支持多語(yǔ)言：騰訊云Serverless云函數(shù)如何解鎖語(yǔ)言限制？

導(dǎo)語(yǔ) | 云函數(shù)SCF是騰訊云為企業(yè)和開(kāi)發(fā)者們提供的無(wú)服務(wù)器執(zhí)行環(huán)境，幫助大家在無(wú)需購(gòu)買(mǎi)和管理服務(wù)器的情況下運(yùn)行代碼。但是SCF在使用過(guò)程中經(jīng)常會(huì)受到開(kāi)發(fā)語(yǔ)言方面的限制，造成拓展性和成本上的問(wèn)題。本文就將為大家介紹使用Custom Runtime來(lái)解鎖SCF語(yǔ)言限制，希望與大家一同交流。文章作者：臧琳，騰訊云Serverless 研發(fā)工程師。

一、背景

SCF作為騰訊云FaaS核心產(chǎn)品，支持javascript、python、php、java、go等多語(yǔ)言函數(shù)。但是，在用戶(hù)實(shí)際使用過(guò)程中，我們發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題：

1.尋求更多語(yǔ)言支持

我們時(shí)常會(huì)收到來(lái)自?xún)?nèi)外的各種關(guān)于編程語(yǔ)言的咨詢(xún)，比如SCF是否支持dotnet、rust、deno甚至C等多種語(yǔ)言環(huán)境。

2.關(guān)于現(xiàn)有語(yǔ)言的功能拓展

比如php想要安裝更多的插件，就需要在執(zhí)行環(huán)境中使用phpize來(lái)安裝（因?yàn)椴糠植寮赡芎蚾s library等底層庫(kù)相關(guān)），但是云函數(shù)因?yàn)榘踩仍?，限制了相關(guān)權(quán)限。

3.關(guān)于Runtime的拓展性

舉個(gè)例子，現(xiàn)有SCF java的語(yǔ)言環(huán)境是java8，如果用戶(hù)想要在SCF中使用JDK11或者更新的JDK15，有沒(méi)有辦法解決呢？

4.使用成本

目前，用戶(hù)如果想要在自己的業(yè)務(wù)代碼中嵌入SCF，需要了解SCF各個(gè)語(yǔ)言提供的入口函數(shù)及編程方法。雖然我們已經(jīng)盡量將使用方法和接口設(shè)計(jì)得簡(jiǎn)單，但對(duì)于一些用戶(hù)來(lái)說(shuō)，仍然要處理編程語(yǔ)言上的接口依賴(lài)，以及學(xué)習(xí)如何正確使用這些接口A(yíng)PI。

5.維護(hù)成本

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，如果復(fù)用現(xiàn)有方案，給SCF提供多語(yǔ)言支持其實(shí)是可行的，但是需要給每一種語(yǔ)言編寫(xiě)一套使用SCF的API。這不僅僅需要SCF研發(fā)同學(xué)懂得各種語(yǔ)言，還需要他們了解各個(gè)語(yǔ)言的安全特性，使用特性等，維護(hù)成本很高。

那么，有沒(méi)有一種方法能夠讓我們只需要維護(hù)一套統(tǒng)一的API，就能讓用戶(hù)從各種編程語(yǔ)言中解耦，還能解決上述列舉的各項(xiàng)問(wèn)題呢？答案就在于使用——Custom Runtime。

二、Custom Runtime簡(jiǎn)介

Custom Runtime（以下簡(jiǎn)稱(chēng)CR）使用方法較為簡(jiǎn)單：CR會(huì)暴露一套HTTP API提供給用戶(hù)環(huán)境，而用戶(hù)只需要到特定端口上發(fā)送/接收HTTP請(qǐng)求，即可以獲得SCF下發(fā)的各種event，并返回處理結(jié)果。具體的文檔可以參考：Custom Runtime說(shuō)明[1]。

