De Zero à Escala com AWS Serverless

Nos últimos anos, as aplicações nativas de nuvem tornaram-se o padrão preferido de muitas empresas para construir aplicações escaláveis. Entre os muitos avanços em tecnologias de nuvem, as arquiteturas sem servidor se destacam como uma abordagem transformadora. Facilidade de uso e eficiência são as duas propriedades mais desejáveis para o desenvolvimento de aplicações modernas, e as arquiteturas sem servidor oferecem isso. Isso tornou as arquiteturas sem servidor o ponto de virada tanto para os provedores de nuvem quanto para os consumidores.

Para empresas que estão buscando construir aplicações com essa abordagem, os principais provedores de nuvem oferecem várias soluções sem servidor. Neste artigo, exploraremos os recursos, benefícios e desafios desta arquitetura, juntamente com casos de uso. Neste artigo, utilizei a AWS como exemplo para explorar os conceitos, mas os mesmos conceitos são aplicáveis em todos os principais provedores de nuvem.

Serverless

Serverless não significa que não existam servidores. Significa simplesmente que a infraestrutura subjacente para esses serviços é gerenciada pelos provedores de nuvem. Isso permite que os arquitetos e desenvolvedores projetem e construam as aplicações sem se preocupar com o gerenciamento da infraestrutura. É semelhante ao uso do aplicativo de compartilhamento de caronas Uber: quando você precisa de uma carona, não precisa se preocupar em possuir ou manter um carro. O Uber cuida de tudo isso, e você se concentra apenas em chegar onde precisa, pagando pela carona.

As arquiteturas sem servidor oferecem muitos benefícios que as tornam adequadas e atrativas para muitos casos de uso. Aqui estão algumas das principais vantagens:

Escalonamento Automático

Uma das maiores vantagens da arquitetura serverless é que ela suporta escalabilidade de forma inerente. Provedores de nuvem cuidam do pesado para oferecer escalabilidade quase infinita, pronta para uso. Por exemplo, se um aplicativo construído com tecnologias serverless de repente ganha popularidade, as ferramentas ou serviços escalam automaticamente para atender às necessidades do aplicativo. Não precisamos acordar no meio da noite para adicionar servidores ou outros recursos.

Foco na Inovação

Como você não está mais sobrecarregado com a gestão de servidores, pode se concentrar em construir o aplicativo, adicionando recursos para o crescimento do app. Para qualquer organização, seja pequena, média ou grande, essa abordagem ajuda a se concentrar no que realmente importa — o crescimento do negócio.

Eficiência de Custos

Com modelos de servidor tradicionais, você frequentemente acaba pagando por recursos não utilizados, pois eles são comprados antecipadamente e gerenciados mesmo quando não estão em uso. O serverless muda isso ao adotar um modelo de pagamento conforme o uso. Na maioria dos cenários, você só paga pelos recursos que realmente utiliza. Se o aplicativo que você constrói não ganhar tração imediatamente, seus custos serão mínimos, como pagar por uma única sessão em vez de um ano inteiro. À medida que o tráfego do app cresce, o custo crescerá proporcionalmente.

Tempo de Lançamento Mais Rápido

Com frameworks serverless, você pode construir e implantar aplicativos muito mais rapidamente em comparação com modelos de servidor tradicionais. Quando o aplicativo estiver pronto, ele pode ser implantado com esforço mínimo usando recursos serverless. Em vez de gastar tempo na gestão de servidores, você pode se concentrar no desenvolvimento e na adição de novos recursos, entregando-os em um ritmo mais acelerado.

Manutenção Operacional Reduzida

Uma vez que os provedores de nuvem gerenciam a infraestrutura, os consumidores não precisam se preocupar com provisionamento, manutenção, dimensionamento, ou tratamento de correções de segurança e vulnerabilidades.

Os frameworks serverless oferecem flexibilidade e podem ser aplicados a uma variedade de casos de uso. Seja para construir aplicações web ou processar dados em tempo real, eles fornecem a escalabilidade e eficiência necessárias para esses casos de uso.

Construindo APIs de Serviço Web com AWS Serverless

Agora que discutimos os benefícios de arquiteturas serverless, vamos mergulhar em alguns exemplos práticos. Nesta seção, vamos criar uma aplicação web backend simples usando recursos serverless da AWS.

O design da aplicação backend acima contém três camadas para fornecer APIs para uma aplicação web. Uma vez implantado na AWS, o endpoint do gateway está disponível para consumo da API. Quando as APIs são chamadas pelos usuários, as solicitações são roteadas através do gateway da API para funções lambda apropriadas. Para cada solicitação de API, a função Lambda é acionada, e ela acessa o DynamoDB para armazenar e recuperar dados. Este design é uma solução simplificada e econômica que escala automaticamente à medida que a demanda cresce, tornando-a uma escolha ideal para construir APIs com um mínimo de sobrecarga. Os componentes deste design se integram bem entre si, proporcionando flexibilidade.

Há dois componentes principais neste arquitetura — computação e armazenamento.

Computação sem servidor

A computação sem servidor mudou a forma como as aplicações e serviços nativos da nuvem são construídos e implantados. Ela promete um modelo real de pagamento conforme o uso com granularidade em nível de milissegundos sem desperdiçar recursos. Devido à sua simplicidade e vantagens econômicas, essa abordagem ganhou popularidade, e muitos provedores de nuvem suportam essas capacidades.

