De Zero à Escala com AWS Serverless

Nos últimos anos, aplicações nativas em nuvem tornaram-se o padrão preferido para muitas empresas construírem aplicações escaláveis. Entre os muitos avanços nas tecnologias de nuvem, as arquiteturas serverless se destacam como uma abordagem transformadora. Facilidade de uso e eficiência são as duas propriedades mais desejáveis para o desenvolvimento moderno de aplicações, e as arquiteturas serverless oferecem isso. Isso fez do serverless um divisor de águas tanto para os provedores de nuvem quanto para os consumidores.

Para empresas que buscam construir aplicações com essa abordagem, os principais provedores de nuvem oferecem várias soluções serverless. Neste artigo, exploraremos as características, benefícios e desafios de esta arquitetura, juntamente com casos de uso. Neste artigo, utilizei a AWS como exemplo para explorar os conceitos, mas os mesmos conceitos são aplicáveis a todos os principais provedores de nuvem.

Serverless

Serverless não significa que não há servidores. Isso simplesmente significa 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 em gerenciar a infraestrutura. É semelhante a usar o aplicativo de compartilhamento de viagens Uber: quando você precisa de uma carona, não se preocupa em possuir ou manter um carro. O Uber cuida de tudo isso, e você apenas se concentra em chegar aonde precisa, pagando pela viagem.

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

Escalonamento automático

Uma das maiores vantagens da arquitetura serverless é que ela, por si só, suporta escalabilidade. Provedores de nuvem cuidam do trabalho 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

Uma vez que você não está mais sobrecarregado com a gestão de servidores, pode se concentrar em construir a aplicação, adicionando recursos para o crescimento do aplicativo. 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 muitas vezes acaba pagando por recursos não utilizados, uma vez que 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 paga apenas 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 aplicativo cresce, os custos crescerão de acordo.

Tempo de Lançamento Mais Rápido

Com frameworks serverless, você pode construir e implantar aplicações muito mais rápido em comparação com modelos de servidores tradicionais. Quando o aplicativo está 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

Como os provedores de nuvem gerenciam a infraestrutura, os consumidores não precisam se preocupar com provisionamento, manutenção, escalonamento ou gerenciamento de patches de segurança e vulnerabilidades.

Frameworks sem servidor 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 das arquiteturas sem servidor, vamos mergulhar em alguns exemplos práticos. Nesta seção, criaremos uma aplicação web backend simples usando recursos sem servidor 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 de API. Quando as APIs são chamadas pelos usuários, as requisições são roteadas através do gateway de API para as funções lambda apropriadas. Para cada requisição de API, a função Lambda é acionada e 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-se uma escolha ideal para construir APIs com mínimo overhead. Os componentes deste design se integram bem entre si, proporcionando flexibilidade.

Existem dois componentes principais nesta arquitetura — computação e armazenamento.

Computação Sem Servidor

A computação sem servidor mudou a forma como aplicações e serviços nativos da nuvem são construídos e implantados. Ela promete um verdadeiro modelo 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 para ser executado pela plataforma sob demanda. Essa abordagem levou ao surgimento de Função-como-um-serviço (FaaS), plataformas focadas em permitir que pequenos pedaços de código representados como funções sejam executados por um tempo limitado. As funções são acionadas por eventos como requisições HTTP, mudanças 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 usam serviços como o DynamoDB, que oferecem capacidades de armazenamento duráveis.

O AWS Lambda é capaz de escalar conforme a demanda. Por exemplo, o AWS Lambda processou mais de 1,3 trilhões de invocações no Prime Day 2024. Tais capacidades são cruciais para lidar com os súbitos aumentos 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. Ele é construído especificamente para aplicações que requerem desempenho consistente em qualquer escala, oferecendo latência de milissegundos de um único dígito. 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 parágrafo 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 mudanças de dados em um datastore. 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. Essa função lambda pode então enviar o evento de alteração para o SNS (Simple Notification Service). O SNS atua como o serviço de notificação para notificar vários outros serviços que estão interessados nesses eventos.

Processamento de Arquivos em Tempo Real

Em muitas aplicações, os usuários fazem upload de 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 para invocar uma função Lambda. A função Lambda pode processar a imagem, armazenar metadados no DynamoDB e armazenar imagens redimensionadas em outro bucket S3. Essa arquitetura escalável pode ser usada para processar milhões de imagens sem a necessidade de gerenciar qualquer infraestrutura ou intervenção manual.

Desafios

As arquiteturas serverless oferecem muitos benefícios, mas também apresentam certos desafios que precisam ser abordados.

Inicialização a Frio

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 Debugging

Como pode haver um grande número de invocações, monitorar e fazer debugging pode se tornar complexo. Pode ser desafiador identificar e depurar problemas em aplicativos que são muito usados. 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 de nuvem suportados por computação e armazenamento serverless. É amplamente utilizada em muitos 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.