در معماری سنتی، سرورها نقش حیاتی در اجرای برنامه‌های کاربردی و ارائه خدمات به کاربران ایفا می‌کنند. آنها مسئولیت پردازش درخواست‌ها، ذخیره داده‌ها و اجرای منطق برنامه را بر عهده دارند. این بدان معناست که سرورها زیرساخت اصلی برای اجرای برنامه‌های کاربردی هستند. با این حال رویکرد جدیدتری به نام معماری بدون سرور نیز وجود دارد که بر استفاده از سرورها به عنوان زیرساخت متکی نیست. در این مطلب توضیح می‌دهیم که معماری serverless چیست و چه مزایا، معایب و کاربردهایی دارد.

معماری serverless چیست؟

معماری بدون سرور (Serverless) یک رویکرد نوین در توسعه نرم‌ افزار محسوب می‌شود که تمرکز اصلی آن بر حذف نیاز به مدیریت مستقیم سرورهاست. در این معماری، توسعه ‌دهندگان به جای درگیر شدن با مسائل مربوط به سرورها مانند پیکربندی، نگهداری و مقیاس‌ پذیری می‌توانند به طور کامل بر نوشتن کد و منطق برنامه خود تمرکز کنند. معماری بدون سرور با استفاده از خدمات ابری، پیچیدگی مدیریت سرورها را کاهش می‌دهد. برخلاف تصوری که از کلمه بدون سرور (Serverless) ممکن است داشته باشید، در این معماری، سرورها همچنان وجود دارند؛ اما توسعه ‌دهندگان نیازی به مدیریت مستقیم آنها ندارند.

در این معماری، ارائه‌ دهندگان خدمات ابری مانند AWS،  Azure یا  Google Cloud مسئولیت مدیریت سرورها را بر عهده دارند. آنها به صورت خودکار منابع مورد نیاز برای اجرای برنامه‌ها را تخصیص می‌دهند و در صورت نیاز، آنها را مقیاس می‌کنند. در واقع با مدل توسعه بدون سرور، توسعه‌ دهندگان قادرند برنامه‌ها را بدون نیاز به مدیریت سرورها بسازند، مستقر کنند و اجرا نمایند. 

معماری serverless چگونه عمل می‌کند؟

سرورها به کاربران اجازه می‌دهند که با یک برنامه ارتباط برقرار کنند و از امکانات و قابلیت‌های آن استفاده نمایند؛ اما مدیریت سرورها به زمان و منابع قابل توجهی نیاز دارد. تیم‌های توسعه باید سخت‌ افزار سرور را نگهداری کنند، به‌روزرسانی‌های نرم‌افزار و امنیتی را انجام دهند و در صورت بروز مشکل، پشتیبان تهیه کنند. با استفاده از معماری بدون سرور، توسعه ‌دهندگان می‌توانند این مسئولیت‌ها را به یک ارائه‌ دهنده شخص ثالث واگذار کنند و بر نوشتن کد برنامه تمرکز نمایند. در این فرایند، تمام کارهای مربوط به سرورها از دید توسعه ‌دهندگان پنهان است و آنها فقط باید کد برنامه خود را بنویسند و آن را مستقر کنند. سایر کارها به صورت خودکار توسط سیستم انجام می‌شود. 

یکی از محبوب‌ترین معماری‌های بدون سرور، Function as a Service (FaaS) یا «کارکرد به عنوان سرویس» است؛ جایی که توسعه ‌دهندگان کد برنامه خود را به عنوان مجموعه‌ای از توابع مجزا می‌نویسند. هر تابع هنگام تحریک توسط یک رویداد مانند یک ایمیل ورودی یا یک درخواست HTTP، وظیفه خاصی را انجام می‌دهد. پس از مراحل معمول تست، توسعه ‌دهندگان توابع خود را به همراه محرک‌هایشان در یک حساب ارائه ‌دهنده ابری مستقر می‌کنند. هنگامی که یک تابع فراخوانی می‌شود، ارائه ‌دهنده ابری، عملکرد مورد نظر را بر روی یک سرور فعال اجرا می‌کند یا اگر هیچ سروری در حال حاضر در حال اجرا نباشد، یک سرور جدید را برای اجرای تابع راه‌ اندازی می‌کند. 

