Java 無服務(wù)器函數(shù)入門
對(duì) ??無服務(wù)器 Java?? 的研究始于函數(shù) —— 就是按需求運(yùn)行的一小段代碼。這一階段并沒有持續(xù)很長時(shí)間。雖然在 1.0 階段，基于虛擬機(jī)架構(gòu)的函數(shù)使這種范式變得很流行，但它仍然有局限性，例如執(zhí)行時(shí)間、協(xié)議和糟糕的本地開發(fā)體驗(yàn)，都不太理想，如下圖所示。
開發(fā)者隨后意識(shí)到，可以把同樣的無服務(wù)器特性應(yīng)用于微服務(wù)和 Linux 容器，帶來的好處也是一樣的。由此進(jìn)入 1.5 階段，在這個(gè)階段，一些無服務(wù)器容器完全抽象化了 ??Kubernetes??，通過 ??Knative?? 或其它位于它之上的抽象層來提供無服務(wù)器的體驗(yàn)。
在 2.0 階段，無服務(wù)器開始處理更復(fù)雜的編排和集成模式，并結(jié)合某些層級(jí)的狀態(tài)管理。更重要的是，開發(fā)者關(guān)注的是能否在舊的系統(tǒng)中使用熟悉的 Java 應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)來組合運(yùn)行無服務(wù)器和非無服務(wù)器的工作負(fù)載。
The serverless Java journey
Java 開發(fā)者開始進(jìn)行無服務(wù)器函數(shù)開發(fā)之前，第一步是要選擇一種新的云原生 Java 框架，從而能夠以快于傳統(tǒng)單體應(yīng)用程序的速度和較小的內(nèi)存占用運(yùn)行 Java 函數(shù)。這在各種基礎(chǔ)設(shè)施環(huán)境中，包括物理服務(wù)器、虛擬機(jī)、多云或混合云環(huán)境中的容器，都是適用的。
開發(fā)者也有可能固執(zhí)地選擇 Spring 框架中的 ??Spring 云函數(shù)?? 來進(jìn)行命令式和反應(yīng)式函數(shù)的開發(fā)。Spring 也支持將 Java 函數(shù)部署到可安裝的無服務(wù)器平臺(tái)，比如 ??Kubeless??、??Apache OpenWhisk??、??Fission?? 和 ??Project Riff??。然而，人們擔(dān)心 Spring 的啟動(dòng)慢、響應(yīng)時(shí)間長以及內(nèi)存占用大的問題。在諸如 Kubernetes 這種可擴(kuò)展的容器環(huán)境中運(yùn)行 Java 函數(shù)，這些問題可能會(huì)更嚴(yán)重。
??Quarkus?? 是一個(gè)新推出的開源云原生 Java 框架，它有助于解決這些問題。它的作用是設(shè)計(jì)無服務(wù)器應(yīng)用程序，以及編寫運(yùn)行于云基礎(chǔ)設(shè)施（例如 Kubernetes）的云原生微服務(wù)。
Quarkus 重新審視了 Java，它使用了封閉的方法構(gòu)建和運(yùn)行 Java 程序。它把 Java 轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N可與 Go 相媲美的運(yùn)行時(shí)。Quarkus 也包含 100 多種擴(kuò)展功能，集成了企業(yè)級(jí)能力，例如數(shù)據(jù)庫訪問、無服務(wù)器集成、消息、安全、可觀察性和業(yè)務(wù)自動(dòng)化。
這里有一個(gè)簡單例子，展現(xiàn)如何使用 Quarkus 創(chuàng)建一個(gè) Java 無服務(wù)器項(xiàng)目的框架。
1、基于 Maven 創(chuàng)建一個(gè) Quarkus 無服務(wù)器項(xiàng)目
安裝一個(gè)本地 Kubernetes 集群，開發(fā)者有多種選擇，包括 ??Minikube?? 和 ??OKD??。因?yàn)槭褂?OKD 在 Knative 和 DevOps 工具上安裝無服務(wù)器相關(guān)功能較方便，本文使用 OKD 安裝集群。這些關(guān)于 ??OKD 安裝?? 和 ??Knative 操作員安裝?? 的相關(guān)指南中提供了更多的設(shè)置資料。
下面的命令創(chuàng)建了一個(gè) Quarkus 項(xiàng)目（例如 ??quarkus-serverless-restapi??），對(duì)外暴露一個(gè)簡單的 REST API，并下載 ??quarkus-openshift?? 擴(kuò)展，用于 Knative 服務(wù)的部署：
$ mvn io.quarkus:quarkus-maven-plugin:1.13.4.Final:create \
-DprojectGroupId=org.acme \
-DprojectArtifactId=quarkus-serverless-restapi \
-Dextensions="openshift" \
-DclassName="org.acme.getting.started.GreetingResource"
2、在本地運(yùn)行無服務(wù)器功能
使用 Quarkus 開發(fā)模式運(yùn)行程序，檢查 REST API 是否有效，稍稍調(diào)整一下代碼：
$ ./mvnw quarkus:dev輸出如下內(nèi)容：
__ ____ __ _____ ___ __ ____ ______
--/ __ \/ / / / _ | / _ \/ //_/ / / / __/
-/ /_/ / /_/ / __ |/ , _/ ,< / /_/ /\ \
--\___\_\____/_/ |_/_/|_/_/|_|\____/___/
INFO [io.quarkus] (Quarkus Main Thread) quarkus-serverless-restapi 1.0.0-SNAPSHOT on JVM (powered by Quarkus xx.xx.xx.) started in 2.386s. Listening on: http://localhost:8080
INFO [io.quarkus] (Quarkus Main Thread) Profile dev activated. Live Coding activated.
