每個(gè)接觸過(guò) Serverless 的人應(yīng)該都聽(tīng)過(guò)這樣一句話(huà)：“Serverless 是無(wú)狀態(tài)的?！鳖櫭剂x，無(wú)狀態(tài)就是沒(méi)有狀態(tài)，我們無(wú)法使用它來(lái)保存狀態(tài)，用完即銷(xiāo)毀。那么，在 Serverless 架構(gòu)下（這里特指 FaaS 平臺(tái)），函數(shù)的前一次運(yùn)行和這一次運(yùn)行，不會(huì)有聯(lián)系呢？前一次運(yùn)行的結(jié)果也不會(huì)影響這一次呢？
函數(shù)的無(wú)狀態(tài)探索
首先，需要明確的是 Serverless 的關(guān)鍵特征：運(yùn)行成本更低、自動(dòng)擴(kuò)縮容、事件驅(qū)動(dòng)、無(wú)狀態(tài)性。其中，無(wú)狀態(tài)性是說(shuō)開(kāi)發(fā)者可以直接將服務(wù)業(yè)務(wù)邏輯代碼部署，運(yùn)行在第三方提供的無(wú)狀態(tài)計(jì)算容器中。
那么，前一次運(yùn)行情況是否會(huì)影響這一次呢？準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)，只有在容器沒(méi)有被復(fù)用的情況下是這樣的。但是在實(shí)際的項(xiàng)目中，為了降低冷啟動(dòng)率，提高瞬時(shí)產(chǎn)生的高并發(fā)應(yīng)對(duì)能力，往往會(huì)采用容器復(fù)用，而這可能會(huì)讓“無(wú)狀態(tài)性“變得比較復(fù)雜。
我們以騰訊云的 SCF 為例，在控制臺(tái)創(chuàng)建一個(gè)函數(shù)，使用以下的代碼測(cè)試一下具體情況：
我們可以看到，通過(guò)點(diǎn)擊測(cè)試按鈕，輸出了日志：Test，接下來(lái)，多次點(diǎn)擊：
可以看到，隨著我們點(diǎn)擊測(cè)試按鈕，每次都在日志準(zhǔn)確輸出了Test。接下來(lái)，我們變換一下代碼：
同樣的方法，連續(xù)點(diǎn)擊三次測(cè)試，并且記錄結(jié)果：
通過(guò)這一組測(cè)試，我們發(fā)現(xiàn)，這三個(gè)結(jié)果有點(diǎn)不太一樣：只有第一次請(qǐng)求的時(shí)候，執(zhí)行了這條語(yǔ)句：
為什么后幾次都沒(méi)有執(zhí)行這條語(yǔ)句呢？是沒(méi)執(zhí)行到這里？還是因?yàn)槿萜鲝?fù)用的原因，在接下來(lái)的幾次跳過(guò)了這個(gè)步驟？為什么會(huì)跳過(guò)這個(gè)步驟？為了搞清楚具體情況，我們?cè)賮?lái)做個(gè)測(cè)試：
可以看到，在第一次測(cè)試的時(shí)候，這個(gè)程序先執(zhí)行了：
執(zhí)行完成之后，tempNumber這個(gè)變量就會(huì)存在，在接下來(lái)的幾次調(diào)用中，都直接取了這個(gè)值。
也就是說(shuō)，函數(shù)在復(fù)用容器的情況下被執(zhí)行（或者說(shuō)是被觸發(fā)），實(shí)際上可以認(rèn)為是已經(jīng)有一個(gè)進(jìn)程被啟動(dòng)，每次觸發(fā)是通過(guò)這個(gè)進(jìn)程來(lái)調(diào)用入口方法，所以在方法之外的各種操作，實(shí)際上是冷啟動(dòng)的時(shí)候，在啟動(dòng)進(jìn)程時(shí)會(huì)被執(zhí)行。
因此，函數(shù)的無(wú)狀態(tài)性并不是前一次操作對(duì)后一次被觸發(fā)沒(méi)有影響。那么，所謂的無(wú)狀態(tài)到底指的是什么呢？
在 CNCF 發(fā)布的 Serverlss 白皮書(shū)中，是這樣描述的：Serverless 架構(gòu)通常是無(wú)狀態(tài)、不可變和短暫的。每個(gè)函數(shù)都以指定的角色和明確定義有限的資源訪問(wèn)權(quán)限運(yùn)行。什么樣的程序或者服務(wù)適合 Serverless 架構(gòu)？白皮書(shū)中是這樣表述的：無(wú)狀態(tài)，短暫的，對(duì)瞬間冷啟動(dòng)時(shí)間沒(méi)有過(guò)多需求的程序適合使用 Serverless 架構(gòu)。
所以，函數(shù)的無(wú)狀態(tài)實(shí)際上可以認(rèn)為是：函數(shù)是運(yùn)行在第三方提供的無(wú)狀態(tài)計(jì)算容器中的，并且在容器無(wú)復(fù)用、存在冷啟動(dòng)的情況下，函數(shù)可以認(rèn)為是無(wú)狀態(tài)；由于各個(gè)廠商的容器降低冷啟動(dòng)方案是不同的，容器復(fù)用方案也都是未公開(kāi)的，所以什么時(shí)候可能會(huì)復(fù)用容器，怎么復(fù)用也是未知的，這就要求我們函數(shù)的功能本身要保證是無(wú)狀態(tài)的。例如，在函數(shù)中，保存某些數(shù)據(jù)到緩存中，下次觸發(fā)的時(shí)候從緩存中獲得對(duì)應(yīng)內(nèi)容就是容易產(chǎn)生異常的操作，因?yàn)樵茝S商無(wú)法保證這次請(qǐng)求是否復(fù)用了已有容器，以及復(fù)用的已有容器是否就是上次進(jìn)行緩存的容器。
