serverless

Serverless là gì? Hãy sẵn sàng với serverless!

Nguyễn Nhân

Nov 28, 2018 — 11 min read

Khái niệm về serverless là gì thì cũng không còn mới mẻ lắm cho nhiều người, tuy nhiên để thực sự sử dụng, trải nghiệm ưu khuyết điểm thực tế thì cũng không phải nhiều lắm. Sau một thời gian nghiên cứu về serverless, mình tổng kết một vài kinh nghiệm cá nhân, cố gắng giải thích đơn giản để người mới dễ dàng tiếp cận lĩnh vực này.

Serverless là gì?

Serverless là môi trường, nền tảng thực thi ứng dụng và dịch vụ mà không phải quan tâm đến máy chủ. Ứng dụng serverless không cần phải quan tâm việc phân bổ, quản lý tài nguyên của hệ điều hành, và bỏ qua các vấn đề về nâng cấp và bảo mật. Với khái niệm là chỉ cần tập trung phát triển sản phẩm, việc còn lại về vận hành sẽ để nền tảng này đảm nhiệm.

Điều quan trọng và khác biệt nhất trong serverless là bạn chỉ trả tiền khi và chỉ những phần bạn sử dụng. Giả sử bạn có một máy chủ ảo, thì thường sẽ được tính tiền trọn gói bao gồm thời gian chạy 24/7 trong 1 tháng, CPU và RAM, băng thông, lưu trữ. Bạn vẫn sẽ phải trả tiền hàng tháng đều đặn cho dù cái máy chủ ảo đó không chạy, hoặc chỉ sử dụng 5~10% công suất thì bạn vẫn phải trả trọn gói. Hiểu một cách nôm na, thì serverless như gói cước điện thoại được tính theo block giây, gọi bao nhiêu tính tiền bấy nhiêu, còn máy chủ ảo thường thì phải trả tiền thuê bao hàng tháng dù có phải sử dụng hay không.

Ưu và nhược điểm của serverless

Ưu điểm

Xây dụng ứng dụng serverless đồng nghĩa với việc bạn chỉ tập trung vào sản phẩm cốt lõi thay vì phải lo lắng về việc quản lý và vận hành nhiều máy chủ hoặc thời gian chạy, dù trên nền tảng đám mây hay tự xây dựng hệ thống máy chủ. Sự cắt giảm công sức tổng thể này sẽ giúp cho các nhà phát triển dành thời gian và năng lượng để tập trung vào việc xây dựng các sản phẩm tuyệt vời có quy mô linh hoạt và ổn định cao.

Không cần quản lý máy chủ: Bạn sẽ không cần cung cấp hay duy trì bất kỳ máy chủ nào. Sẽ không cần phần mềm hoặc thời gian chạy để cài đặt, nâng cấp hoặc quản trị.

Thay đổi quy mô một cách linh hoạt: Ứng dụng của bạn sẽ có khả năng thay đổi quy mô tự động hoặc bằng cách điều chỉnh dung lượng thông qua việc chuyển đổi đơn vị sử dụng (ví dụ: thông lượng, bộ nhớ) thay vì với máy chủ độc lập thì sẽ phức tạp hơn.

Độ sẵn sàng cao: Ứng dụng serverless có độ sẵn sàng tích hợp và dung sai cao. Bạn sẽ không cần tạo kiến trúc cho các khả năng này do các dịch vụ chạy ứng dụng đã cung cấp cho ứng dụng theo mặc định. Ngoài ra, có để chọn trung tâm dữ liệu (một hoặc nhiều nơi) để triển khai sản phẩm một cách dễ dàng.

Tiết kiệm chi phí: chi phí gần như bằng 0 sau khi triển khai nếu bạn không có request nào (hoặc không có hành động gọi hàm), còn sử dụng bao nhiêu thì tính tiền bấy nhiêu.

Khuyết điểm

Serverless là một ý tưởng tuyệt vời nhưng không hoàn hảo, serverless có những vấn đề riêng mà bạn cũng phải suy nghĩ trước khi quyết định sử dụng:

Độ trễ: Hiệu suất có thể là một vấn đề, chính bản thân mô hình này có thể gây ra độ trễ lớn hơn trong quá trình các nguồn tài nguyên điện toán phản ứng lại với lệnh của các ứng dụng. Nếu khách hàng yêu cầu hiệu suất cao thì việc sử dụng các máy chủ ảo được phân bổ sẽ là một lựa chọn ưu việt hơn.

