Serverless工程實踐：從入門到進階（簡體書）

Serverless架構是云計算發展的產物，它繼承了云計算的優點，並具備極致彈性、按量付費、免運維等優勢。Serverless架構讓開發者可以將更多精力放在業務邏輯上，讓資源浪費更少，讓服務器運維成本更低，真正意義上做到了降本提效。
為什麼寫作本書
Serverless架構最近幾年越來越火，它憑借極致彈性、按量付費、免運維等優勢在更多領域發揮著越來越重要的作用。但是由於Serverless架構比較“年輕”，相關學習資源相對來說比較少。筆者希望通過一些真實的案例帶領讀者入門Serverless架構，了解如何在不同領域應用Serverless架構，並學會從零開發Serverless應用。
本書主要內容
本書是一本關於Serverless架構從原理、入門到實戰的技術指南，通過多個開源項目、多個云廠商的多款云產品介紹什麼是Serverless架構、如何上手Serverless架構、不同領域中Serverless架構的應用以及如何從零開發一個Serverless應用等，帶領讀者全面了解Serverless架構，幫助讀者獲得Serverless架構帶來的技術紅利。
本書主要包括三部分：概念與產品、開發入門、工程實踐。
第一部分包括2章，介紹了Serverless架構的定義、規範、優勢、面臨的挑戰、應用領域以及工業界和開源界的優秀項目等。
第二部分包括3章，介紹如何開發Serverless應用、如何從零搭建FaaS平臺等。
第三部分是工程實踐，主要內容是Serverless架構在各個領域的實戰應用，涵蓋運維領域、圖像和音視頻處理領域、人工智能和大數據領域、前端領域以及IoT等眾多領域。這一部分還給出了兩個完整的Serverless實戰項目的從零開發過程。
除這三部分之外，本書還包括另外兩章。
第0章“從云計算到Serverless”：這是全書的引入部分。眾所周知，Serverless是云計算發展的必然產物，那麼云計算是如何發展的？為什麼會產生Serverless的概念？這個概念是誰提出的？通過這一章，讀者可以對云計算的發展以及Serverless的誕生有一個基礎的了解。
結束語“Serverless正當時”：介紹Serverless領域知名且活躍的開發者對Serverless的看法以及期待。希望讀者通過這一部分可以歸納出“自己心中的Serverless”，也希望這些前輩們的看法、思想可以讓讀者對Serverless有更深入的了解。
如何閱讀本書
讀者應當具有一定的編程基礎，例如熟悉Nodejs、Python等語言，同時也需要對云計算有初步的了解，有相關云產品使用經驗。
本書采用循序漸進的方法，從什麼是Serverless架構開始說起，通過零基礎上手Serverless架構、建設自己的FaaS平臺等幫助讀者快速入門Serverless架構，並通過領域實戰、應用案例幫助讀者拓展思路。我建議讀者通過下述“三遍閱讀法”來掌握書中內容。
第一遍閱讀，通讀全書，主要弄清楚概念，再完成Serverless的基礎入門，並對Serverless在各個領域的應用有相對基本的認識，對如何完整地開發一個Serverless應用有基礎的了解。
第二遍閱讀，專攻領域實戰，通過領域實戰提供的開源代碼，深入了解Serverless架構的運行原理、開發技巧等，可以通過筆者的拋磚引玉發揮自己的思路，在更多領域將Serverless架構與之結合。
第三遍閱讀，邊讀邊實踐，加深理解Serverless架構概念的同時，動手從零開發一款Serverless應用並將其部署上線，從而完整地理解Serverless架構的原理、優勢，並對Serverless的開發技巧有更加深入的認識和獨到的見解。
閱讀過程可能枯燥，但只有在反復的研讀中，自己對Serverless架構的理解才能不斷深入。另外，Serverless架構的發展速度是非常快的，本書的案例代碼可能會失效，筆者會盡快更新相關代碼倉庫。也希望讀者可以利用好這些倉庫。
致謝
在編寫本書的過程中，筆者遇到過很多的困難和挑戰。在此特別感謝阿裡云云原生團隊的小伙伴們，是你們的支持和鼓勵讓本書得以順利完成。