A maneira mais simples de usar a computação sem servidor é fornecendo código a ser executado pela plataforma sob demanda. Essa abordagem levou ao surgimento de plataformas de Função como serviço (FaaS) focadas em permitir que pequenos trechos de código representados como funções sejam executados por um tempo limitado. As funções são acionadas por eventos como solicitações HTTP, alterações de armazenamento, mensagens ou notificações. Como essas funções são invocadas e interrompidas quando a execução do código é concluída, elas não mantêm nenhum estado persistente. Para manter o estado ou persistir os dados, elas utilizam serviços como o DynamoDB que fornecem capacidades de armazenamento durável.

O AWS Lambda é capaz de escalar conforme a demanda. Por exemplo, o AWS Lambda processou mais de 1,3 trilhão de invocações no Prime Day 2024. Tais capacidades são cruciais para lidar com os picos repentinos de tráfego.

Armazenamento sem servidor

No ecossistema de computação sem servidor, o armazenamento sem servidor refere-se a soluções de armazenamento baseadas em nuvem que escalam automaticamente sem que os consumidores precisem gerenciar a infraestrutura. Esses serviços oferecem muitas capacidades, incluindo escalabilidade sob demanda, alta disponibilidade e pagamento conforme o uso. Por exemplo, o DynamoDB é um banco de dados NoSQL totalmente gerenciado e sem servidor, projetado para lidar com modelos de dados de chave-valor e documentos. É construído especificamente para aplicações que exigem desempenho consistente em qualquer escala, oferecendo latência na faixa de milissegundos. Também fornece capacidades de integração perfeita com muitos outros serviços.

Principais provedores de nuvem oferecem inúmeras opções de armazenamento sem servidor para necessidades específicas, como S3, ElastiCache, Aurora e muitos mais.

Outros Casos de Uso

No seção anterior, discutimos como aproveitar a arquitetura sem servidor para construir APIs de backend para uma aplicação web. Existem vários outros casos de uso que podem se beneficiar da arquitetura sem servidor. Alguns desses casos de uso incluem:

Processamento de Dados

Vamos explorar outro exemplo de como a arquitetura sem servidor pode ser usada para notificar serviços com base em alterações de dados em um armazenamento de dados. Por exemplo, em uma plataforma de e-commerce, digamos que na criação de um pedido, vários serviços precisam ser informados. Dentro do ecossistema AWS, o pedido pode ser armazenado no DynamoDB após a criação. Para notificar outros serviços, múltiplos eventos podem ser acionados com base nesse evento de armazenamento.

Usando o DynamoDB Streams, uma função Lambda pode ser invocada quando esse evento ocorre. Esta função Lambda pode então enviar o evento de alteração para o SNS (Serviço Simples de Notificação). O SNS atua como o serviço de notificação para avisar vários outros serviços que estão interessados nesses eventos.

Processamento de Arquivos em Tempo Real

Em muitas aplicações, os usuários enviam imagens que precisam ser armazenadas, processadas para redimensionamento, convertidas para diferentes formatos e analisadas. Podemos alcançar essa funcionalidade usando a arquitetura serverless da AWS da seguinte maneira. Quando uma imagem é enviada, ela é enviada para um bucket S3 configurado para acionar um evento que invoca uma função Lambda. A função Lambda pode processar a imagem, armazenar metadados no DynamoDB e armazenar imagens redimensionadas em outro bucket S3. Esta arquitetura escalável pode ser usada para processar milhões de imagens sem precisar gerenciar qualquer infraestrutura ou intervenção manual.

Desafios

Arquiteturas serverless oferecem muitos benefícios, mas também trazem certos desafios que precisam ser abordados.

Cold Start

Quando uma função serverless é invocada, a plataforma precisa criar, inicializar e executar um novo contêiner para executar o código. Esse processo, conhecido como inicialização a frio, pode introduzir latência adicional no fluxo de trabalho. Técnicas como manter as funções aquecidas ou usar concorrência provisionada podem ajudar a reduzir esse atraso.

Monitoramento e Depuração

Como pode haver um grande número de invocações, o monitoramento e a depuração podem se tornar complexos. Pode ser desafiador identificar e depurar problemas em aplicativos que são muito utilizados. Configurar ferramentas como o AWS Cloudwatch para métricas, logs e alertas é altamente recomendado para lidar com esses problemas.

Embora as arquiteturas serverless dimensionem automaticamente, as configurações de recursos devem ser otimizadas para evitar gargalos. A alocação adequada de recursos e a implementação de estratégias de otimização de custos são essenciais.

Conclusão

A arquitetura serverless é um grande passo em direção ao desenvolvimento de aplicativos nativos da nuvem suportados por computação e armazenamento serverless. É amplamente utilizado em diversos tipos de aplicativos, incluindo fluxos de trabalho orientados por eventos, processamento de dados, processamento de arquivos e análise de big data. Devido à sua escalabilidade, agilidade e alta disponibilidade, a arquitetura serverless se tornou uma escolha confiável para empresas de todos os tamanhos.