代码和业务逻辑，而不是管理基础设施的所有日常任务。

虽然微服务并非云计算环境的必需，但由于其分布式应用组件的特性，使其架构非常适合云环境。微服务架构使服务和函数能够独立运行，并可部署以支持应用程序。此外，微服务具有高度可扩展性，这意味着它可以在一台服务器上运行多个实例，这对于云计算环境来说又是一大优势。

需要近乎实时处理数据的应用程序，例如支持自动驾驶汽车或流媒体视频的应用程序，尤其适合采用微服务架构。微服务使操作能够实时执行，从而提供即时输出，使这类应用程序得以正常运行。

重构（即企业决定重新设计其 IT 能力时）是微服务架构的常见使用场景。通常情况下，IT 部门希望从单体模式向更灵活、更高效的方向重构，而微服务可以提供这一点。

为您的应用选择合适的架构是企业可以做出的最重要决策之一。以下几个问题可以帮助判断无服务器架构还是微服务架构更适合您的需求：

• 您正在构建哪种应用程序？
• 构建速度需要多快？
• 您愿意花多少钱？
• 您需要在多大程度上控制底层基础设施？
• 您预期该流程会有多复杂？
• 您计划进行多次迭代吗？

虽然这些只是您可能需要考虑的一些问题示例，但它们应该有助于构建一个决策框架。

通常，希望快速推进并频繁迭代的企业会选择无服务器架构，而应用更复杂、需求更高且不介意较长开发周期的企业则会选择微服务架构。但这些只是大致的概括，在做出决策前，您应考虑这两种技术的优劣势。

无服务器计算以更简单、更经济高效的方式在云端构建和运行应用程序。了解有关 IBM Cloud Code Engine 的信息，这是个即用即付的无服务器平台，开发人员无需 Kubernetes 技能即可部署无服务器应用程序和工作流程。