معماری Serverless: چیست و چه زمانی از آن استفاده کنیم؟
Serverless Architecture یکی از جدیدترین رویکردها در طراحی سیستم‌های نرم‌افزاری است که امروزه در Cloud Computing بسیار محبوب شده است. برخلاف مدل‌های سنتی که نیاز به مدیریت مستقیم سرورها داشتند، در معماری Serverless، مدیریت سرورها و زیرساخت‌ها توسط ارائه‌دهندگان خدمات ابری انجام می‌شود. در این مقاله، به طور دقیق بررسی می‌کنیم که معماری Serverless چیست، چگونه کار می‌کند، و چه زمانی باید از آن استفاده کنید.
معماری Serverless چیست؟
در معماری Serverless، توسعه‌دهندگان نیازی به مدیریت مستقیم سرورها ندارند. به جای آن، تمامی پردازش‌ها در پس‌زمینه توسط سرویس‌های مدیریت شده ابری (مانند AWS Lambda، Google Cloud Functions، و Azure Functions) انجام می‌شود. در واقع، سرورها همچنان وجود دارند، اما مدیریت آنها به صورت کامل توسط ارائه‌دهنده خدمات انجام می‌شود و شما تنها روی نوشتن کد تمرکز می‌کنید.
چگونه Serverless کار می‌کند؟
معماری Serverless مبتنی بر مفهوم Function as a Service (FaaS) است. در این مدل، کد به صورت توابع کوچک نوشته شده و در پاسخ به events یا triggers اجرا می‌شود. هر تابع به صورت مستقل از دیگر بخش‌های برنامه اجرا شده و منابع به صورت خودکار بر اساس نیاز scaled می‌شوند. به بیان ساده‌تر، شما تنها برای زمانی که کد شما اجرا می‌شود، هزینه پرداخت می‌کنید، نه برای سرورهای در حال اجرا.
اجزای معماری Serverless:
- Event-Driven Functions: توابع serverless معمولاً با events خاصی (مثل HTTP requests، database updates یا file uploads) فعال می‌شوند.
- Scalability: معماری Serverless به طور خودکار بر اساس حجم ترافیک ورودی مقیاس‌بندی می‌شود. به عنوان مثال، در AWS Lambda، اگر میلیون‌ها درخواست دریافت شود، instances به صورت خودکار و بدون نیاز به مدیریت دستی scaled می‌شوند.
- Backend as a Service (BaaS): علاوه بر FaaS، معماری Serverless می‌تواند شامل استفاده از managed services برای پایگاه داده‌ها (مانند AWS DynamoDB)، authentication (مانند Firebase Authentication)، و API gateways باشد.
- Ephemeral Execution: کد در معماری Serverless به صورت stateless و موقتی اجرا می‌شود. هر بار که تابعی فراخوانی می‌شود، هیچ اطلاعاتی از درخواست‌های قبلی ذخیره نمی‌شود.
مزایای معماری Serverless
- بدون مدیریت سرور: دیگر نیازی به پیکربندی، مدیریت یا ارتقاء سرورها نخواهید داشت. همه این کارها توسط ارائه‌دهنده خدمات ابری انجام می‌شود.
- مقیاس‌پذیری خودکار: در معماری Serverless، برنامه شما به طور خودکار بر اساس حجم ترافیک ورودی مقیاس می‌شود. چه ۱۰ درخواست داشته باشید، چه ۱۰ میلیون درخواست، منابع به طور خودکار تأمین می‌شوند.
- مدل پرداخت به ازای مصرف: در معماری Serverless، شما فقط برای زمان اجرا و منابع مصرفی در حین اجرای کد پرداخت می‌کنید. این مدل بهینه باعث صرفه‌جویی در هزینه‌ها، به ویژه برای startups و small-scale applications می‌شود.
- Time to Market سریع‌تر: تمرکز اصلی در معماری Serverless روی توسعه business logic است، بدون نیاز به نگرانی درباره‌ی زیرساخت. این رویکرد زمان توسعه را به شدت کاهش می‌دهد.
