在前不久的 KubeCon 上海站，国内外各大厂商的云原生实践战略进行了程度不一的曝光，本文重点介绍腾讯云原生架构搭建及其内部 Serverless 实践。
在云原生最佳实践中，微服务、容器、Serverless 等均被列入其中，通过应用这些新技术对原有应用程序进行改造，开发者可以最大限度发挥云计算平台在资源灵活性、计算能力等方面的优势。
早在多年前，腾讯内部就在实践“类微服务”理念，那时的微服务还没有形成良好的行业统一标准，容器技术也没有被很好地验证在生产环境中可行，腾讯就曾基于 Linux cgroup 的管理方式降低虚拟化带来的损耗，追求更加极致的性能。如今，腾讯正在逐渐将应用向云平台进行迁移，内部积累了众多云原生最佳实践。本文，InfoQ 有幸采访到了腾讯云副总裁刘颖和腾讯云中间件产品负责人肖雨浓，共同探讨云原生架构及 Serverless 最佳实践。
腾讯云原生战略
云原生可以理解为一种基于云的开发方式，可能是好技术和产品的集合，比如上文提及的容器、Serverless、DevOps，都属于云原生的范畴。在 IaaS 时期，即便每家企业的基础设施建设渐趋成熟，但应用迁移依旧非常痛苦，这是因为不同的 IaaS 层具备不同的标准，甚至不少 API 差异很大，很难找到通用且简便的迁移方式。在云原生时代，基于容器（符合行业规范）的应用程序可以很方便地在不同云平台之间进行迁移，这就是标准化优势的重要体现。
采访中，刘颖表示，腾讯云基于过去几年的技术积累和探索，面向用户推出了基于 Kubernetes 技术和生态的企业级容器平台 TKE（Tecent Kubernetes Engine），支持公有云的同时也可以支持私有云；容器服务网格 TKE Mesh（云原生服务网格管控平台），进一步解决容器化后应用治理和运维层面的问题；下一代无服务器计算平台 Serverless 2.0，解决传统 Serverless 在性能启动等方面的问题，在已有事件触发函数的基础上，根据实际用户使用场景，进一步提供面向 Http 场景的 Http Function 和 Http Service，提供高层次的通用开发框架，不仅更好的支持开发者面向 Web Service 的开发诉求，也可以支持已有业务代码向 Serverless 架构的无缝迁移；涵盖开发到交付一切所需的一站式 DevOps 平台。
容器服务网格 TKE Mesh 架构图
如果需要将一个应用完整迁移至云平台，比如 QQ 空间，上述每项技术都需要实践。正如肖雨浓在采访中所述，这实际上是一套完整的平台，通过在容器之上运用微服务、Serverless、DevOps 等技术提高开发速度并降低运维成本。
过去几年，云主机、容器、Serverless 等计算形态逐一被实践。采访中，刘颖表示，从可控性层面来说，云主机更高，Serverless 更低，但从易用性层面来说，Serverless 最为便捷，其发展速度也非常快，腾讯内部已有部分核心业务在使用 Serverless，比如相册，这说明该技术未来可以承载大流量、高可用的应用场景，腾讯也希望找到更加通用的解决方案。
Serverless 实践解析
Serverless 带来了成本和效率的改变，无服务的产品和生态正走向成熟，并逐步承载起企业核心业务。
作为继虚拟机、容器后的第三代通用计算平台，Serverless 是腾讯云原生的重点发力领域。分享中，肖雨浓表示，当前复杂的企业业务系统之所以还不能完全基于 Serverless 来实现，主要有以下几方面原因：
- 性能问题。目前无服务尚未完全成熟，在性能方面仍存在诸多问题，如同步业务的冷启动延时、高并发函数实例扩缩容，大规模业务下函数实例的集群管理等；
- 缺乏成熟的开发者生态。企业和研发采用无服务，需要用监控、Debug 调试、DevOps 等上下游支持；
- 需要理解和管理底层基础设施。当前 Serverless 架构下，用户依然会感知到无服务器集群和资源的存在。
