全球分布式应用：无服务器架构的新趋势

# 全球分布式应用：无服务器架构的新趋势 ## 1. 全球分布式应用的背景与挑战 在过去，构建基于服务器的应用时，我们通常能清楚知晓软件的物理运行位置，误差范围不过百米左右。但随着“云”的出现，应用的地理部署变得模糊起来。例如使用 EC2 时，我们仅能大致了解代码运行在“北弗吉尼亚”或“爱尔兰”等区域，却难以在地图上明确指出软件运行的具体建筑。 无服务器计算进一步拓展了我们的考虑范围，让我们只需关注区域，可用区（AZ）的概念被抽象隐藏。了解应用的运行位置，对于考虑应用的可用性至关重要。在数据中心运行应用时，若数据中心失去网络连接，应用将无法使用。对于许多习惯部署到单个数据中心的公司而言，云提供的区域级可用性已足够，特别是无服务器服务能保证区域内的高可用性。 然而，若想进一步提升应用的弹性，确保即使整个 AWS 区域不稳定，应用仍能正常运行，或者用户遍布全球，希望他们都能低延迟访问应用，该如何解决这些问题呢？虽然在多个区域运行应用在技术上可行，但过程复杂且成本高昂，尤其是增加更多区域时。不过，无服务器架构让这个问题变得简单且经济。现在，我们可以将应用部署到全球多个区域，而无需增加太多复杂性和成本。 ## 2. 全球部署的方法与工具 ### 2.1 区域无关的应用模板定义 在 SAM 模板中定义应用时，通常不要硬编码特定区域的资源。若需在 CloudFormation 字符串中引用堆栈部署的区域，建议使用 `AWS::Region` 伪参数。对于需要访问的特定区域资源，建议通过引用将其作为 CloudFormation 参数传递。通过这些技术，可定义区域无关的应用模板，并将其部署到任意数量的 AWS 区域。 ### 2.2 多区域部署的挑战与解决方案 实际将应用部署到多个区域并非易事。例如，使用 CloudFormation 部署应用时，模板文件中 `CodeUri` 属性引用的包必须位于部署区域内的 S3 存储桶中。因此，若要将应用部署到多个区域，打包的工件需在每个区域的 S3 存储桶中都可用。不过，这些问题可通过编写脚本来解决。 AWS 通过在 CodePipeline 中启用“跨区域操作”，改善了多区域部署的体验。CodePipeline 是亚马逊的“持续交付”编排工具，可定义项目的源代码控制存储库，调用 CodeBuild 构建和打包应用，最后使用 SAM/CloudFormation 进行部署。CodePipeline 本质上是自动化系统，能并行将应用部署到多个支持 CodePipeline 的区域，如美国、欧洲、日本和南美洲。 ### 2.3 无服务器应用存储库的作用 无服务器应用存储库（Serverless Application Repository）也有助于多区域部署。通过一个区域将应用发布到 SAR 后，该应用将在全球所有区域可用。目前，此功能仅适用于公开共享的应用，希望不久后也能用于私有应用。 ### 2.4 全球部署流程 ```mermaid graph LR A[定义区域无关的应用模板] --> B[打包应用工件] B --> C[将工件存储到各区域 S3 存储桶] C --> D[使用 CodePipeline 进行跨区域部署] D --> E[应用部署到多个区域] ``` ## 3. 本地化连接与故障转移 应用部署到全球后，如何让用户连接到离他们最近的版本呢？一种方法是在客户端硬编码特定区域的位置，通常是 DNS 主机名。这种方法简单但有时有效，尤其适用于组织内部应用。 更好的方法是使用亚马逊的 Route53 DNS 服务及其地理位置功能。例如，若用户通过并行部署在三个不同区域的 API 网关连接应用，可在 Route53 中设置 DNS，使用户连接到离他们最近区域的 API 网关。 此外，还可进一步使用 Route53 的健康检查和 DNS 故障转移功能。若用户最近的应用版本不可用，Route53 将把用户重新路由到下一个最近且可用的应用版本。通过这种方式，我们实现了应用的主动 - 主动版本和本地化路由，构建了更具弹性和性能的应用。 ### 3.1 本地化连接与故障转移步骤 1. **配置 Route53 地理位置路由**：在 Route53 中创建记录集，根据用户的地理位置将请求路由到最近的区域。 2. **设置健康检查**：为每个区域的应用设置健康检查，定期检查应用的可用性。 3. **启用 DNS 故障转移**：当某个区域的应用不可用时，Route53 自动将用户请求路由到下一个可用区域。 ### 3.2 不同连接方式对比 | 连接方式 | 优点 | 缺点 | 适用场景 | | ---- | ---- | ---- | ---- | | 硬编码区域位置 | 简单直接 | 缺乏灵活性，无法动态适应变化 | 组织内部应用，用户位置相对固定 | | Route53 地理位置路由 | 动态适应用户位置，提供低延迟访问 | 配置相对复杂 | 全球用户分布广泛的应用 | ## 4. 全球状态管理 全球应用面临的一个重要问题是如何处理状态。最简单的解决方案是将状态集中在一个区域，而使用该状态的服务部署到多个区域，类似于内容分发网络（CDN）的模式。但这种模式仅适用于可缓存的状态，对于不可缓存的情况，会导致所有区域的请求都集中到中央数据库区域，失去了本地化延迟