Spring|Spring Boot Serverless 实战系列“架构篇” | 光速入门函数计算 SpringBootServerless实战系列“架构

简介：如何以 Serverless 的方式运行 Spring Boot 应用？

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作者：西流（阿里云函数计算专家）
Spring Boot 是基于 Java Spring 框架的套件，它预装了 Spring 一系列的组件，开发者只需要很少的配置即可创建独立运行的应用程序。
在云原生体系中，有大量的平台都可以运行 Spring Boot 应用，例如虚拟机、容器等。但其中最有吸引力的，是以 Serverless 的方式运行 Spring Boot 应用。我将通过《Spring Boot Serverless 实战》系列文章，从架构，部署，监控、性能、安全等 5 个篇章来分析 Serverless 平台运行 SpringBoot 应用的优劣。
为了让分析更有代表性，我选择了 Github 上 star 数超过 50k 的电商应用 Mall 作为示例。这是该系列文章的第一篇，本文会从架构角度对 Spring Boot 应用的 Serverless 化进行分析。
Mall 架构简介
Mall 是一套电商系统，包括前台商城系统及后台管理系统，基于 Spring Boot + MyBatis 实现。前台商城系统包含首页门户、商品推荐、商品搜索、商品展示、购物车、订单流程、会员中心、客户服务、帮助中心等模块。后台管理系统包含商品管理、订单管理、会员管理、促销管理、运营管理、内容管理、统计报表、财务管理、权限管理、设置等模块。
Mall 的架构如下图所示，分为网关层，应用层，数据存储层。请求首先通过网关到达 Spring Boot 应用服务。网关实现负载均衡，流量控制等功能。应用层包含 3 个 Spring Boot 应用和1个前端应用：

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mall-admin：后台商城管理系统
mall-portal：前台商城系统
mall-search：于Elasticsearch的商品搜索系统
Mall-admin-web：mall-admin 的前端展示，基于 Vue+Element 实现

Mall 使用了 MySQL，Redis，MongoDB，ElaisticSearch 等多种数据库。主要业务数据存储在 MySQL，缓存数据存储在 Redis，用户行为分析数据存储在 MongoDB，搜索数据存储在 ElasticSearch 中。Spring Boot 应用服务间使用 RabbitMQ 实现异步通信。
Serverless 计算平台 - 函数计算简介
函数计算（Function Compute）是目前国内唯一入选 Forrester 领导者现象的 Faas 产品，是一项事件驱动的全托管 Serverless 计算服务。开发者无需管理服务器等基础设施，用户在上传好代码包或者容器镜像后，函数计算会自动准备好计算资源，并且以弹性、可靠的方式运行代码。
函数计算的产品优势总结为：
高效免运维：聚焦业务逻辑开发，无需关心服务器购买、自动伸缩等运维操作
弹性高可用：预留实例系统不自动回收，可长驻不销毁，消除冷启动带来的延时毛刺
按需低成本：按量付费模型按实际使用计算资源计费、资源利用率高
稳定高可靠：函数计算分布式集群化部署，支持多可用区
函数计算提供全面的可观测和问题诊断能力，但是其最突出的特点还是内置了网关层能力，能够实现缩容到 0，快速的自动伸缩。
函数计算的这些特点，使其很适合 Spring Boot 这类 Web 应用。使用函数计算，开发者只需要专注于 SpringBoot 应用逻辑的实现，而不再费心应用运行环境的搭建、部署、监控等无差别的工作。
Mall 应用 Serverless 架构纵览
Mall 是一个非常标准的 3 层架构 Web 应用，改造为 Serverless 架构非常容易，架构如下所示。由于函数计算内置了网关服务，自动拉起实例运行应用，因此开发者只需要上传应用代码即可。

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应用实例在函数计算平台上运行，能够自由的访问其他服务，因此和 MySQL，Redis，RabbitMQ 等服务的访问方式相同。
函数计算内置了日志收集和展示能力。开发者为函数计算指定阿里云日志服务的 LogStore，打到标准输出的日志会自动收集到日志服务查询、展示。开发者也可将日志投递到自己的日志处理系统中，但需要做一些额外的配置。在本次示例中（见文末阿里云日志服务网址），我们会采用阿里云日志服务来处理应用日志。
函数计算也提供了一系列工具，帮助开发者通过 Jenkins CICD 工具发布应用。我们将在后续的文章中进一步展示。
在函数计算平台上运行 Spring Boot
在演示阿里云函数计算平台上运行 Web 应用前，先为大家介绍以下几个概念：
服务
函数计算的服务资源对应微服务。一个服务下可以创建多个函数，这些函数共享服务级别的配置，包括日志、权限、VPC 网络访问配置等等。一般来说，开发者根据业务场景设计微服务架构，为每一个微服务创建函数计算的服务。然后再根据需求，将微服务变为更细粒度的函数。比如有些逻辑是计算密集型的，可以将它拆分为另一个函数，配置不同的实例规格，既满足性能要求，又优化了成本。按照微服务的理念，一个服务下的函数个数不宜太多。
函数
函数是运行开发者代码的基本单位。函数的粒度可以很细，比如对应 1 个 API，也可以较粗，对应一组 API。不同的函数配置不同的实例规格。函数计算提供了各种语言的运行时，也提供 custom runtime/custom container 和语言无关的运行时。如果只是用函数计算实现片段代码，可以使用相关语言的运行时。在我们的场景下，因为要无缝迁移 SpringBoot 应用，我们会选择 custom container 运行时。Mall 项目已经支持了将 Mall 应用自动打包为容器镜像，因此只需要将镜像上传至阿里云容器镜像仓库，并在函数上指定相关信息即可。
HTTP 触发器
为函数配置 HTTP 触发器后，函数可通过 HTTP 请求的方式调用。函数计算配套的 Serverless Devs 工具会为 HTTP 触发器生成测试域名，开发者可以方便的调试和运行 Web 应用。
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