سبع منصات مفتوحة المصدر للبدء في استخدام الحوسبة خفية الخوادم Serverless

الحوسبة خفيّة الخوادم (Serverless computing) في طريقها لإحداث ثورة في طرق تطوير البرمجيّات المتعارف عليها. ستساعدك المنصّات المفتوحة المصدر التي نقدّمها هنا في التعرّف على هذا المجال.

كثُر الحديث في الآونة الأخيرة عن خفاء الخوادم (Serverless)، فلنوضّح المعنى المقصود بهذا المصطلح، والمصطلحات المرتبطة به، مثل الحوسبة خفيّة الخوادم (Serverless computing) والمنصّات خفيّة الخوادم (Serverless platform).

يُستخدَم مصطلح خفاء الخوادم عادةً على أنّه مرادف لتقديم الوظائف بصيغة خدمات (Functions-as-a-Service, FaaS)؛ إلّا أنّ المصطلح لا يعني غيّاب الخادم، عكس ما قد يوحي به الاسم. في الواقع، توجد خوادم عدّة لأنّ مزوّدي الخدمات السحابيّة للعموم يوفّرون خوادم تنشُر، وتشغّل ، وتدير تطبيقك.

تعدّ الحوسبة خفيّة الخوادم قسمًا جديدًا يمثّل تحوّلًا في الطريقة التي يبني بها المطوّرون ويوزّعون الأنظمة البرمجية. يمكن أن يؤدّي عزلُ البنية التحتيّة للتطبيقات عن الشفرة البرمجيّة إلى تسهيل عمليّة التطوير مع الحصول على فوائد أخرى من حيث التكلفة والفاعليّة. يرى عدد من المتخصّصين أنّ الحوسبة خفيّة الخوادم وFaaS ستلعبان دورًا أساسيًّا في تحديد أبعاد الحقبة القادمة من تقنيّة المعلومات في المؤسسّات، جنبًا لجنب مع خدمات السحابة الأصيلة Cloud-native والخدمات السحابيّة الهجينة (Hybrid cloud).

توفّر المنصّات خفيّة الاسم واجهات تطبيقات برمجيّة (API) تتيح للمستخدمين تشغيل دوالّ برمجيّة (تُسمّى أيضًا إجراءات (Actions)) وتُرجِع نتيجة تشغيل كلّ دالة. توفّر المنصّات خفيّة الخادم كذلك نهايات HTTPS لتمكين المطوّر من الحصول على نتائج الدالّة. يمكن استخدام هذه النهايات (Endpoints) لتكون مُدخلًا Input لدوالّ أخرى؛ وبالتالي توفير متتاليّة (أو سلسلة) من الدوالّ المترابطة.

تعمل أغلب المنصّات خفيّة الاسم بحيث ينشُر المستخدم (أو يُنشئ) الدوالّ قبل تنفيذها. يتوفّر لدى المنصّة بعد ذلك كلّ ما يلزم لتنفيذ الشفرة البرمجيّة حالما يُطلب منها ذلك. يُمكن طلب تنفيذ الدالّة خفيّة الخادم يدويًّا بتنفيذ أمر، أو يمكن التسبّب في تنفيذها عبر حدث مرجعي مُعدّ لتنشيط الدالّة للإجابة على أحداث مثل إشعار Cron، وتحميل ملفّ، وأحداث أخرى كثيرة.

سبع منصّات مفتوحة المصدر للتعرّف على الحوسبة خفيّة الخوادم

Apache OpenWhisk: منصّة مفتوحة المصدر تمكّنك من تنفيذ شفرة برمجيّة استجابةً للأحداث مهما كان عددها. كُتبت المنصّة بلغة Scala، ويمكنها معالجة مُدخلات انطلاقًا من طلبات HTTP ثم تشغيل شفرات برمجيّة مكتوبة بلغة جافاسكريبت أو سويفت Swift.
Fission: إطار عمل للحوسبة خفيّة الخوادم يمكّن المطوّرين من إنشاء دوالّ باستخدام Kubernetes. يتيح إطار العمل هذا للمبرمجين كتابة دوالّ تدوم لمدّة قصيرة بأيّة لغة برمجة، وربطها بأي حدث مثل طلبات HTTP.
IronFunctions: إطار عمل للحوسبة خفيّة الخوادم يوفّر منصّة للخدمات الصغيرة (Microservices) المترابطة، عن طريق دمج الخدمات الموجودة والاستفادة من Docker. يكتُب المطوّرون الدوالّ بلغة Go.
FnProject: منصّة خفيّة الخوادم مُوجَّهة أساسًا للحاويّات يمكن تشغيلها في أي مكان على السحابة أو في البنية التحتيّة الداخليّة. استخدام المنصّة سهل، كما أنّها عاليّة الأداء، و تدعم لغات البرمجة جميعًا، ويمكن توسعتها.
OpenLambda: مشروع حوسبة خفيّة الخوادم مُرخص برخصة Apache، ومكتوب بلغة Go، ويعتمد على حاويّات لينكس. يهدف OpenLambda في المقام الأول إلى التمكين من استغلال المقاربات الجديدة للحوسبة خفيّة الخوادم.
Kubeless: إطار عمل يعتمد على Kubernetes ويسمح للمطوّر بنشر شفرات برمجيّة قصيرة دون التفكير في البنية التحتيّة المستخدمة. يعتمد Kubeless على موارد Kubernetes لتوفير قابليّة التوسّع الذاتيّة، وتوجيه واجهات التطبيقات البرمجية، والمراقبة، والتشخيص وغيرها.
OpenFaas: إطار عمل لبناء دوالّ خفيّة الخوادم باستخدام Docker وKubernates؛ يوفّر دعمًا مدمجًا للقيّاسات والإحصاءات. يُمكن تحزيم أي عمليّة Process على هيئة دالّة، ممّا يسمح باستغلال مجموعة من أحداث الويب دون الحاجة لكتابة شفرات مُكرَّرة.

