Dallo zero alla scalabilità con AWS Serverless

Negli ultimi anni, le applicazioni cloud-native sono diventate lo standard di riferimento per molte aziende per la costruzione di applicazioni scalabili. Tra i numerosi progressi nelle tecnologie cloud, le architetture serverless si distinguono come un approccio trasformativo. Facilità d’uso ed efficienza sono le due proprietà più desiderabili per lo sviluppo di applicazioni moderne, e le architetture serverless offrono proprio questo. Questo ha reso serverless il cambiamento di gioco sia per i fornitori di cloud che per i consumatori.

Per le aziende che desiderano costruire applicazioni con questo approccio, i principali fornitori di cloud offrono diverse soluzioni serverless. In questo articolo, esploreremo le caratteristiche, i vantaggi e le sfide di questa architettura, insieme ai casi d’uso. In questo articolo, ho usato AWS come esempio per esplorare i concetti, ma gli stessi concetti sono applicabili a tutti i principali fornitori di cloud.

Serverless

Serverless non significa che non ci siano server. Significa semplicemente che l’infrastruttura sottostante per quei servizi è gestita dai fornitori di cloud. Questo consente agli architetti e agli sviluppatori di progettare e costruire le applicazioni senza preoccuparsi della gestione dell’infrastruttura. È simile all’uso dell’app di ride-sharing Uber: quando hai bisogno di un passaggio, non devi preoccuparti di possedere o mantenere un’auto. Uber si occupa di tutto questo, e tu ti concentri solo nel raggiungere la destinazione pagando per il viaggio.

Le architetture serverless offrono molti vantaggi che le rendono adatte e attraenti per molti casi d’uso. Ecco alcuni dei principali vantaggi:

Auto Scaling

Uno dei più grandi vantaggi dell’architettura serverless è che supporta intrinsecamente la scalabilità. I fornitori di cloud si occupano del grosso lavoro per offrire una scalabilità quasi infinita, pronta all’uso. Ad esempio, se un’applicazione costruita utilizzando tecnologie Serverless guadagna improvvisamente popolarità, gli strumenti o i servizi si scalano automaticamente per soddisfare le esigenze dell’applicazione. Non dobbiamo svegliarci nel cuore della notte per aggiungere server o altre risorse.

Focus sull’Innovazione

Dato che non sei più gravato dalla gestione dei server, puoi invece concentrarti sulla costruzione dell’applicazione, aggiungendo funzionalità per la crescita dell’applicazione. Per qualsiasi organizzazione, sia essa piccola, media o grande, questo approccio aiuta a concentrarsi su ciò che conta veramente – la crescita del business.

Efficienza dei Costi

Con i modelli tradizionali dei server, spesso si finisce per pagare per risorse inutilizzate poiché vengono acquistate preventivamente e gestite anche quando non sono in uso. Serverless cambia questo passando a un modello di pagamento in base all’utilizzo. Nella maggior parte dei casi, si paga solo per le risorse effettivamente utilizzate. Se l’applicazione che costruisci non riscuote subito successo, i costi saranno minimi, come pagare per una singola sessione anziché per un intero anno. Man mano che il traffico dell’applicazione cresce, anche i costi aumenteranno di conseguenza.

Riduzione del Time-to-Market

Con i framework serverless, puoi costruire e distribuire applicazioni molto più velocemente rispetto ai modelli tradizionali dei server. Quando l’applicazione è pronta, può essere distribuita con sforzo minimo utilizzando risorse serverless. Invece di dedicare tempo alla gestione dei server, puoi concentrarti sullo sviluppo e sull’aggiunta di nuove funzionalità, spedendole a un ritmo più veloce.

Manutenzione operativa ridotta

Dato che i fornitori di cloud gestiscono l’infrastruttura, i consumatori non devono preoccuparsi di provisioning, manutenzione, ridimensionamento o gestione di patch di sicurezza e vulnerabilità.

I framework senza server offrono flessibilità e possono essere applicati a una varietà di casi d’uso. Che si tratti di costruire applicazioni web o elaborare dati in tempo reale, forniscono la scalabilità e l’efficienza necessarie per questi casi d’uso.

Costruzione di API di servizio web con AWS Serverless

Ora che abbiamo discusso dei vantaggi delle architetture senza server, approfondiamo alcuni esempi pratici. In questa sezione, creeremo una semplice applicazione web backend utilizzando risorse serverless AWS.

Il design dell’applicazione backend sopra descritto contiene tre livelli per fornire API per un’applicazione web. Una volta distribuito su AWS, il punto di accesso del gateway è disponibile per il consumo di API. Quando le API vengono chiamate dagli utenti, le richieste vengono instradate attraverso il gateway API alle funzioni lambda appropriate. Per ciascuna richiesta API, la funzione Lambda viene attivata e accede a DynamoDB per memorizzare e recuperare dati. Questo design è una soluzione snella ed economica che scala automaticamente man mano che la domanda cresce, rendendola una scelta ideale per la costruzione di API con un overhead minimo. I componenti di questo design si integrano bene tra loro fornendo flessibilità.

Esistono due componenti principali in questa architettura — calcolo e archiviazione.

Computazione senza server

La computazione senza server ha cambiato il modo in cui le applicazioni e i servizi cloud-native vengono costruiti e distribuiti. Promette un reale modello pay-as-you-go con granularità a livello di millisecondo senza sprecare risorse. Grazie alla sua semplicità e ai vantaggi economici, questo approccio ha guadagnato popolarità e molti fornitori di cloud supportano queste capacità.

