Serverless چیست؛ بررسی معماری بدون سرور و مزایای آن

Serverless چیست؛ برخلاف آنچه که از نامش برمی‌آید، در رایانش بی‌سرور همچنان سرورها وجود دارند، اما شما دیگر نیازی به مدیریت آن‌ها ندارید. درست مانند استفاده از یک سرویس تاکسی آنلاین که مقصد را مشخص می‌کنید و باقی کارها توسط راننده انجام می‌شود. در این مدل، زیرساخت‌ها به‌طور خودکار مدیریت شده و شما می‌توانید بیشتر روی توسعه اپلیکیشن تمرکز کنید. در این مقاله از بلاگ آبالون، به بررسی دقیق‌تری از رایانش ابری بدون سرور چیست می‌پردازیم و ویژگی‌ها و مزایای اصلی آن را برای کسب‌وکارها و توسعه‌دهندگان توضیح می‌دهیم.

Serverless چیست؟

در رایانش بی‌سرور (Serverless) شاید در ابتدا این‌طور به نظر برسد که دیگر نیازی به سرورها نیست، اما در واقع سرورها همچنان وجود دارند. تفاوت اصلی این است که مدیریت سرورها توسط ارائه‌دهنده خدمات ابری انجام می‌شود و شما دیگر نیازی به نگرانی درباره مدیریت سرورها ندارید. سرورها برای توسعه‌دهنده پنهان هستند و تنها چیزی که باید روی آن تمرکز کنید، نوشتن کدهای فرانت‌اند و منطق کسب‌وکار است، بقیه کارها را ارائه‌دهنده خدمات ابری به عهده می‌گیرد.

در مدل رایانش بی‌سرور، تنها کافیست که کد اپلیکیشن خود را نوشته و در «کانتینرها» که توسط ارائه‌دهنده خدمات ابری مدیریت می‌شوند، مستقر کنید. ارائه‌دهنده مسئول همه امور از جمله مدیریت زیرساخت، «مقیاس‌پذیری» و به‌روزرسانی‌های امنیتی است. نکته جالب توجه اینجاست که شما برای منابع بدون استفاده هزینه نمی‌پردازید؛ منابع تنها زمانی فعال می‌شوند که کد اجرا می‌شود و پس از پایان اجرا، آزاد می‌شوند، که این فرآیند «مقیاس‌پذیری به صفر» (Scaling to Zero) نام دارد. به عبارتی در این راهکار، هزینه‌ها بر اساس مدت زمان اجرای کد و میزان منابع مصرفی محاسبه می‌شود.

در کنار مدل‌هایی مثل «IaaS» (مخفف Infrastructure as a Service – زیرساخت به عنوان سرویس)، «PaaS» (مخفف Platform as a Service – پلتفرم به عنوان سرویس)، «FaaS» (مخفف Function as a Service – تابع به عنوان سرویس) و «SaaS» (مخفف Software as a Service – نرم‌افزار به عنوان سرویس)، رایانش بی‌سرور به یکی از خدمات اصلی در حوزه رایانش ابری تبدیل شده است. طبق گزارشی از «SkyQuest Technology»، اندازه بازار جهانی معماری بی‌سرور در سال ۲۰۲۲ حدود ۸.۰۱ میلیارد دلار بود و انتظار می‌رود تا سال ۲۰۳۱ به ۵۰.۸۶ میلیارد دلار برسد. بسیاری از شرکت‌های بین‌المللی ارائه‌دهنده خدمات ابری تحت سرویس‌هایی از جمله «AWS Lambda» ،«Azure Functions» ،«Google Cloud Functions» و «IBM Cloud Code Engine» خدمات بی‌سرور ارائه می‌دهند. در نهایت، ترکیب رایانش بی‌سرور، مایکروسرویس و کانتینر به عنوان پایه‌های اصلی توسعه اپلیکیشن‌های بومی ابر (Cloud-Native) شناخته می‌شوند.

تاریخچه رایانش بی‌سرور

رایانش بی‌سرور برای اولین بار در سال ۲۰۰۸ با معرفی «Google App Engine» یا «GAE» توسط گوگل شکل گرفت. GAE یک پلتفرم بود که به توسعه‌دهندگان اجازه می‌داد اپلیکیشن‌های وب خود را در دیتاسنترهای مدیریت‌شده توسط گوگل توسعه داده و میزبانی کنند. با استفاده از این پلتفرم، توسعه‌دهندگان می‌توانستند بدون نگرانی در مورد مدیریت سرورها، متعادل‌سازی بار یا آپدیت‌های حوزه مدیریت زیرساخت، اپلیکیشن‌های خود را روی زیرساخت ابری گوگل اجرا کنند.

