支持多語言：騰訊云Serverless云函數(shù)如何解鎖語言限制？

導(dǎo)語 | 云函數(shù)SCF是騰訊云為企業(yè)和開發(fā)者們提供的無服務(wù)器執(zhí)行環(huán)境，幫助大家在無需購買和管理服務(wù)器的情況下運行代碼。但是SCF在使用過程中經(jīng)常會受到開發(fā)語言方面的限制，造成拓展性和成本上的問題。本文就將為大家介紹使用Custom Runtime來解鎖SCF語言限制，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等多語言函數(shù)。但是，在用戶實際使用過程中，我們發(fā)現(xiàn)了一些問題：

1.尋求更多語言支持

我們時常會收到來自內(nèi)外的各種關(guān)于編程語言的咨詢，比如SCF是否支持dotnet、rust、deno甚至C等多種語言環(huán)境。

2.關(guān)于現(xiàn)有語言的功能拓展

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來安裝（因為部分插件可能和os library等底層庫相關(guān)），但是云函數(shù)因為安全等原因，限制了相關(guān)權(quán)限。

3.關(guān)于Runtime的拓展性

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

4.使用成本

目前，用戶如果想要在自己的業(yè)務(wù)代碼中嵌入SCF，需要了解SCF各個語言提供的入口函數(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)計得簡單，但對于一些用戶來說，仍然要處理編程語言上的接口依賴，以及學(xué)習(xí)如何正確使用這些接口API。

5.維護成本

簡單來說，如果復(fù)用現(xiàn)有方案，給SCF提供多語言支持其實是可行的，但是需要給每一種語言編寫一套使用SCF的API。這不僅僅需要SCF研發(fā)同學(xué)懂得各種語言，還需要他們了解各個語言的安全特性，使用特性等，維護成本很高。

那么，有沒有一種方法能夠讓我們只需要維護一套統(tǒng)一的API，就能讓用戶從各種編程語言中解耦，還能解決上述列舉的各項問題呢？答案就在于使用——Custom Runtime。

二、Custom Runtime簡介

Custom Runtime（以下簡稱CR）使用方法較為簡單：CR會暴露一套HTTP API提供給用戶環(huán)境，而用戶只需要到特定端口上發(fā)送/接收HTTP請求，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說明[1]。

總體來說，要使用Custom Runtime，用戶需要做好以下準(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語言編譯出的二進制文件，或者是一個簡單的shell腳本。

2.用戶的事件處理函數(shù)

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

3.用戶語言Runtime（可選）

針對解釋型語言，或者是需要Runtime來運行的語言，比如js、python、dotnet等，需要用戶提供自己的Runtime，并在bootstrap中提供相應(yīng)的啟動Runtime的命令。

騰訊云官網(wǎng)上也提供了利用CR實現(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的實現(xiàn)在SCF側(cè)是一個HTTP Server。用戶側(cè)代碼作為HTTP Client通過約定的API給SCF發(fā)請求來獲得事件及相關(guān)信息，并發(fā)送HTTP請求返回處理結(jié)果給SCF服務(wù)。

HTTP Server端口號和URL，通過兩個環(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.冷啟動階段（函數(shù)部署階段）

冷啟動階段主要是部署用戶代碼，完成用戶初始化，這個階段SCF會在用戶提供的程序包（zip包）中尋找bootstrap可執(zhí)行程序，然后拉起該程序。bootstrap由用戶實現(xiàn)，內(nèi)部啟動用戶代碼等工作。

用戶函數(shù)在冷啟動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ready的請求，初始化工作結(jié)束，通知上層服務(wù)。函數(shù)進入調(diào)用流程（即event此時可以下發(fā)到函數(shù)側(cè)）。

2.熱啟動階段（調(diào)用階段）

函數(shù)通過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，等待用戶函數(shù)返回。

函數(shù)處理event之后，如正常返回，通過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)代碼需要返回錯誤信息），則通過POST SCF_RUNTIME_API:SCF_RUNTIME_API_PORT/runtime/invocation/error返回錯誤信息。

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，可以看到紅線標(biāo)注這一行就是啟動deno程序；

·deno二進制：Deno Runtime，啟動deno程序必須的launcher；

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

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

可以看到，主要是完成初始化階段。下面再來看看調(diào)用是怎么完成的：

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

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

以上就是一個Deno函數(shù)使用SCF的Custom Runtime實現(xiàn)云函數(shù)的全過程。

四、結(jié)語

從上文的論述我們不難看出：

1.SCF與語言無關(guān)

因為CR的使用與語言無關(guān)，所以解鎖了SCF的語言限制,也就是說只要可以實現(xiàn)一個HTTP Client，就可以通過HTTP API的調(diào)用和SCF進行交互，從而完成云函數(shù)的事件處理及調(diào)用。

2.bootstrap是入口

舉個例子，如果我用C語言實現(xiàn)一個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名字叫bootstrap的二進制文件，然后就可以跑C的FaaS函數(shù)了。

3.bootstrap可配置

用戶可以在bootstrap里面啟動多個進程，可以解鎖多種玩法，當(dāng)然，要符合安全，畢竟用戶函數(shù)運行環(huán)境有安全限制。但是，這已經(jīng)可以解決一些“云函數(shù)+agent進程”的需求。

4.使用簡單

相對于學(xué)習(xí)各個語言的函數(shù)編寫規(guī)范，了解云函數(shù)對各個語言的支持。使用CR只需要學(xué)習(xí)HTTP API的使用即可。更多的語言，環(huán)境相關(guān)的問題都是用戶在業(yè)務(wù)開發(fā)中使用到的，不需要額外學(xué)習(xí)。

Custom Runtime剛剛上線，已經(jīng)得到了一些外網(wǎng)客戶的關(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語言的支持[4]。

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

參考資料：

[1]Custom Runtime說明:

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

[2]官網(wǎng)示例:

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

[3]場景拓展1：

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

[4]場景拓展2：

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

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