无服务器计算 Serverless 能否引领云计算下一个十年？

工业和信息化部印发《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023 年）》（工信部通信〔2021〕76 号，下称《行动计划》）详细阐述了我国未来三年新型数据中心的中期建设要求，其中讲到“计划到 2023 年底，利用率方面，全国数据中心平均利用率力争提升到 60%以上；算力规模方面，总算力规模超过 200 EFLOPS，高性能算力占比达到 10%；能效水平方面，新建大型及以上数据中心 PUE 降低到 1.3 以下，严寒和寒冷地区力争降低到 1.25 以下；网络时延方面，国家枢纽节点内数据中心端到端网络单向时延原则上小于 20 毫秒。”旨在通过新型数据中心能更好支撑新一代信息技术加速创新，加快推动制造强国和网络强国建设。与传统数据中心相比，新型数据中心具有高技术、高算力、高能效、高安全等特征。

• 一组数据：

需求端：根据 IDC 预计，2021 年全球 IT 开支 3.9 万亿美元，云渗透率有望逐步提升至 15%以上。2020 年国内云计算市场规模在整体 IT 支出中占比 6.2%，也将随着全球趋势不断提升。客户接受度逐步提升，IT 架构向云迁移趋势明确。

供给端：企业技术方案逐步成熟，产品迭代日渐加快，支撑云落地。云收入逐步放量，未来有望保持高增长，AWS 及阿里云营收表现验证行业空间及潜力。

一、云计算技术

云计算（Cloud Computing）是一种通过网络统一组织和灵活调用各种 ICT（information and communications technology）信息资源，实现大规模计算的信息处理方式。云计算利用分布式计算和虚拟资源管理等技术，通过网络将分散的 ICT 资源（包括计算与存储、应用运行平台、软件等）集中起来形成共享的资源池，并以动态按需和可度量的方式向用户提供服务。用户可以使用各种形式的终端(如 PC、平板电脑、智能手机甚至智能电视等)通过网络获取 ICT 资源服务。云计算产业由云计算服务业、云计算制造业、基础设施服务业以及支持产业等组成。

由于数据呈现爆炸性增长，人类对计算的需求大大增加，并且希望随时随地获取，这将直接推动云计算成为数字经济时代的新型信息基础设施。

云计算服务类型分为三类：

(1)基础设施即服务（IaaS)：向云计算提供商的个人或组织提供虚拟化计算资源，如虚拟机、存储、网络和操作系统。

(2)平台即服务(PaaS)：为开发人员提供通过全球互联网构建应用程序和服务的平台。Paas 为开发、测试和管理软件应用程序提供按需开发环境。

(3)软件即服务(SaaS)：通过互联网提供按需软件付费应用程序，云计算提供商托管和管理软件应用程序，并允许其用户连接到应用程序并通过全球互联网访问应用程序。

云计算发展至今已经经历了十余年，回望过去十余年，在政策和市场的推动下，云计算行业快速发展。未来 5G、物联网、人工智能等多种新兴技术加速与实体融合之际，云计算行业有望维持较高水平发展，进入普惠发展期。从行业视角看，2006 年是云计算元年，从 AWS 开始，越来越多的行业巨头和玩家入局云计算市场。云计算大致经历了形成、快速发展和成熟阶段。目前，中国云计算产业发展落后于美国 5 年左右，处于广泛应用阶段。云计算按提供的服务区分大体可分为 IaaS、SaaS、PaaS，还有一类比较特殊的是私有云。

云计算为应用程序世界带来了巨大的变化，使应用程序开发和部署的长期限制消失。毫不夸张地说，过去十年中 IT 领域的大多数创新都是由云计算实现、催化或引起的。

近年来一种新的基于云的技术已经出现并日趋成熟，完全可能彻底改变现有的技术生态系统，被称为无服务器计算（Serverless）。

二、无服务器计算

无服务器是一种云计算执行模型（CNCF 指出，无服务器计算并不是指不需要服务器）云提供商在其中动态管理服务器的分配和配置。无服务器应用程序在无状态计算容器中运行，这些容器由事件触发、临时（可能持续一次调用）并由云提供商完全管理。定价基于执行次数，而不是预先购买的计算容量。

其执行体系如下图所示：

与传统服务器或虚拟机上托管的应用程序相比，无服务器计算和容器都使开发人员能够以更低的开销和更大的灵活性构建应用程序，开发人员应使用哪种体系结构样式取决于应用程序的需要，但无服务器应用程序更具可伸缩性，并且通常更具成本效益。

容器提供了一个更轻量级的执行环境，使实例化更快，提高了硬件利用率，但它们不会改变基本的应用程序运行过程。

使用无服务器时，底层容器或技术平台负责确保加载和执行应用程序代码，并确保有足够的计算资源可用于运行代码，无论它需要多少处理。

无服务器计算优势：

三、Serverless 不得不提到 FaaS

FaaS 是一种实现无服务器计算的方法，开发人员在其中编写业务逻辑，然后在完全由容器管理平台管理的容器中执行。

如下图所示：

• FaaS 概念

功能即服务（FaaS）是一种云计算服务，允许开发人员将应用程序包作为函数进行构建，计算，运行和管理，而无需维护自己的基础架构。

FaaS 是一种事件驱动的执行模型，它在无状态容器中运行，这些函数通过使用来自 FaaS 提供程序的服务来管理服务器端逻辑和状态。

FaaS 解决方案可在主要公共云上使用，并且可以在本地进行配置，从而为企业 IT 部门增加了重要的新功能，用于应用开发。获取云原生策略指南，准备使用 FaaS 实现无服务器方法。

FaaS 基础架构通常是按需计量的，主要通过事件驱动型执行模型进行，因此它会随时待命，但不需要任何服务器进程在后台持续运行（这一点与平台即服务 （PaaS）不同）。

• 一份来自 CNCF 的调查统计

CNCF 发起了一份云原生技术在生产环境中使用的调查，其中调查了无服务器技术的增长趋势，结果显示 38%的企业或组织已经使用无服务器技术。

• 无服务器计算开源平台排名

Kubeless（从 2% 上升到 42%）

Apache OpenWhisk（从 12% 上升 25%）

OpenFaas（从 10% 上升 20%）

目前主流的 FaaS 开源平台简单对比：

• 无服务器计算公有云厂商对比

FaaS 服务赛道内，目前云计算厂商主要诸如 AWS Lambda、微软 Serverless、阿里云 SAE、腾讯 SCF、华为云 FunctionStage 等均已布局无服务器计算领域。

来自 Forrester 2021 年对 FaaS 服务的评测如下：

综上所述，无服务器计算经过接近 6 年的发展，在云计算领域带来了新的计算模式，并逐渐崭露头角，势必引领未来十年云计算的发展方向。