موارد کاربرد معماری serverless چیست؟

تا اینجا متوجه شدید که معماری serverless چیست و چگونه کار می‌کند. معماری‌های بدون سرور، یک راه حل کامل و همه جانبه نیستند؛ اما در شرایطی که زیرساخت‌های سنتی ممکن است با مشکل مواجه شوند، بسیار عالی عمل می‌کنند. در ادامه با برخی از کاربردهای معماری بدون سرور آشنا می‌شویم.

بک‌اند وب و موبایل: معماری بدون سرور با پردازش APIها، مدیریت رویدادهای پایگاه داده، مدیریت احراز هویت کاربر، ارسال اعلان‌ها و …  در تقویت بخش پشتیبانی برنامه‌های وب و موبایل فوق العاده عمل می‌کند. این امر به توسعه دهنگان امکان می‌دهد تا این سرویس‌های بک‌اند را بدون نیاز مستقیم به مدیریت یا تهیه سرور بسازند و مقیاس کنند.

برای آشنایی بیشتر با مراکز داده، مقاله دیتا سنتر چیست را مطالعه کنید.

پردازش جریانی: توابع بدون سرور می‌توانند بلافاصله به جریان‌های داده از منابعی مانند Kafka پاسخ دهند و امکان پردازش بدون مشکل داده‌های جریانی را بدون بار مدیریت زیرساخت‌های اساسی فراهم کنند. این قابلیت برای برنامه‌هایی که به پردازش و تحلیل فوری داده‌ها متکی هستند، ضروری است.

خطوط لوله ETL: محاسبات بدون سرور، نحوه ساخت خطوط لوله داده ETL (استخراج، تبدیل، بارگذاری) را تغییر داده است. در این روش، کارهای تبدیل داده به صورت توابعی تعریف می‌شوند که در زمان‌های مشخص یا بر اساس رویدادها اجرا می‌شوند. بدین ترتیب، نیازی به سرورهای اختصاصی برای اجرای دائمی این فرآیندها نخواهد بود.

پردازش رویداد: توابع بدون سرور به طور ایده‌آل برای پردازش رویدادمحور مناسب هستند و کد را در پاسخ به محرک‌های مختلفی مانند آپلود فایل، سیگنال‌های نظارتی یا تماس‌های REST API اجرا می‌کنند. این واکنش‌ پذیری، برنامه‌ها را قادر می‌سازد تا نسبت به رویدادهای کاربر یا سیستم،  کارآمد و پاسخگو باشند.

Cron jobs: ابزار های Cron jobs، ابزارهایی هستند که به شما امکان می‌دهند دستورات یا برنامه‌های خاصی را به صورت خودکار و در زمان‌های مشخص اجرا کنید. توابع بدون سرور، یک جایگزین مدرن برای Cron jobs  سنتی ارائه می‌دهند. این روش مقیاس‌پذیرتر و قابل اعتمادتر از مدیریت Cron jobs روی سرورهای جداگانه است.

میکروسرویس‌ها: معماری بدون سرور از رویکرد میکروسرویس‌ها پشتیبانی می‌کند. این معماری به سرویس‌های پیچیده اجازه می‌دهد تا به توابع کوچکتر و مستقل تقسیم شوند و هماهنگ با یکدیگر کار کنند. هر تابع می‌تواند به صورت جداگانه و با توجه به نیاز، مقیاس‌ پذیر شود. این مسئله علاوه بر افزایش انعطاف‌ پذیری به بهبود کارایی در استفاده و نگهداری منابع نیز کمک می‌کند.

مزایا معماری serverless چیست؟

معماری بدون سرور، شیوه توسعه نرم ‌افزار را متحول می‌کند و به استارت‌آپ‌ها راهی برای افزایش بهره‌وری و نوآوری ارائه می‌دهد. محاسبات بدون سرور با حذف نیاز به مدیریت سرورها به شرکت‌ها امکان می‌دهد تا بدون پیچیدگی‌های مربوط به مدیریت سخت ‌افزار سرور بر توسعه برنامه‌های بدون سرور و کد پشتیبان تمرکز کنند. برجسته‌ترین مزایای معماری بدون سرور شامل موارد زیر هستند:

کاهش هزینه‌های عملیاتی: استفاده از معماری بدون سرور به کاهش هزینه‌های عملیاتی منجر می‌شود. عدم نیاز به تهیه و مدیریت سرورهای فیزیکی باعث صرفه جویی در هزینه‌های سخت ‌افزار و نگهداری خواهد شد. مدل‌های FaaS ارائه شده توسط ارائه ‌دهندگان ابری به این معناست که شما فقط برای منابع محاسباتی مورد استفاده هزینه می‌پردازید و از هدر رفتن هزینه مربوط به ظرفیت بلااستفاده سرور جلوگیری می‌‌کنید.