针对目前行业遇到的问题，腾讯云持续探索研究，并发布了下一代无服务器计算平台： Severless 2.0 ，Severless 2.0 在已有的事件触发函数的基础之上，根据实际的用户使用场景，进一步提供了面向 HTTP 场景的 HTTP Function 和 HTTP Service，提供了高层次的通用开发框架，不仅更好的支持开发者面向 Web Service 的开发诉求，也可以支持已有业务代码向 Serverless 架构的无缝迁移。
在技术上，腾讯云在控制流和数据流的模块、虚拟化层、网络层、调度层都做了彻底的重构优化，在安全，可用性，性能上也进行了全面升级。
腾讯云函数架构
1、控制流、数据流模块按照职责重新梳理解耦
如上图所示，蓝色的是控制流部分，对函数的生命周期进行管理，API 层提供管理接口，元数据记录数据库后，下发一份到消息系统，通过消息队列解耦后续的管理模块。比如创建函数的场景，网络部署模块接收到消息后，负责打通函数访问 VPC 资源的转发路径。
函数代码管理模块负责进行代码检查，依赖安装，重新打包到代码仓库以便后续下载部署。调度模块可以做一些资源预创建，实例预部署工作，元数据模块负责将管理流的数据同步到数据流的缓存系统，以便后续函数调用时使用。这样，API 不需要关注函数管理的底层细节，控制流和数据流也不会干扰。
2、计算层实现轻量级虚拟化方案
函数实例节点从传统虚拟机切换到轻量级虚拟机系统，提高虚拟机的并发部署规模和速度，同时也实现多租户间的安全隔离。
3、Auto scale 自动扩缩容模块
基于函数请求实时计算的模式，动态的扩缩函数实例，优化函数冷启动的体验问题，以及控制函数计算平台本身的成本
4、VPC 网络转发代理
函数通常需要访问 VPC 网络内的存储资源或者访问公网，涉及到网络路径的打通，目前普遍的方式是通过绑定弹性网卡和部署 NAT 网关达到这个目的，在函数实例部署的过程中耗时占比很大。
综上，在技术层面，腾讯云 Serverless 2.0 通用统一的底层架构，通过采用轻量级虚拟化技术、VPC proxy 转发方案等多种优化手段，以及针对实时自动扩缩容核心的能力优化，彻底规避了传统无服务器架构中饱受诟病的冷启动问题。
除此之外，Severless2.0 还关注开发者从本地开发、代码调试、到业务的持续集成、上线运维等整个软件开发生命周期。围绕 Serverless 平台，腾讯云构建了全面的开发支持、DevOps、运维监控等能力，协助开发者更好地向 Serverless 架构迁移。
应用场景
据了解，截止 2018 年 12 月，腾讯相册累计用户量突破 1 亿，月活 1200 万，成为小程序生态的重量级玩家。但腾讯相册团队初始阶段仅几位前端和后台开发，且后台开发无法百分百能够投入到此项目，人力非常紧缺。此外，原有后台系统有不少历史包袱，在原有架构上做新的社交化功能开发并不现实。
为解决腾讯相册团队遇到的难题，腾讯云推荐了基于 Serverless 的小程序·云开发模式，通过提供较完整的云服务架构，简化小程序开发过程中复杂的后端操作，让开发者无需关心底层服务器资源部署运维，极大节约服务器架构搭建维护成本。基于云开发，腾讯相册团队用不到 2 周时间上线了第一版小程序。
这一套基于 Serverless 的架构具备更优的弹性计算能力，它根据请求自动运行，秒级上传部署，几乎不需要运维，让用户聚焦核心业务逻辑的编写。
结束语
根据调查报告，无服务器架构市场规模在 2018 年达到 42.5 亿美元，预计在 2023 年将达到 149.3 亿美元，复合年增长率将达 29％。成本和效率两大原因促使无服务器架构的市场规模正在快速增长，并将成为下一代云计算服务的主流形态。
采访最后，肖雨浓表示，随着 Serveless 2.0 的发展，无服务不仅可以逐渐承载起企业核心业务，并且能帮助打通监控、Debug 调试、DevOps 等上下游生态，助力互联网和传统企业业务的快速建设与迭代。
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