يعدّ Kubernates المنصّة الأكثر انتشارًا لإدارة أحمال العمل في المنصّات خفيّة الخوادم، وحاويّات التطبيقات ذات الخدمات الصغيرة. يستخدم Kubernates نموذج نشر معدًّا بدقّة لمعالجة أحمال العمل بسرعة أكبر وسهولة أكثر. يمكّن Knative Serving من بناء خدمات وتطبيقات خفيّة الخوادم ونشرها على Kubernates، مع استخدام Istio للتوسّع ودعم سيناريوهات عمل متقدّمة، مثل:

النشر السريع لحاويات خفيّة الخوادم
التوسع والتقلّص التلقائيّيْن (Scaling up and down)
التوجيه وبرمجة الشبكات بالنسبة لعانصر Istio
أخذ لقطات (Snapshots) من الشفرة المنشورة والإعدادات في نقاط زمنيّة محدّدة.

يركّز Knative على المهامّ الاعتيّاديّة من بناءٍ للتطبيقات وتشغيلها على منصّات السحابة الأصليّة (Cloud-native)؛ بهدف تنسيق عمليّات البناء من الشفرة البرمجيّة إلى الحاويّة، وربط الخدمات بأحداث النظام، وتوجيه حركة البيانات وإدارتها أثناء النشر، والتوسّع التلقائي حسب حمل العمل. أمّا Istio، فهو منصّة مفتوحة للاتّصال بالخدمات الصغيرة وتأمينها (وهو في الواقع مستوى تحكّم بنسيج الخدمة Service mesh في الوسيط Envoy) صُمِّم ليتناسب مع تفاعل أشخاص مختلفين مع إطار العمل بما في ذلك المطوّرون، عمّال الصيّانة ومزوّدو الخدمات.

يمكن – على سبيل المثال – نشر جافاسكريبت خفيّة الخادم باستخدام Knative Serving على منصّة Minishift محليّة باتّباع الشفرة التاليّة:

## Dockerfile
FROM bucharestgold/centos7-s2i-nodejs:10.x
WORKDIR /opt/app-root/src
COPY package*.json ./
RUN npm install
COPY . .
EXPOSE 8080 3000
CMD ["npm", "start"]


## package.json
{
  "name": "greeter",
  "version": "0.0.1",
  "private": true,
  "scripts": {
    "start": "node app.js"
  },
  "dependencies": {
    "express": "~4.16.0"
  }
}

## app.js
var express = require("express");
var app = express();

var msg = (process.env.MESSAGE_PREFIX || "") + "NodeJs::Knative on OpenShift";

app.get("/", function(req, res, next) {
  res.status(200).send(msg);
});

app.listen(8080, function() {
  console.log("App started in port 8080");
});

## service.yaml
apiVersion: serving.knative.dev/v1alpha1
kind: Service
metadata:
  name: greeter
spec:
  configuration:
    revisionTemplate:
      spec:
        container:
          image: dev.local/greeter:0.0.1-SNAPSHOT

أنشئ تطبيق Node.js وانشره على منصّة Kubernates المحليّة. ستحتاج لتثبيت متطلّبات المنصّة (Knative، و Istio، و Knative Serving على Kubernetes (أو Minishift)).

اربط المنصّة بخدمة Docker بالأمر التالي:
```
(minishift docker-env) && eval(minishift oc-env)
```
أنشئ نسخة من حاوية خفيّة الخادم باستخدام Jib عبر الأمر التالي:
```
./mvnw -DskipTests clean compile jib:dockerBuild
```
انشر خدمة خفيّة الاسم مثل Minishift على عنقود Kubernates بالأمر التالي:
```
kubectl apply -f service.yaml
```