افزایش مقیاس ‌پذیری: معماری‌های بدون سرور، مقیاس ‌پذیری بالایی را ارائه می‌دهند. پلتفرم‌های بدون سرور به طور خودکار منابع محاسباتی را با تقاضای برنامه‌های بدون سرور تطبیق می‌دهند و امکان مقیاس ‌پذیری بدون دخالت دست را فراهم می‌کنند. این انعطاف ‌پذیری تضمین می‌کند که برنامه‌های بدون سرور می‌توانند بارهای کاری متغیر را مدیریت کنند و برای استارت‌آپ‌هایی که ترافیک غیرقابل پیش‌بینی را تجربه می‌کنند، ایده‌آل است.

توسعه سریع‌تر: فرایندهای توسعه نرم افزار در محیط‌های بدون سرور با سرعت بالاتری انجام می‌شود. زیرا دیگر نیازی نیست که تسعه دهندگان نگران تنظیمات پیچیده مربوط به سرورها و زیرساخت‌های فنی باشند. در عوض، آنها می‌توانند تمام تمرکز خود را روی نوشتن منطق اصلی و کدهای مهم برنامه بگذارند. همچنین مدل‌های سرویس بدون سرور، راه‌حل‌های آماده برای بخش‌های مختلف برنامه (مانند پایگاه داده، احراز هویت کاربران و غیره) ارائه می‌دهند. این بدان معناست که توسعه ‌دهندگان می‌توانند از این راه‌حل‌های آماده استفاده کنند و نیازی به نوشتن کد از صفر برای این بخش‌ها نداشته باشند. این کار باعث می‌شود که روند توسعه برنامه سرعت گیرد و برنامه زودتر آماده استفاده شود.

انعطاف ‌پذیری: انعطاف‌ پذیری ارائه شده توسط محاسبات بدون سرور، یکی دیگر از مزایای آن است. توسعه ‌دهندگان می‌توانند توابع بدون سرور یا کل برنامه‌های بدون سرور را به سرعت و به آسانی مستقر کنند و این امکان را فراهم می‌کند که ویژگی‌های جدید را بدون برنامه‌ریزی گسترده یا ریسک تست کنند. این چابکی، استارت‌آپ‌ها را قادر می‌سازد تا به سرعت با تغییرات بازار یا بازخورد کاربران سازگار شوند.

عدم نیاز به نگهداری: در معماری بدون سرور، دیگر لازم نیست استارت‌آپ‌ها نگران نگهداری و مدیریت سرورها باشند. شرکت‌های ارائه ‌دهنده خدمات ابری، تمام مسئولیت‌های مربوط به سرورها را بر عهده می‌گیرند. این شامل مواردی مانند نگهداری زیرساخت‌های لازم، نصب وصله‌های امنیتی و انجام به‌روزرسانی‌های نرم‌افزاری می‌شود. بنابراین برنامه‌هایی که با معماری بدون سرور ساخته می‌شوند، نیازی به نگهداری مداوم ندارند و تیم‌های توسعه می‌توانند به جای تمرکز بر مسائل فنی روی بهبود و توسعه برنامه تمرکز کنند. این موضوع باعث می‌شود که استارت‌آپ‌ها بتوانند با صرفه‌جویی در زمان و هزینه، سریع‌تر و کارآمدتر به توسعه و ارائه محصولات خود بپردازند.

دسترس پذیری بالا: پلتفرم‌های بدون سرور به گونه‌ای طراحی شده‌اند که دسترس پذیری بالایی را برای برنامه‌های بدون سرور فراهم کنند. با استفاده از ماهیت توزیع‌شده محاسبات بدون سرور، برنامه‌های وب از کاهش زمان از کارافتادگی و افزایش مقاومت بهره می‌برند؛ زیرا ساختار بدون سرور تضمین می‌کند که منابع محاسباتی همیشه در صورت نیاز در دسترس هستند.

معایب معماری serverless چیست؟

معماری بدون سرور در کنار مزایای فراوان، چالش‌ها و معایبی نیز دارد. در ادامه توضیح می‌دهیم که مهم‌ترین مزایای معماری serverless چیست.

