Arquitetura Serverless: O que é, Benefícios e Limitações

Enviar mais rápido, ganhar impulso e aumentar a participação de mercado é o sonho de qualquer líder empresarial.

Mas restrições de infraestrutura, como a gestão de servidores legados, são uma das muitas coisas que os impedem de realizar esses sonhos. Como desenvolvedor, você quer construir e enviar produtos mais rapidamente, mas acaba se preocupando com o provisionamento, escalonamento e manutenção de servidores. Ir para o serverless não só resolve esses problemas, mas também ajuda você a ir ao mercado mais rapidamente da maneira mais econômica.

A arquitetura serverless remove as tarefas de gerenciamento de servidores para que desenvolvedores como você possam se concentrar exclusivamente na lógica de negócios e no código. Como resultado, você escala aplicativos mais rapidamente, melhora o planejamento de capacidade e se adapta às necessidades de negócios em mudança. Continue lendo para aprender o básico sobre arquitetura serverless, sua importância, casos de uso e como o software de virtualização de servidores suporta funções serverless.

Na arquitetura serverless, os provedores de serviços em nuvem gerenciam sistemas de banco de dados, servidores e armazenamento quando se trata de escalonamento, manutenção e provisionamento. Eles também melhoram a eficiência operacional com alocação de recursos, balanceadores de carga e implantação de código.

Além disso, kits de desenvolvimento de software (SDKs), interfaces de linha de comando (CLIs) e ambientes de desenvolvimento integrados (IDEs) de provedores de serviços facilitam a codificação, teste e implantação de aplicativos serverless. 

Como funciona a arquitetura serverless

A arquitetura serverless funciona abstraindo o gerenciamento de servidores e permitindo que os desenvolvedores escrevam códigos em resposta a funções acionadas por eventos, como requisições de protocolo de transferência de hipertexto (HTTP) ou mudanças de dados. Os provedores de serviços em nuvem executam essas funções em ambientes isolados, o que significa que os desenvolvedores não precisam se preocupar com escalonamento ou provisionamento de servidores. 

Por exemplo, uma empresa de e-commerce usando serverless pode facilmente lidar com o processo de checkout quando os clientes fazem pedidos em seu site. Nesse caso, o evento de pedido aciona uma função serverless que estima os custos de envio, processa o pagamento por meio de uma solução de gateway de pagamento e atualiza o inventário. Um provedor de nuvem executa automaticamente toda a função em um ambiente isolado. 

A equipe de desenvolvimento pode passar mais tempo refinando a lógica da função serverless, escrevendo o código de processamento de pagamento, integrando bancos de dados de gerenciamento de inventário, implantando funções e solucionando problemas. 

Como funciona uma arquitetura serverless, passo a passo

Normalmente, uma arquitetura serverless passa por estas etapas.

• Implantação de código envolve desenvolvedores escrevendo códigos junto com lógica comportamental para diferentes funções.
• Gatilhos de eventos são atividades do usuário, como mudanças de banco de dados, uploads de arquivos e requisições HTTP, que disparam diferentes funções.
• Invocação de função acontece quando a arquitetura orientada a eventos de um provedor de nuvem invoca uma função em resposta a um evento.
• Execução isolada é livre de interferências. Acontece em um ambiente oferecido pelo provedor de nuvem.
• Escalonamento automático aumenta ou diminui o número total de funções com base na carga de trabalho recebida.
• Alocação de recursos ajuda a executar funções com recursos como memória e unidades centrais de processamento (CPUs).
• Execução e resposta marcam o fim do processamento de dados, geração de resposta e interação com serviços. Bancos de dados ou caches serverless armazenam informações contextuais adicionais durante a execução.
• Saída é a resposta final ao pedido. Ela é compartilhada com quem invocou a função no início.
• Desalocação de recursos acontece quando a empresa de serviços em nuvem devolve os recursos da função.

Arquitetura serverless vs. arquitetura conteinerizada

A principal diferença aqui é que a arquitetura serverless depende de funções acionadas por eventos e abstrai o gerenciamento de servidores, enquanto a arquitetura conteinerizada cria contêineres que contêm aplicativos e suas dependências. A conteinerização de arquitetura requer que os desenvolvedores gerenciem manualmente as ferramentas de orquestração de contêineres. 

Arquitetura conteinerizada emprega virtualização baseada em contêineres para combinar aplicativos e suas dependências em contêineres isolados. Como resultado, os desenvolvedores podem ter certeza de execução consistente, independentemente dos ambientes. As empresas usam software de registro de contêineres como Docker e sistemas de orquestração como Kubernetes para gerenciar, escalar e simplificar a implantação de aplicativos. 