اصطلاح «رایانش بی‌سرور» اولین بار در سال ۲۰۱۲ توسط «Ken Fromm»، متخصص رایانش ابری، در یک مقاله فنی به‌کار برده شد. در سال ۲۰۱۴، آمازون با معرفی «AWS Lambda» اولین پلتفرم بی‌سرور را به بازار عرضه کرد. «AWS Lambda» که از مدل «تابع به عنوان سرویس» استفاده می‌کرد، به رایانش بی‌سرور کمک کرد تا به سرعت در بین توسعه‌دهندگان محبوب شود. این پلتفرم به توسعه‌دهندگان این امکان را می‌داد تا بدون نیاز به مدیریت سرورها، کدهای خود را در پاسخ به رویدادهای مختلف اجرا کنند.

در سال ۲۰۱۶، «Microsoft Azure Functions» و «Google Cloud Functions» نیز پلتفرم‌های بی‌سرور خود را معرفی کردند و به این بازار پیوستند. امروزه سایر بازیگران این حوزه شامل «IBM Cloud Code Engine» ،«Oracle Cloud Infrastructure (OCI) Functions» ،«Cloudflare Workers» و «Alibaba Function Compute» هستند که همگی پلتفرم‌های بی‌سرور خود را ارائه می‌دهند.

مزایای اصلی استفاده Serverless چیست؟

در گذشته، برای اجرای برنامه های وب، نیاز به خرید و نگهداری سرورهای فیزیکی بود که بسیار گران بود. سپس، با ظهور فناوری ابری، امکان استفاده از سرورهای مجازی ارائه شد که هزینه ها را کاهش داد اما همچنان نیاز به مدیریت سرورها وجود داشت. در نهایت، فناوری بدون سرور (serverless) معرفی شد که به توسعه دهندگان اجازه می‌دهد بدون نگرانی در مورد مدیریت زیرساخت، کدهای خود را اجرا و داده‌ها را مدیریت کنند. این فناوری مزایای متعددی دارد که عبارتند از:

۱. افزایش بهره‌وری توسعه‌دهندگان

رایانش بی‌سرور با حذف پیچیدگی‌های مدیریت زیرساخت، به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا تمام تمرکز خود را روی بهبود مستمر برنامه‌ها بگذارند. با صرفه‌جویی در زمان و هزینه‌های مربوط به مدیریت سرورها، تیم‌ها قادر خواهند بود سریع‌تر به نیازهای کاربران پاسخ دهند و تغییرات را اعمال کنند. نتیجه این رویکرد، تولید برنامه‌هایی با کیفیت بالاتر، انعطاف‌پذیری بیشتر و تطبیق‌پذیری بهتر با نیازهای کاربران است. در نهایت، چرخه توسعه نرم‌افزار تسریع شده و محصولات نرم‌افزاری با سرعت بیشتری به بازار عرضه می‌شوند.

۲. مقیاس‌پذیری کارآمد

در مدل رایانش ابری بدون سرور، پلتفرم‌های ابری به صورت خودکار منابع مورد نیاز برنامه‌ها را بر اساس میزان تقاضا تنظیم می‌کنند. این یعنی برنامه‌ها تنها زمانی از منابع استفاده می‌کنند که به آن‌ها نیاز باشد و با افزایش یا کاهش بار کاری، به طور خودکار مقیاس‌پذیر می‌شود. این ویژگی باعث می‌شود که برنامه‌ها همیشه آماده پاسخگویی به نیازهای کاربران باشند.

۳. کاهش هزینه‌ها

در رایانش ابری بدون سرور، شما تنها برای مدت زمانی که کدتان در حال اجرا است و از منابع محاسباتی استفاده می‌کند، هزینه پرداخت می‌کنید. این یعنی به ازای هر واحد پردازنده، حافظه و دیگر منابعی که مصرف می‌کنید، هزینه مشخصی پرداخت خواهید کرد. این مدل پرداخت بر اساس استفاده (PAYG)، باعث صرفه‌جویی قابل توجه در هزینه‌ها شده و از هدر رفت منابع جلوگیری می‌کند.

۴. توسعه به هر زبان

رایانش بدون سرور محدودیتی برای زبان برنامه‌نویسی ندارد و به توسعه‌دهندگان این امکان را می‌دهد تا از هر زبانی که به آن تسلط دارند، مانند جاوا، پایتون، جاوا اسکریپت یا NodeJS، استفاده کنند. این انعطاف‌پذیری باعث می‌شود تیم‌های توسعه‌دهنده بتوانند از ابزارهای آشنا و مورد علاقه خود بهره ببرند. 