Il modo più semplice per utilizzare la computazione senza server è fornire codice da eseguire dalla piattaforma su richiesta. Questo approccio ha portato all’emergere delle Funzioni come servizio (FaaS) focalizzate sull’autorizzare piccoli pezzi di codice rappresentati come funzioni a essere eseguiti per un tempo limitato. Le funzioni vengono attivate da eventi come richieste HTTP, cambiamenti di archiviazione, messaggi o notifiche. Poiché queste funzioni vengono invocate e fermate quando l’esecuzione del codice è completata, non mantengono alcuno stato persistente. Per mantenere lo stato o persistere i dati, utilizzano servizi come DynamoDB che forniscono capacità di archiviazione durevole.

AWS Lambda è in grado di scalare in base alla domanda. Ad esempio, AWS Lambda ha elaborato più di 1,3 trilioni di invocazioni durante il Prime Day 2024. Tali capacità sono cruciali per gestire i repentini picchi di traffico.

Archiviazione senza server

Nell’ecosistema del calcolo serverless, lo storage serverless si riferisce a soluzioni di storage basate su cloud che scalano automaticamente senza che i consumatori gestiscano l’infrastruttura. Questi servizi offrono molte capacità, tra cui scalabilità on-demand, alta disponibilità e pagamento al consumo. Ad esempio, DynamoDB è un database NoSQL serverless completamente gestito progettato per gestire modelli di dati chiave-valore e documenti. È stato creato per applicazioni che richiedono prestazioni costanti a qualsiasi scala, offrendo latenza a cifre singole millisecondi. Fornisce inoltre capacità di integrazione senza soluzione di continuità con molti altri servizi.

I principali fornitori di cloud offrono numerose opzioni di storage serverless per esigenze specifiche, come S3, ElastiCache, Aurora e molti altri.

Altri casi d’uso

Nella sezione precedente, abbiamo discusso come sfruttare l’architettura serverless per creare API backend per un’applicazione web. Ci sono diversi altri casi d’uso che possono trarre vantaggio dall’architettura serverless. Alcuni di questi casi d’uso includono:

Elaborazione dei dati

Esploriamo un altro esempio di come l’architettura serverless possa essere utilizzata per notificare servizi basati su modifiche dei dati in uno store. Ad esempio, in una piattaforma di e-commerce, diciamo che alla creazione di un ordine, diversi servizi devono essere informati. All’interno dell’ecosistema AWS, l’ordine può essere memorizzato in DynamoDB alla creazione. Per notificare gli altri servizi, possono essere attivati ​​diversi eventi basati su questo evento di memorizzazione.

Utilizzando DynamoDB Streams, una funzione Lambda può essere invocata quando si verifica questo evento. Questa funzione Lambda può quindi inviare l’evento di modifica a SNS (Simple Notification Service). SNS agisce come servizio di notifica per notificare diversi altri servizi interessati a questi eventi.

Elaborazione di File in Tempo Reale

In molte applicazioni, gli utenti caricano immagini che devono essere memorizzate, processate per ridimensionamento, convertite in formati diversi e analizzate. Possiamo ottenere questa funzionalità utilizzando l’architettura serverless di AWS nel modo seguente. Quando un’immagine viene caricata, viene spinta in un bucket S3 configurato per attivare un evento per invocare una funzione Lambda. La funzione Lambda può elaborare l’immagine, memorizzare i metadati in DynamoDB e memorizzare le immagini ridimensionate in un altro bucket S3. Questa architettura scalabile può essere utilizzata per elaborare milioni di immagini senza necessità di gestire alcuna infrastruttura o alcun intervento manuale.

Sfide

Le architetture serverless offrono molti vantaggi, ma comportano anche alcune sfide che devono essere affrontate.

Avvio a Freddo

Quando una funzione serverless viene invocata, la piattaforma deve creare, inizializzare ed eseguire un nuovo container per eseguire il codice. Questo processo, noto come avvio a freddo, può introdurre un’ulteriore latenza nel flusso di lavoro. Tecniche come mantenere calde le funzioni o l’utilizzo di concorrenza preallocata possono aiutare a ridurre questo ritardo.

Monitoraggio e Debugging

Poiché possono esserci un gran numero di invocazioni, il monitoraggio e il debugging possono diventare complessi. Può essere difficile identificare e risolvere problemi in applicazioni ad alta frequenza d’uso. È altamente consigliato configurare strumenti come AWS Cloudwatch per metriche, log e avvisi al fine di affrontare questi problemi.

Anche se le architetture serverless scalano automaticamente, le configurazioni delle risorse devono essere ottimizzate per evitare collo di bottiglia. Una corretta allocazione delle risorse e l’attuazione di strategie di ottimizzazione dei costi sono essenziali.

Conclusione

L’architettura serverless è un passo importante verso lo sviluppo di applicazioni cloud-native supportate da calcolo e storage serverless. È ampiamente utilizzata in molti tipi di applicazioni, tra cui flussi di lavoro basati su eventi, elaborazione dati, elaborazione file e analisi big data. Grazie alla sua scalabilità, agilità e alta disponibilità, l’architettura serverless è diventata una scelta affidabile per le aziende di tutte le dimensioni.