تابع به عنوان سرویس یا همان FaaS چیست و چه کاربردی در پردازش ابری دارد؟

در سال‌های اخیر، معماری‌های ابری با سرعت بالایی به سمت کاهش مدیریت زیرساخت‌ها حرکت کرده‌اند تا توسعه‌دهندگان بتوانند تمام تمرکز خود را روی برنامه‌نویسی و توسعه محصول بگذارند. پس از معرفی سرورهای مجازی و پلتفرم‌های ابری، نوبت به انقلابی جدید در حوزه میزبانی رسید که نیاز به مدیریت، پیکربندی و حتی روشن نگه داشتن مداوم سرورها را به طور کامل از بین برد. این فناوری نوین، فانکشن به عنوان سرویس نام دارد که پایه و اساس معماری بدون سرور را تشکیل می‌دهد.

مفهوم تابع به عنوان سرویس و نحوه عملکرد آن

فانکشن (تابع) به عنوان سرویس که به اختصار FaaS نامیده می‌شود، یک مدل از خدمات پردازش ابری است که به کاربران اجازه می‌دهد تکه‌های کوچکی از کد (به نام فانکشن) را بدون درگیر شدن با زیرساخت‌های پیچیده سرور، سیستم‌عامل یا مدیریت کانتینرها اجرا کنند. در این مدل, شما نیازی به خرید یا اجاره یک سرور اختصاصی یا مجازی دائمی ندارید، بلکه فقط کد خود را به پلتفرم ابری ارائه‌دهنده تحویل می‌دهید.

مکانیزم کاری این سیستم بر پایه رویدادها استوار است. سرورها در حالت عادی کاملاً خاموش هستند یا منابعی مصرف نمی‌کنند. به محض اینکه یک درخواست یا رویداد مشخص (مانند آپلود یک عکس توسط کاربر یا ارسال یک فرم) رخ دهد، ارائه‌دهنده سرویس ابری در کسری از ثانیه یک کانتینر موقت ایجاد کرده، کد شما را درون آن اجرا می‌کند و پس از اتمام کار، آن کانتینر را کاملاً نابود می‌سازد.

کاربرد‌های اصلی پلتفرم‌های پردازش بدون سرور در وب مدرن

این فناوری برای هر نوع برنامه یا معماری مناسب نیست، اما در سناریوهای خاصی کارایی فوق‌العاده‌ای از خود نشان می‌دهد.

• پردازش تصاویر و فایل‌های رسانه‌ای: یکی از بهترین نمونه‌ها، تغییر سایز خودکار تصاویر آپلود شده توسط کاربران است. به محض آپلود عکس، یک فانکشن فعال شده، نسخه‌های مختلف تصویر را می‌سازد و سپس خاموش می‌شود.
• اینترنت اشیاء و پردازش داده‌های حسگرها: در پروژه‌های هوشمندسازی، دستگاه‌ها به صورت مداوم داده ارسال نمی‌کنند. سرویس ابری می‌تواند فقط در زمان ارسال داده از سوی حسگر، فعال شده و اطلاعات را پردازش و ذخیره کند.
• پشتیبان گیری و فرآیندهای پس‌زمینه وب‌سایت‌ها: کارهایی مانند ارسال ایمیل‌های خوش‌آمدگویی به کاربران جدید، پاک‌سازی روزانه دیتابیس یا صدور فاکتورهای دوره‌ای به راحتی از این طریق قابل مدیریت هستند.
• ساخت میکروسرویس‌های مستقل: توسعه‌دهندگان می‌توانند بخش‌های مختلف یک نرم‌افزار بزرگ را به توابع کوچک و مستقل تقسیم کنند که هر کدام به صورت جداگانه و بدون وابستگی به بقیه بخش‌ها در بستر ابری اجرا می‌شوند.

مقایسه FaaS با سایر سرویس‌های ابری معروفی مانند زیرساخت، پلتفرم و نرم‌افزار

برای درک دقیق جایگاه این فناوری در زیرساخت‌های ابری، باید متوجه شویم که چطور لایه‌های مدیریتی در مقایسه با سایر خدمات کاهش یافته است.

در مدل زیرساخت به عنوان سرویس (IaaS)، شرکت میزبانی به شما یک سرور خام با دسترسی روت می‌دهد. مدیریت سیستم‌عامل، وب‌سرور، دیتابیس و امنیت کاملاً با شماست. در پلتفرم به عنوان سرویس (PaaS)، مدیریت سیستم‌عامل حذف می‌شود و یک محیط آماده (مثل هاست‌های اشتراکی وردپرس یا پلتفرم‌های Node JS) در اختیارتان قرار می‌گیرد، اما هنوز مفهوم سرور وجود دارد و باید مشخص کنید چه میزان پردازنده یا رم نیاز دارید و سیستم برای همیشه روشن است.