۵. ساده‌سازی چرخه‌های توسعه یا دوآپس

با رایانش بی‌سرور، بسیاری از کارهای پیچیده و زمان‌بر مدیریت زیرساخت به‌صورت خودکار انجام می‌شود. توسعه‌دهندگان دیگر نیازی به صرف وقت زیاد برای تنظیم و پیکربندی سرورها ندارند. این پلتفرم‌ها، کارهای آماده‌سازی محیط اجرای کد، تست و استقرار برنامه‌ها را به‌طور خودکار انجام می‌دهند. در نتیجه، فرآیند توسعه تسریع شده و توسعه‌دهندگان می‌توانند تمرکز بیشتری روی نوشتن کد با کیفیت و بهبود مستمر برنامه‌ها داشته باشند.

۶. کاهش تاخیر

در رایانش ابری بدون سرور، کدهای برنامه‌ها می‌توانند به جای اجرا روی سرورهای دور از کاربر نهایی، روی سرورهایی نزدیک‌تر به محل کاربر اجرا شوند. این امر باعث کاهش چشمگیر زمان پاسخ‌دهی به درخواست‌های کاربر و بهبود تجربه کاربری می‌شود. با اجرای محلی‌تر کدها، داده‌ها سریع‌تر منتقل شده و تأخیر در ارتباط به حداقل می‌رسد. در نتیجه، کاربران با سرعت و روان‌تر به خدمات مورد نظر دسترسی پیدا می‌کنند.

۷. نظارت بر مصرف منابع

با استفاده از رایانش بی‌سرور، شما می‌توانید به‌صورت دقیق مصرف منابع سیستم و کاربران را مشاهده کنید. پلتفرم‌های ابری تمامی اطلاعات مربوط به زمان و میزان استفاده را ثبت می‌کنند، که به شما امکان تحلیل عملکرد و مدیریت هزینه‌ها را می‌دهد. این اطلاعات به شما کمک می‌کند الگوهای مصرف را شناسایی کرده و منابع خود را به‌طور هوشمند مدیریت کنید.

معایب استفاده از سرورلس چیست؟

معایب استفاده از رایانش بی‌سرور شامل موارد زیر می‌شود:

۱. از دست دادن بخشی از کنترل

با استفاده از مدل بدون سرور، سازمان‌ها دیگر نیاز به مدیریت سخت‌افزار و محیط‌های اجرای برنامه‌های خود ندارند، بلکه این مسئولیت به ارائه‌دهندگان خدمات ابری واگذار می‌شود. در حالی که این مزایا شامل کاهش هزینه‌ها و افزایش سرعت توسعه است، اما این روش محدودیت‌هایی در کنترل و سفارشی‌سازی محیط اجرایی به همراه دارد.

۲. وابستگی به فروشنده

یکی از چالش‌های استفاده از خدمات ارائه‌دهندگان خاص، وابستگی ایجاد شده به امکانات و ویژگی‌های منحصر به فرد آن‌ها است. این وابستگی باعث می‌شود که مهاجرت به پلتفرم دیگری بسیار دشوار و همراه با تغییرات گسترده در برنامه و تنظیمات باشد. در واقع، هرچه یک ارائه دهنده ویژگی‌های خاص‌تری ارائه دهد، احتمالاً وابستگی به آن نیز بیشتر می‌شود و انعطاف‌پذیری برای تغییر به گزینه‌های دیگر کاهش پیدا می‌کند.

۳. راه‌اندازی آهسته

وقتی یک برنامه بدون سرور برای اولین بار یا بعد از مدتی اجرا می‌شود، ممکن است زمان بیشتری طول بکشد تا شروع به کار کند. این موضوع در برنامه‌هایی که باید خیلی سریع جواب بدهند، مشکل ایجاد می‌کند و باعث می‌شود برنامه دیرتر اجرا شود.

۴. مشکلات پیچیده در تست و رفع خطا

یکی از چالش‌های رایانش بی‌سرور، پیچیده‌تر شدن فرآیند عیب‌یابی و دیباگینگ است. در این مدل، توسعه‌دهندگان دسترسی محدودی به زیرساخت‌های اجرا و جزئیات فرآیندهای سرور دارند. به همین دلیل، شناسایی و رفع دقیق مشکلات، به‌خصوص در مقایسه با محیط‌های سنتی، دشوارتر می‌شود.

۵. هزینه بالاتر برای اجرای برنامه‌های طولانی‌مدت

اگر از مدل رایانش بدون سرور استفاده کنید و برنامه‌ای داشته باشید که مدت زیادی نیاز به اجرا داشته باشد، هزینه‌های شما ممکن است بیشتر از زمانی باشد که از یک سرور ابری یا ماشین مجازی معمولی استفاده می‌کنید. زیرا این مدل‌ها برای کارهای کوتاه مدت طراحی شده‌اند و اجرای طولانی مدت در آنها پرهزینه‌تر خواهد بود.