Gỡ lỗi (Debug): Công việc giám sát và gỡ lỗi của serverless computing cũng khá khó khăn. Việc bạn không sử dụng một nguồn tài nguyên máy chủ thống nhất làm cho cả hai hoạt động này gặp nhiều trở ngại. (Tin tốt là công cụ này sẽ dần được để cải thiện xử lý giám sát và gỡ lỗi tốt hơn trong môi trường không máy chủ.)

Giới hạn về bộ nhớ, thời gian: các nhà cung cấp đều giới hạn tài nguyên ở các mức cố định về bộ nhớ và thời gian thực thi (timeout). Giả sử timeout tối đa là 5 phút, nếu bạn chạy quá 5 phút, quá trình thực thi sẽ bị ngắt. Về bộ nhớ, thì sẽ thiết lập mỗi mức khác nhau tuỳ nhà cung cấp, AWS có memory là 3008MB (sẽ được cấp CPU cao tương ứng), nếu ứng dụng yêu cầu bộ nhớ lớn thì sẽ không đáp ứng được. Liên quan đến vấn đề bộ nhớ này, thì cũng cần phải lưu tâm lúc lập trình nên tối ưu tốt, để tiết kiệm chi phí.

Phụ thuộc nhà cung cấp: bạn không thể muốn chạy phiên bản của phần mềm, nền tảng chính xác như bạn muốn. Ví dụ Nodejs bạn cần 10.x nhưng nhà cung cấp chỉ hỗ trợ đến 8.x, thì bạn sẽ không sử dụng được nền tảng này. Như vậy, trước khi sử dụng, bạn cần cân nhắc các nền tảng được hỗ trợ.

Chi phí ngầm: tuỳ nhà cung cấp có tính hay không, nhưng cơ bản là sẽ phát sinh chi phí lưu trữ mã nguồn, băng thông, và chi phí về lưu trữ dữ liệu (tuỳ ứng dụng có sử dụng hay không, ví dụ DynamoDB, RDMS … thì sẽ được tính riêng). Mặc dù, tuy không nhiều nhưng nếu không tối ưu, các phần chi phí ngầm sẽ còn cao hơn cả chi phí cho serverless.

Thời gian để nghiên cứu: trước đây bạn phải học cách sử dụng, quản lý máy chủ thì giờ đây bạn cũng cần thời gian để học để quản lý các tài nguyên trong serverless, mặc dù ko phải quá khó như quản lý máy chủ, nhưng không thể không tính. Ví dụ bạn sẽ mất thời gian để hiểu về cách sử dụng CloudFormation, IAM policies, quản lý cấu hình về stage, region, memory của Functions…

Khi nào nên sử dụng serverless

Có rất nhiều trường hợp có thể ứng dụng được serverless, điểm chung là tất cả những ứng dụng không dính dáng đến điểm yếu của serverless 😀

Websites và APIs: hoàn toàn có thể xây dựng 1 website hoặc API, website có thể là động hoặc là bán tĩnh (bán tĩnh nghĩa là nguồn gốc file là tĩnh, nhưng dùng route động). Thường thì người ta hay xây dựng Restful API với serverless, nhưng mình thích áp dụng cho Graphql hơn, vì Restful có thể trả về dữ liệu không dùng tới nhưng mình phải trả tiền băng thông 😀 (Xem thêm Graphql là gì).

Xử lý đa phương tiện: các thao tác xử lý hình ảnh, video với yêu cầu không quá cao như cắt, nén, định dạng kích thước ảnh, tạo ảnh thumbnail, hoặc chuyển đổi bộ mã của video để phù hợp với thiết bị tương ứng.

Xử lý sự kiện: có thể đóng vai trò như 1 công tắc cầu giao để thực hiện một loạt các hành động khác khi được kích hoạt tuỳ theo sự kiện.

Xử lý dữ liệu: tuỳ theo ngữ cảnh mà có thể ứng dụng như chatbot, IoT,… lý do mà serverless thích hợp với mảng này vì với chatbot hay IoT chúng ta không biết khi nào dữ liệu sẽ tới, khi nào sẽ cần xử lý dữ liệu nên chúng ta không cần phải xây dựng máy chủ luôn luôn chạy và lãng phí ở thời gian chờ.

