无服务器应用模型入门

作者：薛峰

背景介绍

AWS 无服务器架构也涉及到多个 AWS 服务，如 AWS Lambda、Amazon API Gateway、Amazon DynamoDB 等。如何把这些服务资源方便地管理起来呢？今天我们介绍的 AWS 无服务器应用模型（AWS Serverless Application Model，以下简称 AWS SAM）就是一种解决方案，它是一个开源的模型，结合 AWS 自动运维相关的服务如 AWS CloudFormation 和 AWS CodePipeline，统一管理多种资源，实现我们的无服务器应用的持续集成和部署。

我们从 SAM 开始，用几个具体例子为大家介绍使用 AWS 服务实现持续集成的具体方法，帮助大家快速上手，体验其强大和便捷。

SAM 简介

松鼠 SAM 是 AWS Lamba 和无服务器应用模型的吉祥物，寓意轻便、灵活、敏捷。它头顶的头盔上是希腊字母 lambda ，代表了 AWS 无服务器核心服务 Lambda。

SAM 是 AWS 2016 年 11 月发布的一个应用架构模型。遵循开源协议，是一个开放的说明文档。通过开源协议方式发布，也体现了 AWS 推动开源流动的努力。

官方的 github 地址如下：

https://github.com/awslabs/serverless-application-model

SAM 实质上是一个 AWS CloudFormation 的扩展，基于 AWS CloudFormation 并且为无服务器做了优化，它简化了无服务器资源的管理，增加了无服务器相关的新资源类型。

SAM 模板简介

AWS CloudFormation 标准模板语法比较复杂，SAM 模板提供了一套简化的语法，我们先来看一个简单的例子：

Java

AWSTemplateFormatVersion: '2010-09-09'
Transform: AWS::Serverless-2016-10-31
Resources: 
  GetHtmlFunction:
    Type:AWS::Serverless::Function
    Properties:
      CodeUri: s3://sam-demo-bucket/todo_list.zip
      Handler:index.gethtml
      Runtime:nodejs4.3
      Policies:AmazonDynamoDBReadOnlyAccess
      Events:
        GetHtml:
          Type: Api
          Properties:
            Path:/{proxy+}
            Method: ANY 
  ListTable:
    Type:AWS::Serverless::SimpleTable

最上面是模板格式的版本号和 Transform 声明。Transform 声明告诉 CloudFormation 这是一个 SAM 模板，需要转换成标准模板再执行。它的值取固定值，这里是 AWS::Serverless-2016-10-31，告诉 CloudFormation 这个模板里的声明都是无服务器应用的描述，以及进行相应的转换。

其余的两段其实都是 Resources 节点的子节点。这 2 段就是具体资源的声明：

GetHtmlFunction 段，Type: AWS::Serverless::Function，意思是创建一个 Lambda 函数，它有若干属性，如 CodeUri 指定函数的代码在 S3 的 URL，Runtime 指定运行时的语言和版本，Policies 指定它的 IAM 策略，以赋给它处理下游资源的权限。

Events 段，声明 Lambda 函数要响应的事件源。这里只有一个事件源，即创建一个 API Gateway 的 API，它有几个 API 相关的属性，比如路径、请求方式。

ListTable 这个资源 Type 是 AWS::Serverless::SimpleTable ，现在实际上是创建一个 DynamoDB 表格。这里没有额外属性，就是以默认的容量规模创建，DynamoDB 表容量默认值是每秒 5 次读写。

SAM 模板功能特性

可以和其它非 SAM CloudFormation 资源混用在同一个模板里 。SAM 模板只增加了 3 种新资源，Lambda 函数、API 和 SimpleTable，我们还可以使用其它标准 CloudFormation 资源，比如 S3 桶, Kinesis 流，Step Function 等等。

其它 CloudFormation 的标准功能 SAM 模板都支持，比如使用参数、映射和输出等，允许我们在 CloudFormation 执行时动态传入参数等， CloudFormation 的内置函数我们在 SAM 也都可以使用，如连接字符串、拆分字符串等等。ImportValue 也可使用，允许我们从现有架构中直接调取参数值，可以不再使用参数、映射等方式。总之这些标准功能使 SAM 模板可以和 CloudFormation 模板一样享受动态化的便利。