感謝楊秋弟（曼紅）、楊浩然（不瞋）等前輩，是你們在這本書從開始到結束的過程中，不斷給予鼓勵和支持，才得以讓本書如期順利完成；感謝國防科技大學竇勇教授、浙江大學卜佳俊教授等提供的幫助以及對本書提出的極具建設性的意見；感謝姜曦 （筱姜）在本書編寫、校對、出版等整個過程中給予鼓勵和支持並幫忙校驗、協調資源；感謝阿裡云UED團隊，尤其是周月僑（小取）同學，幫忙對本書的部分插圖等進行設計、規範定制；感謝羅松（西流）、張千風（千風）等在本書編寫過程中指導部分代碼的完成以及功能、案例的實現；感謝陳緒（還劍）、錢梅芳（寶惜）等前輩對本書提供幫助和建設性意見。同時，也要感謝我的家人對我工作的鼓勵和支持，對我每走一步的信任和鼓勵；感謝身邊的小伙伴對我的關心和幫助。感謝身邊每一個人，謝謝你們。
由於作者水平有限，書中不足及錯誤之處在所難免，敬請專家和讀者批評指正。

江昱（劉宇）
2021年4月

序一
序二
序三
序四
序五
序六
序七
序八
前言
第0章　從云計算到Serverless 1
第一部分　概念與產品
第1章　什麼是Serverless 8
11　Serverless的定義 8
111　廣義定義探索 8
112　Serverless工作流程 10
12　Serverless規範 12
121　FaaS解決方案模型 12
122　函數的規範與定義 12
123　函數生命周期 15
124　其他規範 20
13　Serverless的特點 35
131　優勢與特點 35
132　面臨的挑戰 38
14　典型應用場景 43
141　實時文件處理 44
142　數據ETL處理 44
143　實時數據處理 44
144　AI推理預測 45
145　IoT後端 45
146　Web應用/移動應用後端 46
147　音視頻轉碼 46
15　未來可期 47
第2章　主流Serverless平臺和產品 48
21　工業FaaS平臺 48
211　AWS Lambda 48
212　Google Cloud Functions 50
213　Azure Functions 52
214　阿裡云函數計算 54
215　華為云函數工作流 57
216　騰訊云云函數 59
22　開源FaaS平臺 60
221　Knative 61
222　Apache OpenWhisk 65
223　Fission 69
224　Kubeless 76
第二部分　開發入門
第3章　從零入門Serverless 84
31　創建函數 84
311　AWS Lambda 84
312　Google Cloud Functions 87
313　阿裡云函數計算 89
314　華為云函數工作流 91
315　騰訊云云函數 94
32　開發一個Serverless應用 97
321　知識準備 98
322　項目開發 101
323　舉一反三 105
33　觸發器 106
331　定時觸發器 108
332　物件存儲觸發器 108
333　API網關觸發器 108
34　傳統Web框架遷移 113
341　請求集成方案 114
342　其他方案 117
第4章　Serverless應用開發、調試與優化 120
41　Serverless應用開發觀念的轉變 120
411　文件上傳方法 120
412　文件讀寫與持久化方法 124
413　慎用部分Web框架的特性 125
414　要注意應用組成結構 125
42　Serverless應用調試秘訣 126
421　在線調試 126
422　本地調試 129
423　其他調試方案 130
43　細數Serverless的配套服務 132
431　開發者工具 132
432　Serverless Workflow 138
433　可觀測性 139
44　Serverless應用優化 141
441　資源評估依舊重要 141
442　合理的代碼包規格 141
443　合理復用實例 142
444　善於利用函數特性 143
第5章　從零搭建FaaS平臺 146
51　零基礎上手Knative應用 146
511　Knative簡介 146
512　Knative部署 147
513　體驗測試 150
52　自建Apache OpenWhisk平臺 152
521　OpenWhisk簡介 152
522　OpenWhisk部署 152
523　開發者工具 156
524　體驗測試 157
53　快速搭建Kubeless平臺 157
531　Kubeless簡介 157
532　Kubeless部署 158
533　下載命令行工具 159