وابستگی به فروشنده: اگرچه می‌توان از سرویس‌های مختلف ارائه‌دهندگان گوناگون استفاده کرد؛ اما معمولاً ساده‌ترین راه، انتخاب یک ارائه‌دهنده خدمات ابری واحد مانند AWS است. هر ارائه‌دهنده، روش‌های خاص خود را برای ارائه خدمات دارد. این موضوع می‌تواند در صورت تصمیم به همکاری با یک ارائه ‌دهنده دیگر، چالش‌ برانگیز باشد. در این حالت، شما کاملاً به ارائه‌ دهنده وابسته خواهید بود تا سرویس بهینه را در تمام اوقات ارائه دهد و در صورت بروز هرگونه مشکل زیرساختی، باید منتظر رفع آن توسط آنها باشید.

مطالعه مقاله انواع سرویس های رایانش ابری را پیشنهاد می کنیم.

امنیت: ارائه ‌دهندگان ابری اغلب کد چندین مشتری را به طور همزمان روی یک سرور اجرا می‌کنند. این کار از طریق تکنیکی به نام چند مستأجری (Multitenancy) انجام می‌شود. به زبان ساده مشتریان، مستأجرانی هستند که فقط به سهم خود از سرور دسترسی دارند. این مسئله ممکن است شرایطی را ایجاد کند که در آن داده‌ها به دلیل پیکربندی نادرست سرور در معرض خطر قرار بگیرند.

تأثیر بر عملکرد: محاسبات بدون سرور به طور مداوم در حال اجرا نیستند. وقتی یک تابع برای اولین بار فراخوانی می‌شود، نیاز به یک شروع سرد (cold start) دارد؛ این بدان معناست که قبل از اجرای تابع، یک کانتینر باید راه‌اندازی شود. این موضوع می‌تواند باعث کاهش عملکرد شود. البته کانتینر برای مدتی پس از تکمیل فراخوانی API به کار خود ادامه می‌دهد تا در صورت نیاز مجدد، سریع‌تر پاسخ دهد که به آن شروع گرم (warm start) گفته می‌شود. به لطف محاسبات لبه (edge computing)، شروع‌های سرد به تدریج به مشکل کمتری تبدیل می‌شوند و این روند با گذشت زمان بهبود خواهد یافت.

عیب‌یابی و آزمایش: یکی از چالش‌های معماری بدون سرور، پیچیدگی در عیب ‌یابی برنامه‌هاست. دلیل این پیچیدگی، کاهش دید توسعه ‌دهندگان به فرآیندهای پشتیبان است که توسط ارائه ‌دهنده خدمات ابری مدیریت می‌شوند. به عبارت دیگر، توسعه‌ دهندگان نمی‌توانند به راحتی به جزئیات نحوه عملکرد سرورها و اجرای کد خود دسترسی داشته باشند و این امر، شناسایی و رفع خطاها را دشوارتر می‌کند. علاوه بر این، شبیه ‌سازی محیط بدون سرور برای انجام تست‌های یکپارچگی نیز می‌تواند چالش‌ برانگیز باشد. تست‌های یکپارچگی برای اطمینان از عملکرد صحیح بخش‌های مختلف برنامه در کنار یکدیگر انجام می‌شوند. اما از آنجا که محیط بدون سرور توسط ارائه ‌دهنده ابری مدیریت می‌شود، شبیه ‌سازی دقیق آن برای انجام این تست‌ها ممکن است دشوار باشد. با این وجود با توسعه و پیشرفت فناوری‌های مرتبط با معماری بدون سرور، پلتفرم‌ها و سرویس‌های جدیدی برای حل این مشکلات به بازار عرضه می‌شوند. یکی از این راهکارها می‌تواند استفاده از ابزارهای نظارتی مانند نظارت جامع بدون سرور Datadog باشد که امکان مشاهده و تحلیل عملکرد برنامه‌های بدون سرور را فراهم می‌کند.

سخن پایانی

معماری بدون سرور، روشی برای ساخت و اجرای برنامه‌ها و سرویس‌ها بدون نیاز به مدیریت زیرساخت است. در بخش‌های فوق به طور کامل توضیح دادیم که معماری serverless چیست و چه مزایا و معایبی دارد. امیدواریم مطالعه مطلب امروز برای شما مفید واقع شده باشد.