SAM 基于 CloudFormation，所以也是支持 YAML 和 JSON 两种格式。

SAM 模板特有资源类型

SAM 模板新增 3 个特有资源类型，前面的简单例子已经展示了 ，即：AWS::Serverless::Function，AWS::Serverless::Api，AWS::Serverless::SimpleTable。这是当前 Transform 版本为 AWS::Serverless-2016-10-31 所支持的特有资源类型。将来还有可能增加更多资源类型，到时请注意升级换用相应的 Transform 版本号。

第 1 个特有资源 AWS::Serverless::Function 就是声明 Lambda 函数，模板中的包括 Lambda 函数所有的属性，如 Handler、运行时、代码地址、描述等等。Events 用来声明事件源，同一函数可以支持多个事件源。 Policies 声明 IAM 策略。Environment 可以声明环境变量，可用于传递给 Lambda 函数。另外还有 Tags 声明标签，这是 AWS 管理资源的通用功能，比如用于资源分组，账单和成本分解等。

第 2 个特有资源是 AWS::Serverless::Api，用于声明 API Gateway，关于 API 的详细定义，在 DefinitionUri 指定的 swagger.yml 里。其余的属性不多，主要是：StageName 阶段名称、CacheClusterEnabled 是否启用 API Gateway 的缓存，以及 CacheClusterSize 缓存的容量。最后的 Variables 是传递给 API 的参数，比如阶段参数，也是用来灵活部署的。

第 3 个特有资源是 AWS::Serverless::SimpleTable，用于创建 DynamoDb 表。我们需要做的就是声明一下主键、类型，以及配置的容量规模。

AWS::Serverless::Function 事件源

在 SAM 模板中 AWS::Serverless::Function 资源下 Events 节点声明事件源。我们知道 AWS Lambda 是事件驱动的无服务器函数服务，所以事件源也是部署 Lambda 函数的重要属性。事件源可以有很多种，大体分为 3 类：

• 数据状态变化，如S3对象的新增、删除。

• 请求端点，这里主要指的是通过 API Gateway 暴露为对外服务的 HTTP API 接口。

• 资源状态变化，如EC2实例的启动、停止等状态。

具体产生的事件源来自这些服务：S3、SNS、Kinesis、DynamoDB、Schedule、CloudWatchEvent、AlexaSkill。各事件源的各种事件及属性全部支持。具体这里不再赘述，大家可以参考各服务的事件部分相关文档。

Lambda 环境变量

Lambda 环境变量是可以动态传递给我们的函数的键值对，比如 IAM 的验证凭据，API 的密钥等等。Lambda 环境变量是 Lambda 服务本身的功能，在无服务器应用模型 SAM 里，我们可以方便地把环境变量管理起来。在 SAM 模板中以 Parameters 节点来声明环境变量。可以通过标准环境变量 API 使用，如 Node.js 的 process.env 或 Python 的 os.environ，即 Lambda 的环境变量会添加到 Node.js 的 process.env 里，方便咱们开发时使用。下面我们看一个环境变量的具体例子。

使用 SAM 模板管理 Lambda 环境变量

请先从以下 git 库下载源码。

https://github.com/xfsnow/serverless/tree/master/sam/parameters

我们打开 parameters.yaml，看下面这个片段。

Java

Parameters:
  MyEnvironment:
    Type: String
    Default: testing
    AllowedValues:
      - testing
      - staging
      - prod
    Description: Environment of this stack of resources

这里我们声明了一个 Lambda 环境变量，变量名是 MyEnvironment。它的属性都可以顾名思义，类型是字符串，默认值是 testing，可取值是 testing、staging 和 prod。最后还有一个描述。我们建议给各种变量和资源添加描述，以清楚说明它们具体的使用情况。

Java

ApiHelloFunction:
    Type: AWS::Serverless::Function
    Properties:
      Handler: index.handler
      Runtime: nodejs6.10
      Environment:
        Variables:
          S3_BUCKET: !Ref MyEnvironment

