[论文解读] Cloud Programming Simplified: A Berkeley View on Serverless Computing

Eric Jonas, Johann Schleier-Smith+12 more|arXiv (Cornell University)|Feb 9, 2019

Cloud Computing and Resource Management参考文献 24被引用 420

一句话总结

本文提出了一个全面的愿景，将无服务器计算视为云计算编程的未来，主张其发展将如同从汇编语言转向高级语言的范式转变。该文主张，无服务器计算（包括无服务器函数即服务 FaaS 和无服务器后端即服务 BaaS）将通过消除底层系统管理简化云应用开发，并指出了在存储、协调、性能、安全性和硬件方面实现其全部潜力所需解决的关键研究挑战。

ABSTRACT

Serverless cloud computing handles virtually all the system administration operations needed to make it easier for programmers to use the cloud. It provides an interface that greatly simplifies cloud programming, and represents an evolution that parallels the transition from assembly language to high-level programming languages. This paper gives a quick history of cloud computing, including an accounting of the predictions of the 2009 Berkeley View of Cloud Computing paper, explains the motivation for serverless computing, describes applications that stretch the current limits of serverless, and then lists obstacles and research opportunities required for serverless computing to fulfill its full potential. Just as the 2009 paper identified challenges for the cloud and predicted they would be addressed and that cloud use would accelerate, we predict these issues are solvable and that serverless computing will grow to dominate the future of cloud computing.

研究动机与目标

• 倡导无服务器计算作为云编程的下一次演进，通过抽象化基础设施管理简化开发。
• 识别并分析当前无服务器平台在存储、协调、性能和安全性方面的关键局限性。
• 提出克服这些局限性的研究议程，以使无服务器计算能够支持更广泛的应用场景。
• 预测无服务器计算将成为云计算的默认范式，取代传统的有服务器模型。

提出的方法

• 提出将无服务器计算统一定义为 FaaS + BaaS，强调自动扩展和按使用量计费。
• 通过分析五个真实应用场景（如 ExCamera、Numpywren、Cirrus）来展示当前平台的局限性。
• 识别在抽象层次、系统设计、网络、安全性和计算机体系结构方面的关键技术挑战。
• 引入“无服务器短暂存储”和“持久存储”的概念，以应对性能与持久性需求。
• 提出高阶编程抽象和无服务器环境中的细粒度隔离可增强安全性，并简化安全编程。
• 通过类比 2009 年伯克利视图论文的历史经验，论证当前挑战是可解决的，并将推动广泛采用。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何克服无服务器计算在细粒度操作中存储性能和持久性方面的当前局限？
• RQ2 需要哪些系统级机制来实现无服务器函数之间高效、低延迟的协调？
• RQ3 无服务器平台如何实现标准通信和数据访问模式下的可预测且低延迟的性能？
• RQ4 可以利用哪些架构和安全机制来增强无服务器系统对侧信道攻击的防护能力？
• RQ5 未来硬件异构性及专用处理器如何与无服务器计算集成，以提升性价比？

主要发现

• 无服务器计算预计将取代传统有服务器模型，成为云计算的主导范式。
• 当前平台在细粒度存储、协调和可预测性能方面存在显著局限，尤其对有状态和数据密集型工作负载影响显著。
• 需要无服务器短暂存储和持久存储系统，以支持高性能、低延迟的应用。
• 无服务器计算因细粒度隔离和攻击面减小而增强了安全性，但侧信道风险依然存在。
• 向无服务器的转变将降低开发成本并提高开发人员生产力，计费模式将演进至使无服务器在成本上具有竞争力甚至优于有服务器计算。
• 混合部署和本地部署将随时间推移而减少，尽管监管约束可能保留部分遗留用例。