一文读懂函数编程及其工作原理

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（本文阅读时间：8分钟）

微软MVP实验室研究员

马洪喜-微软 MVP

19年研发经验

云计算咨询顾问专家

容器云及基础架构云技术专家

DevOps 及微服务咨询专家

什么是函数编程

我先用通俗的大白话给大家解释一下函数(Functions, Function as a Service, FaaS)的几个要点，这样看后面示例时才不会容易懵。

• 函数就是在云平台体系内运行的、与云平台融合一体的一段程序逻辑（当然也有镜像什么的其他形态）。

• 通过云平台本身能力，在 HTTP 事件或是云平台其他事件（如：消息队列有新消息时）发生时，函数会被云平台调度执行。
• 函数的运行实例（理解为进程或是容器 POD）的数量可以配置，在无负载时甚至可以是0，负载到来时云平台会 Auto-Scale 函数。

其他大理论再讲就枯燥了，不如先在实际环境看看函数编程长啥样。我们看看微软 Azure 云上的函数产品的设计思路。在 Azure 云上函数产品叫 Function App。创建一个 Function App 如下，我们选择采用 Python 编码：在 Function App 的上下文菜单内，创建一个 function，选择 HTTP Trigger，当你函数对应域名收到 HTTP 事件（GET,POST,UPDATE,DELETE）时函数会被执行，同时我们看到有大量的其他非 HTTP 事件可以订阅，比如：定时器执行函数或是每当消息被添加到 RabbitQ 时运行的函数等。然后进入函数编码阶段。这里我已经做了很多简化，本来是一大堆代码可以通过上下文来判断 HTTP 请求类型什么的，但其主体逻辑仅仅是一个 def main 函数：其运行效果如下：通过前述示例，我们可以看到函数本身真的就是一个程序里的函数(def main)，把函数写好了，其他的诸如：①引入库、开端口什么的框架代码；②HTTP 和其他平台事件的接管、对接；③程序实例本身的运行和程序容量的管理等，都不需要再操心了，因为云平台本身帮我们全部搞定。因此，大家可以看到函数产品有至少如下的两点好处：

• 把编程从原来的作文题变成了填空题，极大程度地简化了我们对于代码的编写工作。让我们关注于业务逻辑本身，其他的不用过多操心，而且通过云平台的包括云端 IDE 能力，让函数的编写和调试更加方便；
• 原来，可能存在大量的平时没有什么访问量的业务，但不得不还得跑上几个虚拟机或是容器干等着，以备偶然少量的访问；而突如其来的大业务量又让我们的 Scale 能力跟不上，这个资源上的尴尬局面，函数可以很好地加以解决——没有访问量时实例数可以缩小到0（或是你指定的一个值），而有了访问量平台可以自动并快速地 Scale 函数。

但也要注意，当决定使用函数时有以下的不利因素也需要考虑清楚：

• 函数和云平台深度耦合，离开云平台函数不能再独立运行；
• 不同云平台的函数产品完全不一致，你在 A 云上的函数代码到 B 云上不能运行；
• 如果不是新业务场景，已有代码逻辑需要大幅度改动才能适配函数（除非以镜像形态只享受云平台带来的资源管理优势）；
• 函数不是万能的，有些复杂的场景函数不一定是合适的选择。

云平台是如何工作以支持函数的

前面咱们介绍的函数本身背景，大伙会明白云平台本身对函数来说极为重要，离开了云平台函数就不能工作了。那接下来我们一起聊聊云平台本身是如何支持函数运行的，我相信这对于希望在私有云建设函数能力的朋友们会有些借鉴意义。

▌问题一：关于函数本体和运行他所需的代码框架我们都知道原来写一个最简单的 HTTP 响应也得用 Flask 之类的库, 前后代码把函数框成一个完整的代码，程序才能跑得起来：

from flask import Flask
app = Flask(__name__)
@app.route("/")def handler(): return "Hello World"if __name__ == '__main__': app.run(host='0.0.0.0', port=80)但为什么函数编程真的只有一个函数 def main 就能运行呢？这不科学啊。其实他也没那么神秘。云平台本身是通过一个 function-framework 或是叫 bootstrap 的框架把函数包起来，还是一个运行在容器里的完整的应用程序来执行的。不同云平台或是不同语言的实现方式可能有所不同，比如采用代码合成或是反射机制等。恰恰是从包裹函数的 framework 或是 bootstrap 就各家实现不一了，所以函数的跨云兼容性可能是个阻碍用户选择函数的重要原因。▌问题二：HTTP 事件和平台事件的管理和与函数对接

因为前面已经通过 framework 或是 bootstrap 包裹技术实现了函数的运行，基本上他表达的就是一个 HTTP 形态的 API。通过云平台提供的域名接入或是私有云的 Ingress-Controller 或是其他类似的机制把域名绑起来，然后把对应的域名的 HTTP 事件和函数触发绑起来，这个不太难。但云平台上的其他事件就千奇百态，云平台上不同的产品的不同事件，理论上都应该可以触发函数，那么有的云平台内部产品（如：数据库、中间件、AI、大数据）丰富一些，那自然函数的用武之地也更多；而如果有些云平台本身的产品就比较少，即便提供了函数编程产品，其适用场景也有一定局限性。

▌问题三：函数的运行实例是如何管理和 Scale 的即然函数是可以0实例存在（此时不产生云平台费用），也可以在流量到达时快速响应， 我相信容器技术会扮演一个重要的角色。或许更具体地说，可能用到了 Knative 技术。Knative 是继 Kubernetes 之后在云原生领域众多新兴技术之一，我和我的团队关注 Knative 非常的早。用他官网的定义来说：“Knative is a platform-agnostic solution for running serverless deployments.”似乎看了和没看一样，我个人对 Knative 的研究没有我同事们那么精通，我的粗糙理解就是三个事：

• (Serving) Kubernetes 上实现对实例更精细的 scaling 管理，可以支持0实例等，这个能力原来标准的 K8s HPA 是做不到的，区别行业管 Knative 的 scaling 能力叫 KPA。
• (Eventing) 事件管理机制，Knative 引入了标准，来通过 CRD 等能力扩展 Kubernetes 实现对事件的管理。

• (Building) 就是简单理解为 Kubernetes 上实现了 CICD，就是 Tekton 技术。

今天和大伙简单聊聊函数编程 FaaS 是怎么回事，并且从其工作原理角度进行了些许阐述。对这个话题感兴趣的朋友们，可以关注我们后续内容，我们将持续为您分享更多云原生干货。*未经授权请勿私自转载此文章及图片。

微软最有价值专家（MVP）

微软最有价值专家是微软公司授予第三方技术专业人士的一个全球奖项。30年来，世界各地的技术社区领导者，因其在线上和线下的技术社区中分享专业知识和经验而获得此奖项。MVP是经过严格挑选的专家团队，他们代表着技术最精湛且最具智慧的人，是对社区投入极大的热情并乐于助人的专家。MVP致力于通过演讲、论坛问答、创建网站、撰写博客、分享视频、开源项目、组织会议等方式来帮助他人，并最大程度地帮助微软技术社区用户使用 Microsoft 技术。更多详情请登录官方网站：
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