總體來(lái)說(shuō)，要使用Custom Runtime，用戶(hù)需要做好以下準(zhǔn)備：

1.bootstrap可執(zhí)行程序

此執(zhí)行程序可以是任何形式的Linux可執(zhí)行文件，比如C語(yǔ)言編譯出的二進(jìn)制文件，或者是一個(gè)簡(jiǎn)單的shell腳本。

2.用戶(hù)的事件處理函數(shù)

也就是通過(guò)CR約定的HTTP API實(shí)現(xiàn)event的獲得和處理，以及結(jié)果返回。

3.用戶(hù)語(yǔ)言Runtime（可選）

針對(duì)解釋型語(yǔ)言，或者是需要Runtime來(lái)運(yùn)行的語(yǔ)言，比如js、python、dotnet等，需要用戶(hù)提供自己的Runtime，并在bootstrap中提供相應(yīng)的啟動(dòng)Runtime的命令。

騰訊云官網(wǎng)上也提供了利用CR實(shí)現(xiàn)shell云函數(shù)的示例[2]，有興趣的小伙伴可以看看。

三、Custom Runtime具體模型及用法示例

Custom Runtime函數(shù)的內(nèi)部處理流程如下所示：

目前Custom Runtime的實(shí)現(xiàn)在SCF側(cè)是一個(gè)HTTP Server。用戶(hù)側(cè)代碼作為HTTP Client通過(guò)約定的API給SCF發(fā)請(qǐng)求來(lái)獲得事件及相關(guān)信息，并發(fā)送HTTP請(qǐng)求返回處理結(jié)果給SCF服務(wù)。

HTTP Server端口號(hào)和URL，通過(guò)兩個(gè)環(huán)境變量傳遞到云函數(shù)環(huán)境中:

SCF_RUNTIME_API:SCF_RUNTIME_API_PORT

HTTP API定義如下圖所示：

1.冷啟動(dòng)階段（函數(shù)部署階段）

冷啟動(dòng)階段主要是部署用戶(hù)代碼，完成用戶(hù)初始化，這個(gè)階段SCF會(huì)在用戶(hù)提供的程序包（zip包）中尋找bootstrap可執(zhí)行程序，然后拉起該程序。bootstrap由用戶(hù)實(shí)現(xiàn)，內(nèi)部啟動(dòng)用戶(hù)代碼等工作。

用戶(hù)函數(shù)在冷啟動(dòng)階段需要完成代碼初始化工作，并通知SCF，初始化工作完成。即發(fā)POST到SCF_RUNTIME_API:SCF_RUNTIME_API_PORT/runtime/init/ready.

SCF服務(wù)側(cè)接收用戶(hù)ready的請(qǐng)求，初始化工作結(jié)束，通知上層服務(wù)。函數(shù)進(jìn)入調(diào)用流程（即event此時(shí)可以下發(fā)到函數(shù)側(cè)）。

2.熱啟動(dòng)階段（調(diào)用階段）

函數(shù)通過(guò)GET SCF_RUNTIME_API:SCF_RUNTIME_API_PORT/runtime/invocation/next獲得event及相關(guān)ctx信息。

SCF在函數(shù)拉取event之后，等待用戶(hù)函數(shù)返回。

函數(shù)處理event之后，如正常返回，通過(guò)POST SCF_RUNTIME_API:SCF_RUNTIME_API_PORT/runtime/invocation/response傳遞返回信息給SCF服務(wù)。

如函數(shù)調(diào)用出現(xiàn)異常（此處指業(yè)務(wù)代碼需要返回錯(cuò)誤信息），則通過(guò)POST SCF_RUNTIME_API:SCF_RUNTIME_API_PORT/runtime/invocation/error返回錯(cuò)誤信息。