拓展
根據(jù)上面討論的內(nèi)容，我們可以進(jìn)行一些實(shí)踐化的應(yīng)用：
1. 通過(guò)容器復(fù)用，完成初始化操作
剛剛說(shuō)過(guò)了，如果在容器復(fù)用的前提下，在函數(shù)外面執(zhí)行的內(nèi)容是可以直接使用的，所以我們實(shí)際上是可以在外層進(jìn)行一些初始化的，例如：
以上圖的代碼為例，通過(guò)這樣的初始化，就不用每次調(diào)用函數(shù)都進(jìn)行一次數(shù)據(jù)庫(kù)的初始化 / 鏈接等，而是可以復(fù)用已有的鏈接。如果是在 main_handler 中進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的初始化 / 鏈接，會(huì)影響函數(shù)性能，在高并發(fā)的情況下更容易把數(shù)據(jù)庫(kù)的鏈接打滿(mǎn)，造成惡劣影響。
2. 小心容器復(fù)用，不要掉進(jìn)坑里
我之前寫(xiě)過(guò)一個(gè) SCF 打包 Python 依賴(lài)的小工具，運(yùn)行在 SCF 中，測(cè)試的時(shí)候是好好的，但是項(xiàng)目上線(xiàn)之后，我發(fā)現(xiàn)了一個(gè)問(wèn)題：只有冷啟動(dòng)的情況下，依賴(lài)是可以被打包的，如果出現(xiàn)容器復(fù)用的情況，就會(huì)出現(xiàn)依賴(lài)打包失敗的問(wèn)題。
經(jīng)過(guò)仔細(xì)排查才發(fā)現(xiàn)，原來(lái)是因?yàn)橐粋€(gè)對(duì)象在使用完成之后未被清理，由于容器是被復(fù)用，或者說(shuō)是“這個(gè)對(duì)象也被復(fù)用了”，在執(zhí)行指定方法的時(shí)候，看到對(duì)象已存在，就會(huì)直接用這個(gè)對(duì)象，導(dǎo)致本次函數(shù)的觸發(fā)使用了上次殘留的對(duì)象，發(fā)生異常。
所以說(shuō)，當(dāng)程序在云函數(shù)中連續(xù)執(zhí)行多次的時(shí)候，開(kāi)始成功后來(lái)失敗，很可能就是由于某些資源復(fù)用，導(dǎo)致程序出錯(cuò)。
3. 我就想要一種狀態(tài)
有的人在使用云函數(shù)的時(shí)候，可能真的需要有一種狀態(tài)來(lái)記錄某些事情，例如博客系統(tǒng)判斷管理員用戶(hù)是否登錄，本來(lái)可以直接放到緩存中的操作，此時(shí)不能放進(jìn)去，那應(yīng)該怎么處理，如何記錄管理員是否已經(jīng)登陸了后臺(tái)，或者說(shuō)如何確定這個(gè)用戶(hù)是否為管理員？
這種情況是很常見(jiàn)的，我們可以融合兩套方案：
方案 1: 采用 Token 機(jī)制
方案 2: 采用緩存機(jī)制
所謂的采用 Token 機(jī)制和緩存機(jī)制融合方案，就是在管理員用戶(hù)登陸之后，會(huì)生成一個(gè) Token，這個(gè) Token 就記錄到數(shù)據(jù)庫(kù)中，同時(shí)這個(gè) Token 也會(huì)被寫(xiě)到緩存中。當(dāng)用戶(hù)請(qǐng)求發(fā)起后，函數(shù)會(huì)先嘗試在緩存中獲取結(jié)果，如果沒(méi)獲取到，就連接數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行獲取。
總結(jié)
Serverless 架構(gòu)可以被看成是一個(gè)新的技術(shù)，一種新的框架，很多時(shí)候，我們不能用已有的態(tài)度去衡量新鮮事物。同樣，一個(gè)特性也很難直接用好壞去形容，就無(wú)狀態(tài)性來(lái)說(shuō)，真的是有幾種鐘愛(ài)，就有幾種迷茫。
作者介紹：
劉宇，騰訊 Serverless 團(tuán)隊(duì)后臺(tái)研發(fā)工程師。畢業(yè)于浙江大學(xué)，碩士研究生學(xué)歷，曾在滴滴出行、騰訊科技做產(chǎn)品經(jīng)理，本科開(kāi)始有自主創(chuàng)業(yè)經(jīng)歷，是 Anycodes 在線(xiàn)編程的負(fù)責(zé)人（該軟件累計(jì)下載量超 100 萬(wàn)次）。目前投身于 Serverless 架構(gòu)研發(fā)，著書(shū)《Serverless 架構(gòu)：從原理、設(shè)計(jì)到項(xiàng)目實(shí)戰(zhàn)》，參與開(kāi)發(fā)和維護(hù)多個(gè) Serverless 組件，是活躍的 Serverless Framework 的貢獻(xiàn)者，也曾多次公開(kāi)演講和分享 Serverless 相關(guān)技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)，致力于 Serverless 的落地與項(xiàng)目上云。