اما در مدل فانکشن به عنوان سرویس، حتی مفهوم سرور روشن و دائمی نیز از بین می‌رود. شما پلتفرم را هم مدیریت نمی‌کنید، بلکه فقط توابع کدی خود را بارگذاری می‌کنید. لایه نرم‌افزار به عنوان سرویس (SaaS) نیز که یک برنامه کاملاً آماده برای کاربر نهایی است و اصولاً ابزاری برای توسعه‌دهندگان به شمار نمی‌رود. بنابراین، این فناوری بالاترین سطح انتزاع و کمترین میزان درگیری با سخت‌افزار را در میان خدمات ابری دارد.

علاوه بر این، درک مرز میان این مدل پردازشی با کانتینرهای سنتی نیز اهمیت زیادی دارد. در ساختارهای مبتنی بر کانتینر، شما همچنان باید فرآیند تخصیص منابع، هماهنگ‌سازی کانتینرها و بیدار نگه داشتن محیط اجرای برنامه را مدیریت کنید. اما در معماری مبتنی بر تابع، حتی این لایه از مدیریت کانتینر نیز به ارائه‌دهنده ابری واگذار می‌شود تا ایده پردازش بدون سرور به خالص‌ترین شکل ممکن پیاده‌سازی شود.

مزایا و معایب کلیدی معماری FaaS برای کسب‌وکارها

به کارگیری این مدل پردازشی در کنار ویژگی‌های اقتصادی فوق‌العاده، چالش‌های فنی خاصی نیز به همراه دارد که باید آن‌ها را در کفه ترازو قرار داد.

مزایای مدل پردازشی FaaS

• پرداخت بر اساس مصرف واقعی: هزینه پردازش در این مدل برخلاف سرورهای سنتی به صورت ماهانه و ثابت نیست، بلکه بر اساس میلی‌ثانیه زمان اجرای کد محاسبه می‌شود و در صورت عدم وجود درخواست، هزینه شما صفر خواهد بود.
• مقیاس‌پذیری خودکار: پلتفرم ابری به صورت آنی و بدون نیاز به دخالت انسانی، متناسب با حجم ورودی کاربران تعداد کانتینرها را افزایش می‌دهد تا سایت دچار کندی یا قطعی نشود.
• تمرکز بر توسعه کد: تیم‌های نرم‌افزاری از کارهای سنگین مربوط به مدیریت سرور، به‌روزرسانی سیستم‌عامل و کانفیگ زیرساخت‌ها معاف می‌شوند.

معایب و محدودیت‌های مدل پردازشی FaaS

• پدیده شروع سرد: اگر یک تابع برای مدتی طولانی درخواستی نداشته باشد، اولین فراخوانی بعدی آن به دلیل زمان‌بر بودن ساخت کانتینر جدید، با تاخیر چند ثانیه‌ای همراه خواهد بود.
• محیط اجرای موقت: این سرویس‌ها فاقد حافظه پایدار محلی هستند و تمام داده‌های درون کانتینر پس از پایان کار تابع حذف می‌شوند، بنابراین ذخیره‌سازی داده‌ها باید روی دیتابیس‌های مجزا انجام شود.
• وابستگی به ارائه‌دهنده: انتقال برنامه‌های طراحی‌شده بر پایه این ساختار به یک شرکت ابری دیگر، به دلیل تفاوت در قوانین و ابزارهای اختصاصی هر پلتفرم، نیازمند تغییرات اساسی در معماری کد خواهد بود.

جمع‌بندی و نتیجه‌گیری برای انتخاب راهکار مناسب میزبانی

معماری فانکشن به عنوان سرویس تحولی بزرگ در شیوه میزبانی و توسعه نرم‌افزار ایجاد کرده است که با حذف دغدغه‌های مدیریت زیرساخت و بهینه‌سازی بی‌سابقه هزینه‌ها، گزینه‌ای ایده‌آل برای استارتاپ‌ها و میکروسرویس‌های مدرن به شمار می‌رود. با این حال، محدودیت‌هایی مانند تاخیر در شروع سرد و عدم کارایی برای پردازش‌های سنگین طولانی‌مدت نشان می‌دهد که این فناوری جایگزین کاملی برای سرورهای اختصاصی یا مجازی سنتی نیست.

بهترین استراتژی برای کسب‌وکارهای بزرگ، بهره‌گیری از یک مدل ترکیبی است؛ به طوری که هسته اصلی وب‌سایت و فرآیندهای مداوم روی زیرساخت‌های پایدار میزبانی سنتی حفظ شوند و عملکردهای رویدادمحور، پردازش‌های لحظه‌ای و ماژول‌های مستقل برای کاهش بار سرور به این پلتفرم‌های ابری واگذار گردند.