Benefícios da arquitetura serverless

A arquitetura serverless oferece às empresas múltiplos benefícios, incluindo escalabilidade, eficiência de custos, tempo de mercado mais rápido e flexibilidade para projetar aplicativos orientados a eventos.

• Eficiência de custos: Tradicionalmente, as empresas que usam servidores sempre provisionavam recursos com base na carga de trabalho esperada. O resultado era subutilização ou superprovisionamento. A computação serverless permite que as empresas desfrutem de alocação dinâmica de recursos com escalonamento automático. Consequentemente, as empresas economizam dinheiro porque não pagam por recursos ociosos.
• Produtividade melhorada e tempo de mercado mais rápido: A melhor parte do serverless é que uma plataforma em nuvem lida com tudo relacionado à infraestrutura subjacente. As empresas podem se concentrar em refinar códigos e implantá-los mais rapidamente. Além disso, a falta de responsabilidades de gerenciamento de infraestrutura ajuda as equipes de DevOps a depurar mais rapidamente, colaborar melhor e responder às demandas do mercado rapidamente. 
• Tarefas de manutenção de rotina reduzidas: A arquitetura serverless promove zero gerenciamento de servidores, o que significa que as empresas não precisam perder tempo melhorando a confiabilidade do aplicativo, lidando com falhas de hardware ou confiando em trabalhos relacionados a servidores. O provedor de nuvem é responsável por todas as tarefas de manutenção de rotina, como configurações de segurança, atualizações de software e gerenciamento de patches. 
• Alta disponibilidade e escalabilidade: As empresas adoram serverless porque ele pode suportar serviços tolerantes a falhas e altamente disponíveis. Com os sistemas de failover e recuperação de desastres de um provedor de nuvem, seu sistema permanecerá funcional mesmo em caso de falhas de hardware ou outras falhas. As plataformas de computação serverless também apresentam capacidades de escalonamento automático, permitindo que você ofereça desempenho ideal durante picos de tráfego ou cargas de trabalho em mudança. 
• Melhor experiência do usuário: As plataformas serverless melhoram a satisfação do usuário ao reduzir a latência e entregar respostas quase imediatamente. Essa flexibilidade é extremamente importante para aplicativos voltados para o usuário, como dispositivos de internet das coisas (IoT), jogos e aplicativos de transmissão ao vivo. Isso vem da capacidade da arquitetura serverless de integrar-se a diferentes fontes e processar dados desses sistemas. 

Desafios da arquitetura serverless

Apesar de suas capacidades de escalonamento, a arquitetura serverless apresenta inúmeros desafios, como dependência de fornecedor, latência de início a frio e falta de controle sobre a infraestrutura. As organizações geralmente enfrentam esses desafios reduzindo sua dependência de fornecedores únicos e avaliando os requisitos de aplicativos desde o início. 

• Latência de início a frio: A arquitetura serverless segue a alocação dinâmica de recursos após a invocação de funções. Às vezes, ela experimenta um início a frio, especialmente quando uma função é acionada pela primeira vez ou após ficar inativa por um tempo. Esse atraso de backend de provisionamento de recursos, carregamento de dependências e inicialização do ambiente de tempo de execução cria latência.
  
  Como resultado, os usuários podem experimentar atrasos inesperados na interface. Considere falar com seu fornecedor sobre técnicas de aquecimento e otimização do processo inicial de uma função para evitar latência. 
• Tempo de execução limitado: As funções têm limites de tempo de execução em uma plataforma serverless. Por exemplo, você pode configurar o tempo de execução de cada função AWS Lambda para 15 minutos. Da mesma forma, as funções do Azure têm um limite de tempo de 5 minutos. Essa restrição representa desafios para as equipes de desenvolvimento que trabalham em tarefas de processamento de dados complexas e demoradas ou cálculos. Nesses casos, considere redesenhar aplicativos para que possam concluir tarefas de forma eficiente dentro do limite de tempo.
• Dependência de fornecedor: As empresas às vezes dependem dos serviços e APIs de um único provedor de nuvem por conveniência. No entanto, cada provedor segue integrações proprietárias, modelos de implantação e serviços. Como resultado, as organizações podem enfrentar dificuldades ao mudar para um ambiente on-premises ou migrar para outro serviço de nuvem no futuro. Usar APIs padronizadas para desenvolvimento de aplicativos e optar por uma estratégia multicloud pode ajudar as empresas a enfrentar esses desafios. 
• Falta de controle e recursos: Como os serviços serverless removem a infraestrutura subjacente, pode não ser possível para as organizações personalizar ou controlar o ambiente.
  