رایانش ابری بدون سرور در چه حوزه‌هایی استفاده می‌شود؟

رایانش ابری بدون سرور در حوزه‌های مختلفی استفاده می‌شود که برخی از مهم‌ترین آن‌ها عبارتند از:

۱. مایکروسرویس‌ها

Serverless (بدون سرور) به معنای عدم نیاز به مدیریت سرور برای اجرای کد یا برنامه است. در این مدل، هزینه‌ها بر اساس میزان استفاده محاسبه می‌شود، یعنی فقط زمانی که کد اجرا می‌شود، هزینه پرداخت می‌کنید. معماری مایکروسرویس‌ها به تقسیم برنامه‌های بزرگ به بخش‌های کوچک‌تر و مستقل اشاره دارد که هرکدام یک کار مشخص انجام می‌دهند و از طریق API با یکدیگر ارتباط دارند. رایانش ابری بدون سرور برای این نوع معماری بسیار مناسب است، زیرا کدهای کوچک را سریع و خودکار اجرا می‌کند و هزینه‌ای برای زمان بلااستفاده وجود ندارد.

۲. API Backends 

در یک پلتفرم بدون سرور، هر عمل (یا فانکشن) می‌تواند به یک نقطه پایانی HTTP تبدیل شود تا برای استفاده توسط کلاینت‌های وب آماده باشد. هنگامی که این فانکشن‌ها برای وب آماده شوند، به آنها «اکشن‌های وب» (Web Actions) گفته می‌شود. با استفاده از اکشن‌های وب، می‌توانید آنها را در قالب یک API کامل و جامع کنار هم قرار دهید و با کمک API gateway، امنیت بیشتر، پشتیبانی از OAuth3، محدودیت نرخ درخواست‌ها و پشتیبانی از دامنه‌های سفارشی را فراهم کنید.

۳. محاسبات موازی و نگاشت

تسک‌های موازی به وظایفی گفته می‌شود که می‌توانند به‌طور همزمان و جدا از یکدیگر انجام شوند. استفاده از خدمات سرورلس برای این نوع وظایف بسیار مفید است زیرا دیگر نیازی به مدیریت سرورهای فیزیکی نیست و می‌توان به‌راحتی تعداد وظایف را افزایش داد. به‌عنوان مثال، در جستجوی داده‌ها یا پردازش آن‌ها، می‌توان تسک‌ها را به بخش‌های کوچکتر تقسیم کرد و هر بخش را به‌طور جداگانه انجام داد.

همچنین، در مواردی مانند جمع‌آوری اطلاعات از وب، اتوماسیون فرآیندهای تجاری، شبیه‌سازی‌های مونت کارلو (یک روش محاسباتی برای مدل‌سازی و تجزیه و تحلیل سیستم‌ها و فرایندهای پیچیده) و پردازش داده‌های ژنوم نیز می‌توان از این روش‌ها بهره برد. این نوع تسک‌ها به‌دلیل قابلیت تقسیم‌پذیری و انجام مستقل هر بخش، در محیط‌های سرورلس به‌خوبی اجرا می‌شوند و زمان و هزینه‌های مرتبط با آن‌ها کاهش پیدا می‌کند.

۴. هوش مصنوعی و رایانش بی‌سرور

سرورلس، انقلابی در هوش مصنوعی و یادگیری ماشین ایجاد کرده است. با امکان مقیاس‌پذیری خودکار منابع، این فناوری به برنامه‌ها اجازه می‌دهد تا به طور بهینه اجرا شوند و نوآوری را تسریع بخشند. محققان و توسعه‌دهندگان می‌توانند بدون دغدغه مدیریت سرورها، روی مدل‌های پیچیده و الگوریتم‌های نوآورانه تمرکز کنند.

جمع‌بندی

در این مقاله از بلاگ آبالون، به این مفهوم پرداختیم که Serverless چیست و چه مزایا و چالش‌هایی دارد. همچنین بررسی کردیم که رایانش بی‌سرور چگونه به بهینه‌سازی منابع و کاهش هزینه‌ها کمک می‌کند. رایانش ابری بدون سرور (Serverless Computing) به سازمان‌ها امکان می‌دهد که بدون نیاز به مدیریت سرورهای فیزیکی، عملیات خود را ساده‌تر و کارآمدتر انجام دهند. این رویکرد به ویژه برای کسب‌وکارهایی که به دنبال مقیاس‌پذیری و کاهش پیچیدگی‌های زیرساختی هستند، مفید است. اگر شما هم به دنبال یادگیری بیشتر درباره رایانش ابری بدون سرور هستید، مطالعه این مقاله به کارتان می‌آید.