So sánh một số nhà cung cấp hàng đầu

Hiện nay có rất nhiều nhà cung cấp dịch vụ giúp bạn tạo ra các functions sử dụng mô hình serverless một cách khá dễ dàng:

AWS Lambda: nói về thị phần cung cấp hạ tầng cloud hiện nay thì AWS vấn đang dẫn đầu và họ cũng đưa ra dịch Lambda để người dùng có thể sử dụng và tạo ra các functions trên mô hình serverless. Khi kết hợp với các dịch vụ khác như API Gateway, S3,.. thì có thể tạo được một API server hay một hệ thống tự động xử lí khi có file upload lên S3. AWS Lambda hỗ trợ khá nhiều ngôn ngữ như Node.js, Java, C#, Python,…
Google Cloud Function: thằng này chỉ hỗ trợ Nodejs
Azure Functions: hàng của Microsoft, hỗ trợ C#, JavaScript, F#, Python, Batch, PHP, PowerShell

Còn nhiều nhà cung cấp khác như Kubeless, Fn,… tuy nhiên 3 ông ở trên có lẽ có thị phần lớn nhất và được quan tâm hơn. Ở dưới là chi tiết so sánh 1 số thông số giữa AWS Lambda, Google Cloud Function và Azure Function

Tính năng	AWS Lambda	Google Cloud	Azure Functions
Khả năng mở rộng	Tự động	Tự động	Bằng tay hoặc theo plan đặt trước
Số Function tối đa	Không giới hạn	1000 trên 1 project	Không giới hạn
Xử lí đồng thời	1000 trên 1 account 1 region (soft limit)	Không giới hạn	Không giới hạn
Thời gian xử lí tối đa	300 sec (5 min)	540 seconds (9 minutes)	300 sec (5 min)
Ngôn ngữ	JavaScript, Java, C#, and Python	Only JavaScript	C#, JavaScript, F#, Python, Batch, PHP, PowerShell
Cài đặt dependencies	Đóng gói trong source packpage	npm package.json	Npm, NuGet
Deployments	Chỉ dùng ZIP upload (to Lambda or S3)	ZIP upload, Cloud Storage hoặc Cloud Source Repositories	Visual Studio Team Services, OneDrive, Local Git repository, GitHub, Bitbucket, Dropbox, External repository
Biến môi trường	Có	Chưa hỗ trợ	App Settings và ConnectionStrings trong App Services
Versioning	Versions và aliases	Cloud Source branch/tag	Cloud Source branch/tag
Event-driven	S3, SNS, SES, DynamoDB, Kinesis, CloudWatch, Cognito, API Gateway, CodeCommit, etc.	Cloud Pub/Sub hoặc Cloud Storage Object Change Notifications	Blob, EventHub, Generic WebHook, GitHub WebHook, Queue, Http, ServiceBus Queue, Service Bus Topic, Timer triggers
Hỗ trợ HTTP(S)	API Gateway	HTTP trigger	HTTP trigger
Orchestration	AWS Step Functions	Chưa hõ trợ	Azure Logic Apps
Logging	CloudWatch Logs	Stackdriver Logging	App Services monitoring
Monitoring	CloudWatch & X-Ray	Stackdriver Monitoring	Application Insights
In-browser code editor	Có	Chỉ cho Cloud Source Repositories	Functions environment, App Service editor
Granular IAM	IAM roles	Chưa hỗ trợ	IAM roles
Pricing	free 1M requests, sau đó $0.20/1M requests, thêm $0.00001667/GB-sec	free 1M requests, sau đó $0.40/1M requests, thêm $0.00000231/GB-sec	free 1M requests, sau đó $0.20/1M requests, thêm $0.000016/GB-s

Xây dựng hệ thống để trở thành nhà cung cấp serverless

Vì sự nổi trội về ưu điểm của serverless, nên hiện nay cũng đã có một số mã nguồn mở để xây dựng thành nền tảng cung cấp serverless

OpenFaaS – Serverless Functions Made Simple

https://github.com/openfaas/faas

FireCracker – Secure and fast microVMs for serverless computing

https://github.com/firecracker-microvm/firecracker

Mình thì chỉ quan tâm tới việc xài thôi, nên không tìm hiểu được ở mảng này.

Fullstack Station Tips

Ngày nay khi mà các công cụ hỗ trợ lập trình viên tập trung vào việc xây dựng sản phẩm càng nhiều, thì rõ ràng chính lập trình viên chính là những người hưởng lợi nhất. Serverless cũng là tương lai của những lập trình viên, khi không còn phụ thuộc vào phần cứng, máy chủ nữa.

Serverless giúp cho chúng ta không còn lo về chi phí duy trì máy chủ, không còn lo khi sản phẩm chưa có doanh thu đã phải trả tiền duy trì. Cho dù serverless là không hoàn hảo, nhưng với những ưu điểm nhiều hơn khuyết điểm và khả năng ứng dụng rộng lớn, serverless là một mảnh đất màu mỡ cho bạn phát triển.

Quan điểm của Fullstack Station là đa năng, gọn nhẹ và không phụ thuộc, muốn trở thành lập trình viên độc lập thì càng nên học và ứng dụng serverless.