INFO [io.quarkus] (Quarkus Main Thread) Installed features: [cdi, kubernetes, resteasy]
注意: 保持 Quarkus 應(yīng)用程序運(yùn)行，需要使用熱部署Live Coding。這樣，當(dāng)代碼修改后，你就不必重新構(gòu)建、重新部署以及重啟運(yùn)行時(shí)。
現(xiàn)在，你可以使用一個(gè) ??curl?? 命令快速訪問 REST API。輸出結(jié)果應(yīng)當(dāng)是 ??Hello RESTEasy??:
$ curl localhost:8080/hello
Hello RESTEasy
在 ??GreetingResource.java?? 中修改返回值：
public String hello() {
return "Quarkus Function on Kubernetes";
}
再次訪問 REST API，輸出信息也會(huì)相應(yīng)更新：
$ curl localhost:8080/hello
Quarkus Function on Kubernetes
普通的微服務(wù)跟無服務(wù)器函數(shù)之間的差別并不大。使用 Quarkus 的好處在于：開發(fā)者可以使用任何微服務(wù)，將 Kubernetes 部署為無服務(wù)器函數(shù)。
3、在 Knative 服務(wù)中部署相關(guān)的函數(shù)
如果你還沒有創(chuàng)建命名空間，就在你的 OKD 集群上 ??創(chuàng)建命名空間??（例如 ??quarkus-serverless-restapi??），用來部署 Java 無服務(wù)器函數(shù)。
Quarkus 令開發(fā)者可以通過在 ??src/main/resources/application.properties?? 中添加以下變量，創(chuàng)建 Knative 和 Kubernetes 資源：
quarkus.container-image.group=quarkus-serverless-restapi <1>
quarkus.container-image.registry=image-registry.openshift-image-registry.svc:5000 <2>
quarkus.kubernetes-client.trust-certs=true <3>
quarkus.kubernetes.deployment-target=knative <4>
quarkus.kubernetes.deploy=true <5>
quarkus.openshift.build-strategy=docker <6>
說明:
- <1> 在你部署無服務(wù)器應(yīng)用程序的位置定義項(xiàng)目名
- <2> 使用容器注冊(cè)中心
- <3> 在這個(gè)簡單例子中，使用自簽名證書，以便通過相關(guān)信任機(jī)制
- <4> 允許創(chuàng)建 Knative 資源
- <5> 指示在構(gòu)建容器映像之后將擴(kuò)展部署到 OpenShift
- <6> 設(shè)置 Docker 構(gòu)建策略
執(zhí)行以下命令，構(gòu)建應(yīng)用程序，并直接部署到 OKD 集群：
$ ./mvnw clean package -DskipTests
注意: 應(yīng)該提前使用 ?
?oc login?? 命令，確保登錄到正確的項(xiàng)目（例如??quarkus-serverless-restapi??）。
輸出結(jié)果應(yīng)該以 ??BUILD SUCCESS?? 結(jié)束。
在對(duì)于 Knative 服務(wù)執(zhí)行的 ??oc?? 命令中，加上標(biāo)簽:
$ oc label rev/quarkus-serverless-restapi-00001
app.openshift.io/runtime=quarkus --overwrite
然后訪問 OKD 網(wǎng)頁控制臺(tái)，就能進(jìn)入 ??開發(fā)人員透視圖中的拓?fù)湟晥D??。你可能會(huì)看到你的容器莢Pod（無服務(wù)器函數(shù)）已經(jīng)縮小為零（白線圈）。
Topology view
4、在 Kubernetes 環(huán)境下測(cè)試函數(shù)
運(yùn)行如下 ??oc?? 命令，搜索含有無服務(wù)器函數(shù)的路由：
$ oc get rt/quarkus-serverless-restapi
[...]
NAME URL READY REASON
quarkus-serverless[...] http://quarkus[...].SUBDOMAIN True
使用 ??curl?? 命令訪問搜索到的路由：
$ curl http://quarkus-serverless-restapi-quarkus-serverless-restapi.SUBDOMAIN/hello過幾秒鐘，你可以得到跟在本地相同的結(jié)果：
Quarkus Function on Kubernetes
當(dāng)你回到 OKD 集群內(nèi)的拓?fù)鋱D，Knative 服務(wù)會(huì)自動(dòng)擴(kuò)展。
Scaling the Knative Function
由于 Knative 服務(wù)的默認(rèn)設(shè)置，其 pod 在 30 秒后會(huì)再次下降至零。
下一步呢？
無服務(wù)器不斷地在演變，始于運(yùn)行于虛擬機(jī)的函數(shù)，到后來的無服務(wù)器容器，并與企業(yè)原有系統(tǒng)集成。在此過程中，企業(yè)開發(fā)者借助 Quarkus，仍然可以使用自己熟悉的技術(shù)（比如 Java）創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目，然后構(gòu)建并部署到 Kubernetes。
本系列的下一篇文章將指導(dǎo)你優(yōu)化 Kubernetes 中的 Java 無服務(wù)器函數(shù)，從而令程序啟動(dòng)更快，內(nèi)存占用更小。
