Serverless 与函数计算

What — 是什么

Serverless 是一种云原生架构，开发者只编写函数逻辑，云平台负责基础设施管理、自动扩缩容和按调用计费。Node.js 是 Serverless 最流行的运行时。

核心概念：

  • AWS Lambda：最成熟的 Serverless 平台，支持 Node.js 18/20
  • Vercel Functions：前端 + Serverless 深度集成，Next.js 原生支持
  • 冷启动：函数首次调用或长时间未调用后的初始化延迟（100ms-数秒）
  • 事件触发：HTTP 请求/S3 上传/DynamoDB 变更/SQS 消息等触发函数执行
  • 执行限制：内存（128MB-10GB）、超时（1s-15min）、包大小（50MB zipped）

关键特性：

  • 按调用次数和执行时间计费，空闲不收费
  • 自动扩缩容，无需管理服务器
  • 冷启动是最大性能挑战
  • 适合事件驱动和短时任务

Why — 为什么

适用场景：

  • API 接口：请求量波动大，有高峰和低谷
  • 事件处理：文件上传后生成缩略图/发送通知
  • Webhook：第三方回调处理
  • 定时任务：数据同步/报表生成

对比方案：

维度Serverless容器化(Docker)虚拟机
运维零运维中高
扩缩容自动（毫秒级）需配置手动
计费按调用按运行时间按月
冷启动有（100ms-数秒）无无
长连接不支持支持支持

How — 怎么用

代码示例

// AWS Lambda Handler
exports.handler = async (event) => {
    const { httpMethod, path, body } = event;

    if (httpMethod === 'GET' && path === '/users') {
        const users = await db.users.findMany();
        return { statusCode: 200, body: JSON.stringify(users) };
    }

    if (httpMethod === 'POST' && path === '/users') {
        const user = await db.users.create({ data: JSON.parse(body) });
        return { statusCode: 201, body: JSON.stringify(user) };
    }

    return { statusCode: 404, body: JSON.stringify({ error: 'Not found' }) };
};

// Vercel Functions (Next.js)
// api/users.ts
export default async function handler(req, res) {
    if (req.method === 'GET') {
        const users = await getUsers();
        return res.status(200).json(users);
    }
}

// 冷启动优化：连接池复用
let dbConnection = null;
async function getDb() {
    if (!dbConnection) dbConnection = await connectDatabase();
    return dbConnection;
}

常见问题与踩坑

问题原因解决方案
冷启动慢每次冷启动初始化运行时和依赖减小包体积 + 预留实例 + 模块延迟加载
连接池耗尽每次调用新建连接模块级复用连接（函数外初始化）
不支持 WebSocket函数是无状态的用 API Gateway WebSocket 或第三方服务
本地调试困难运行环境与本地不同Serverless Framework 本地模拟

最佳实践

  • 函数外初始化连接池，复用跨调用
  • 减小部署包体积（tree-shaking + 精简依赖）
  • 设置合理的内存和超时
  • 长时任务用 Step Functions 拆分

面试题

Q1: Serverless 冷启动如何优化？

优化手段：① 减小部署包——tree-shaking + 只包含必要依赖；② 延迟加载——不立即 require 非核心模块，按需加载；③ 预留实例——AWS Provisioned Concurrency 保持实例热启动；④ 模块级复用——数据库/Redis 连接池在函数外初始化，跨调用复用；⑤ 选择轻量运行时——Node.js 冷启动比 Java 快 10 倍；⑥ 定时保活——每 5 分钟调用一次防止冷启动。

Q2: Serverless 不适合什么场景？

不适合：① 长时运行任务——Lambda 最大 15 分钟，视频转码/大数据处理不适用；② 需要长连接——WebSocket/实时推送，Serverless 无法维持持久连接；③ 高频低延迟——金融交易（毫秒级延迟），冷启动不可接受；④ 状态密集——需要大量内存状态，Serverless 无状态；⑤ 固定成本更低——持续高流量场景，Serverless 按调用计费比固定服务器更贵。

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