SCF服務(wù)傳遞返回給上層服務(wù)，函數(shù)一次調(diào)用結(jié)束，進(jìn)入下一次event調(diào)用周期。

這里我們用SCF中CustomRuntime的Deno模板示例做說(shuō)明，如下圖所示，程序包里有：

·bootstrap:入口文件，這里是shell，可以看到紅線(xiàn)標(biāo)注這一行就是啟動(dòng)deno程序；

·deno二進(jìn)制：Deno Runtime，啟動(dòng)deno程序必須的launcher；

·demo.ts：用戶(hù)函數(shù)，里面就實(shí)現(xiàn)了上面提到的和SCF服務(wù)端交互的邏輯，也是用戶(hù)業(yè)務(wù)邏輯的主要處理函數(shù)。

bootstrap主要是啟動(dòng)demo.ts，下面我們看看demo.ts里的代碼實(shí)現(xiàn)：

可以看到，主要是完成初始化階段。下面再來(lái)看看調(diào)用是怎么完成的：

可以看到，是通過(guò)GET（fetch）循環(huán)拉取event，然后調(diào)用processEvent()來(lái)進(jìn)行處理。processEvent()邏輯如下所示：

分別處理正常返回和錯(cuò)誤返回。最后再來(lái)看一下我們是怎么封裝這里的postData()函數(shù)的：

以上就是一個(gè)Deno函數(shù)使用SCF的Custom Runtime實(shí)現(xiàn)云函數(shù)的全過(guò)程。

四、結(jié)語(yǔ)

從上文的論述我們不難看出：

1.SCF與語(yǔ)言無(wú)關(guān)

因?yàn)镃R的使用與語(yǔ)言無(wú)關(guān)，所以解鎖了SCF的語(yǔ)言限制,也就是說(shuō)只要可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)HTTP Client，就可以通過(guò)HTTP API的調(diào)用和SCF進(jìn)行交互，從而完成云函數(shù)的事件處理及調(diào)用。

2.bootstrap是入口

舉個(gè)例子，如果我用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)一個(gè)HTTP Client，按照CR的約定完成與SCF的交互，那么完全可以編譯成一個(gè)名字叫bootstrap的二進(jìn)制文件，然后就可以跑C的FaaS函數(shù)了。

3.bootstrap可配置

用戶(hù)可以在bootstrap里面啟動(dòng)多個(gè)進(jìn)程，可以解鎖多種玩法，當(dāng)然，要符合安全，畢竟用戶(hù)函數(shù)運(yùn)行環(huán)境有安全限制。但是，這已經(jīng)可以解決一些“云函數(shù)+agent進(jìn)程”的需求。

4.使用簡(jiǎn)單

相對(duì)于學(xué)習(xí)各個(gè)語(yǔ)言的函數(shù)編寫(xiě)規(guī)范，了解云函數(shù)對(duì)各個(gè)語(yǔ)言的支持。使用CR只需要學(xué)習(xí)HTTP API的使用即可。更多的語(yǔ)言，環(huán)境相關(guān)的問(wèn)題都是用戶(hù)在業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)中使用到的，不需要額外學(xué)習(xí)。

Custom Runtime剛剛上線(xiàn)，已經(jīng)得到了一些外網(wǎng)客戶(hù)的關(guān)注。比如，有人用Custom Runtime把Swift放到了SCF里面，并做了相應(yīng)的支持[3]；有人用Custom Runtime在SCF中跑了WASM,并在上面做了Rust語(yǔ)言的支持[4]。

還有很多類(lèi)似場(chǎng)景，我們也在不斷的努力，引入更多的語(yǔ)言，借助語(yǔ)言的生態(tài)，帶動(dòng)Serverless的生態(tài)發(fā)展。最后，歡迎大家體驗(yàn)SCF Custom Runtime，留下寶貴的意見(jiàn)！

參考資料：

[1]Custom Runtime說(shuō)明:

https://cloud.tencent.com/document/product/583/47274

[2]官網(wǎng)示例:

https://cloud.tencent.com/document/product/583/47610

[3]場(chǎng)景拓展1：

https://github.com/stevapple/swift-tencent-scf-runtime

[4]場(chǎng)景拓展2：

https://www.freecodecamp.org/news/rust-webassembly-serverless-tencent-cloud/

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