534　體驗測試 160
第三部分　工程實踐
第6章　Serverless與監控告警、自動化運維 164
61　通過Serverless架構實現監控告警功能 164
611　Web服務監控告警 164
612　云服務監控告警 172
613　總結 175
62　釘釘/企業微信機器人：GitHub觸發器與Issue機器人 176
621　GitHub觸發器的實現 176
622　GitHub Issue的識別 179
623　釘釘機器人/企業微信機器人的實現 181
624　Issue機器人的實現 183
625　總結 185
63　觸發器和函數賦能自動化運維 186
631　云盤自動快照 186
632　服務器定時重啟 188
633　總結 190
64　Serverless CI/CD實踐案例 191
641　CI/CD實踐 191
642　總結 196
第7章　Serverless在圖像、音視頻處理中的應用 197
71　Serverless架構下的圖片壓縮與加水印 197
711　Serverless的圖片壓縮方案 197
712　Serverless的圖片加水印方案 204
713　項目部署與測試 205
714　總結 208
72　Serverless架構下的音視頻處理 209
721　準備ffmpeg 210
722　音視頻處理 212
723　總結 222
73　Serverless：讓圖像合成更簡單 222
731　為頭像增加聖誕帽 222
732　為頭像增加固定裝飾 230
733　總結 233
第8章　Serverless架構下的人工智能與大數據實戰 235
81　20行代碼：Serverless架構下用Python輕松實現圖像分類和預測 235
811　ImageAI與圖像識別 235
812　項目Serverless化 237
813　項目部署與測試 241
814　項目優化 242
815　總結 244
82　Serverless與NLP：讓我們的博客更有趣 244
821　賦能網站SEO 244
822　“為你寫詩”小工具 251
823　總結 258
83　基於Serverless架構的驗證碼識別功能 258
831　淺談驗證碼 258
832　驗證碼識別 260
833　基於Serverless架構的驗證碼識別 266
834　總結 272
84　函數計算與物件存儲實現WordCount 272
841　理論基礎 273
842　功能實現 274
843　測試體驗 279
844　總結 281
第9章　Serverless架構在前端領域的應用 282
91　初識Serverless SSR 282
911　Serverless與SSR 283
912　總結 285
92　Serverless架構下的前後端一體化 286
921　前後端一體化的發展 286
922　Serverless與前後端一體化 288
923　總結 291
第10章　Serverless架構在IoT等其他領域的應用 292
101　基於Serverless架構與WebSocket技術的聊天工具 292
1011　原理解析 292
1012　匿名聊天室 295
1013　體驗與測試 302
1014　總結 305
102　Serverless與IoT：為智能音箱賦能 305
1021　天貓精靈 306
1022　小愛同學 310
1023　總結 313
103　用手機寫代碼：基於Serverless的在線編程能力探索 313
1031　在線編程功能開發 314
1032　更貼近本地的代碼執行器 318
1033　總結 328
第11章　Serverless工程化項目實踐 330
111　基於Serverless架構的博客系統 330
1111　項目背景 330
1112　需求分析 331
1113　整體設計 331
1114　項目開發 335
1115　項目預覽 346
1116　思路拓展 350
1117　總結 355
112　基於Serverless架構的人工智能相冊小程序 355
1121　項目背景 355
1122　需求分析 356
1123　整體設計 357
1124　項目開發 366
1125　項目預覽 386
1126　經驗積累 388
1127　總結 391
結束語　Serverless正當時 392
附錄　部分代碼匯總 400