محدودیت‌های معماری Serverless
- Cold Starts: در معماری Serverless، وقتی یک تابع برای اولین بار فراخوانی می‌شود، ممکن است مدت زمان بیشتری برای initialization نیاز داشته باشد. این تاخیر Cold Start نامیده می‌شود و می‌تواند بر latency تاثیر بگذارد.
- Stateless بودن: از آنجایی که توابع Serverless stateless هستند، ذخیره و مدیریت session states و اطلاعات persistence ممکن است چالش برانگیز باشد. معمولاً نیاز است که از external storage مثل Redis یا DynamoDB برای مدیریت state استفاده شود.
- Vendor Lock-In: بسیاری از ارائه‌دهندگان Serverless از proprietary platforms استفاده می‌کنند که مهاجرت به پلتفرم دیگر را دشوار می‌سازد. به عنوان مثال، توابع AWS Lambda به شدت به اکوسیستم AWS وابسته هستند.
- Resource Limits: توابع Serverless محدودیت‌هایی در زمینه execution time، memory و file system access دارند. به عنوان مثال، توابع AWS Lambda نمی‌توانند بیش از ۱۵ دقیقه اجرا شوند و محدودیت ۳ گیگابایتی برای حافظه وجود دارد.
معماری Serverless در محیط‌های Cloud
بسیاری از ارائه‌دهندگان خدمات ابری معماری Serverless را با ابزارها و سرویس‌های منحصر به فرد خود ارائه می‌دهند:
1. AWS Lambda
یکی از معروف‌ترین سرویس‌های FaaS، AWS Lambda است که به شما اجازه می‌دهد توابع را در پاسخ به events مثل تغییرات در S3 buckets یا DynamoDB tables اجرا کنید. AWS Lambda با سرویس‌های دیگری مانند API Gateway و Step Functions برای ایجاد گردش کارهای پیچیده یکپارچه شده است.
2. Google Cloud Functions
در Google Cloud, سرویس Google Cloud Functions برای پیاده‌سازی معماری Serverless ارائه می‌شود. این سرویس به شما این امکان را می‌دهد که event-driven کد بنویسید و در سرویس‌های دیگر Google Cloud مثل Firestore یا Pub/Sub از آن استفاده کنید.
3. Azure Functions
سرویس Azure Functions در محیط Microsoft Azure راهکار دیگری برای اجرای توابع Serverless فراهم می‌کند. این سرویس پشتیبانی کاملی از C#، JavaScript و Python دارد و با Azure Cosmos DB و Azure Event Grid به خوبی کار می‌کند.
چه زمانی از معماری Serverless استفاده کنیم؟
Serverless بهترین گزینه برای سناریوهایی است که در آنها ترافیک متغیر است و یا نیازی به مدیریت پیچیده زیرساخت‌ها ندارید. برخی از موارد استفاده مناسب برای Serverless Architecture شامل موارد زیر است:
- API-based Applications: زمانی که نیاز به توسعه و استقرار سریع APIs دارید، معماری Serverless با استفاده از سرویس‌هایی مانند AWS API Gateway و Lambda راهکار مناسبی است.
- Microservices: برای توسعه microservices، معماری Serverless به شما امکان اجرای توابع مستقل را می‌دهد که می‌توانند به راحتی بر اساس نیازهای هر سرویس مقیاس‌بندی شوند.
- Data Processing: در سناریوهایی که نیاز به پردازش داده‌های بزرگ در batch jobs یا real-time streams دارید، AWS Lambda و Google Cloud Functions می‌توانند به راحتی ترافیک را مدیریت کنند.
- Event-Driven Workflows: برنامه‌هایی که نیاز به اجرای عملیات در پاسخ به triggers دارند، مانند پردازش file uploads یا database changes، مناسب استفاده از Serverless هستند.
نتیجه‌گیری
معماری Serverless یک رویکرد قدرتمند برای توسعه و مقیاس‌بندی برنامه‌های مدرن است که زمان به بازار و هزینه‌های توسعه را کاهش می‌دهد. با این حال، مانند هر فناوری دیگر، معایب و محدودیت‌های خود را دارد که باید در هنگام انتخاب آن برای پروژه‌ها در نظر گرفته شود. استفاده از Serverless برای سناریوهای event-driven، API-driven و microservices، به ویژه در زیرساخت‌های cloud-native، بسیار کارآمد است.