  Por exemplo, você pode não conseguir ajustar configurações de rede ou configurações de tempo de execução para atender a requisitos específicos. Além disso, o design sem estado do serverless não é adequado para aplicativos que precisam de conexões contínuas ou estados compartilhados entre execuções. Você pode enfrentar essa restrição de recursos com integração de soluções de armazenamento, mas acabará tornando o sistema mais complexo. 
• Desafios de segurança: O serverless segue um modelo de responsabilidade compartilhada em que os desenvolvedores protegem o código do aplicativo e os fornecedores de nuvem protegem a infraestrutura contra ameaças. Além do controle limitado sobre o ambiente, as organizações enfrentam os riscos de compartilhar a infraestrutura com outras empresas. Por isso, é importante adotar medidas de segurança, como avaliação de vulnerabilidades, criptografia e métodos de controle de acesso. 

Além de todos esses desafios, o serverless pode representar uma curva de aprendizado para desenvolvedores que trabalharam anteriormente com arquitetura tradicional. Como resultado, as organizações podem experimentar pequenos atrasos com projetos e cronogramas iniciais. 

Casos de uso da arquitetura serverless

A arquitetura serverless é ideal para processamento de dados de IoT, automação de tarefas, criação de pipelines de dados, desenvolvimento de aplicativos web e streaming de dados.

• Aplicativos web: Os desenvolvedores usam plataformas serverless como Google Cloud e Microsoft Azure Cloud Services para construir aplicativos web que servem conteúdo dinâmico com base nas entradas dos usuários. O serverless também é a escolha preferida devido à sua capacidade de escalar recursos automaticamente e evitar tempo de inatividade mesmo durante picos de tráfego.
• Processamento em lote: As empresas usam serverless para criar pipelines de dados, realizar tarefas de extração, transformação e carregamento (ETL) e executar transformação de dados e processamento de arquivos. Por exemplo, elas podem projetar funções que acionam o processamento de dados sob demanda enquanto minimizam o uso de recursos e os custos operacionais. 
• Processamento de dados de IoT: A arquitetura serverless também é adequada para processar dados de sensores de IoT, feeds de mídias sociais e logs de atividades de usuários. As empresas podem projetar gatilhos orientados a eventos para ingerir, processar e analisar dados, bem como iniciar tarefas subsequentes. Esse processo acelera a entrega de insights de dados, ajudando as empresas a tomar decisões mais rapidamente. 
• Integração contínua (CI) e pipelines de entrega contínua (CD): As empresas frequentemente recorrem a funções serverless para automatizar diferentes partes de seus pipelines de CI/CD. Por exemplo, o serverless pode acionar automaticamente funções e iniciar o processo de build em resposta a commits de código. Ele também tem a capacidade de automatizar a implantação de ambientes de staging e o provisionamento de recursos. Como resultado, as empresas não apenas aprimoram os fluxos de trabalho de desenvolvimento, mas também melhoram os processos de entrega de software. 
• Automação de tarefas: As empresas usam serverless para automatizar tarefas agendadas sem depender de recursos de servidor dedicados. Por exemplo, elas desenvolvem gatilhos que iniciam sincronização de dados, backups e tarefas de gerenciamento de banco de dados em intervalos regulares. 

Ferramentas para arquitetura serverless

 Implantar uma estrutura serverless requer que as empresas usem uma combinação de soluções de software e serviços. Abaixo estão as principais que elas costumam usar.

• Plataformas de computação em nuvem atendem às suas necessidades de infraestrutura com recursos de computação, armazenamento e soluções de rede.
• Plataformas de API ajudam as organizações a gerenciar o ciclo de vida do gateway de API, autenticação, endpoints e limitação de taxa.
• Soluções de software de controle de versão permitem que os desenvolvedores rastreiem mudanças em projetos de software e colaborem para alterar códigos.
• Ferramentas de CI/CD automatizam o desenvolvimento, teste e implantação de aplicativos serverless.
• Sistemas de monitoramento de logs escaneiam e rastreiam arquivos de log de aplicativos, servidores e redes para questões de segurança e desempenho.
• Soluções de criptografia ajudam as empresas a proteger dados em repouso, em uso e em trânsito.
• Plataformas de virtualização de servidores são usadas para criar servidores virtuais independentes a partir de servidores físicos.
• Ambientes de desenvolvimento integrados (IDEs) permitem que programadores e desenvolvedores escrevam, testem e depurem códigos serverless de um único lugar. 

Reescreva o código com serverless

Quando a inovação é a moeda do progresso, métodos tradicionais não são mais uma opção. Se você tem gerenciado infraestrutura manualmente, conhece as desvantagens de fazer tudo internamente. O serverless mantém você livre de preocupações com alocação de recursos, provisionamento ou custos de manutenção.

Em vez disso, ele dá a você a liberdade de se concentrar na evolução da sua empresa. Se você está apenas começando a construir aquele próximo aplicativo com Java ou criar uma maravilha digital usando Python, um ambiente serverless é a melhor maneira de chegar lá.

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