然后在声明 Lambda 函数时在 Variables: 段声明一个环境变量 S3_BUCKET，它的值使用 CloudFormatioin 内置函数!Ref 读取 SAM 模板中的环境变量 MyEnvironment。

Java

var bucketName = process.env.S3_BUCKET;

相应地，在我们的 Lambda 函数代码中，index.js 中上述这段就可以通过全局变量 process.env 获取到 S3_BUCKET 这个环境变量值了。

用 CloudFormation 部署 SAM 模板

我们还使用上述 Lambda 环境变量这个例子，具体介绍一下 CloudFormation 部署的方法。

以下操作流程使用 AWS CLI 命令执行。准备环境及了解 AWS CLI 基本功能请参见 https://aws.amazon.com/cn/cli/ 。

请先从以下 git 库下载源码。

https://github.com/xfsnow/serverless/tree/master/sam/parameters

把下面命令中的等变量值替换成你的具体的值。

在当前目录下执行以下命令，把文件上传到 S3 并打包成可用于 CloudFormation 的模板文件。

Java

aws cloudformation package \
    --template-file parameters.yaml \
    --s3-bucket <bucket-name> \
    --output-template-file packaged_parameters.yaml

确认已经生成 packaged_parameters.yaml 文件。

执行以下命令。–parameter-overrides MyEnvironment=prod 表示部署时为 CloudFormation 的模板参数指定值为 prod。

Java

aws cloudformation deploy \
   --template-file output_parameters.yaml \
   --stack-name parameters \
   --capabilities CAPABILITY_IAM \
   --parameter-overrides MyEnvironment=prod

顺利地话，会看到逐渐输出的返回结果。

Java

Waiting for changeset to be created..
Waiting for stack create/update to complete
Successfully created/updated stack - lambdaProxy

这时到 CloudFormation 的控制台已经创建出一个 lambdaProxy，整个过程大约持续 1 到 2 分钟。 然后到 API Gateway 控制台，可以看到创建出的 lambdaProxy 的 API，点击其 Stages 下的 Prod 链接，可以看到形如下面的调用 URL: Invoke URL: https://xxxxxxxxx.execute-api.my-region.amazonaws.com/Prod

点击它，打开一个新窗口，显示

{“bucketName”:”prod”}

表示已经部署成功。

再执行一次 aws cloudformation deploy，把 MyEnvironment 参数变成 testing

Java

aws cloudformation deploy \
   --template-file output_parameters.yaml \
   --stack-name parameters \
   --capabilities CAPABILITY_IAM \
   --parameter-overrides MyEnvironment=testing

等待执行完毕后，刷新刚才的调用 URL，可以看到内容已经更新成了

{“bucketName”:”testing”}

这个例子演示了我们在 SAM 模板中定义的环境变量在具体部署时可以灵活赋成不同的值，然后部署出相应的效果。

小结

今天我们介绍了 AWS 无服务器应用模型和 SAM 模板的基本功能和特性，并带领大家用一个实例体验了通过 CloudFormation 部署 SAM 模板。随着无服务器应用开发逐渐复杂，规模越来越大，涉及的服务和资源也会越来越多，SAM 确实为我们提供了一种使用 AWS 服务进行统一管理的方法，希望大家多多体验。

下一篇中，我们将进一步为大家讲解使用 AWS CodeBuild 构建 Lambda 函数以及使用 AWS CodePipeline 实现自动化持续集成。

作者介绍:

薛峰，亚马逊 AWS 解决方案架构师，AWS 的云计算方案架构的咨询和设计，同时致力于 AWS 云服务在国内和全球的应用和推广，在大规模并发应用架构、移动应用以及无服务器架构等方面有丰富的实践经验。在加入 AWS 之前曾长期从事互联网应用开发，先后在新浪、唯品会等公司担任架构师、技术总监等职位。对跨平台多终端的互联网应用架构和方案有深入的研究。

本文转载自 AWS 技术博客。

原文链接：

https://amazonaws-china.com/cn/blogs/china/getting-started-with-a-serverless-application-model/