云计算再爆新热点，SnapStart解决Serverless冷启动问题

Amazon Lambda无服务器函数作为亚马逊云科技主推的云原生技术，是不折不扣的云原生第一梯队。Lambda无服务器函数自2014年由亚马逊云科技推出以来，被越来越多的云原生应用所使用，到目前为止已经累计关联了100余项创新云服务，同时为数百万级的用户提供服务，而每天的调用次数更是高达数百亿次。

为什么Lambda无服务器函数具有如此大的魅力呢？

从开发者的角度来说，Lambda无服务器函数充分利用了服务器虚拟化技术，将过去开发者需要关注的服务器配置、服务器管理等工作进行了充分的封装，让开发者可以从服务器管理的繁杂事务中脱离出来，将注意力集中到应用的开发工作中。

这种对于服务器资源的封装和抽象，毫无疑问地给开发者提供了极大的便利，让开发者可以更快地迭代开发周期，可以以更精细的粒度来管理应用内的一个一个逻辑。这样的便利对于提升开发者的生产效率十分有益。

从应用的运维角度而言，Lambda无服务器函数则提供了前所未有的低成本高效率的运行平台，各种自动化工具和自动化配置让应用的运维变得更加方便。这一切的收益，都来自亚马逊云科技在服务器虚拟化技术上的不断迭代和创新。

自从亚马逊云科技最初推出的Amazon EC2服务器以来，就打破了信息技术业内对于服务器的传统印象。科技公司从自建服务器机房，到租用虚拟服务器VPS，再到拥抱云计算平台EC2服务器，到如今可以直接使用“无服务器”的Lambda 函数，亚马逊云计算平台就在服务器的虚拟化和抽象化不断精进，让一个一个的服务器单元变得越来越小巧，也越来越高效，越来越易用。

这一切都是为着一个目的，就是让云计算真正成为一种公共事业，如同自来水、电网和互联网接入一般，可以高效率地服务更广泛的用户群体。

说了这么多Lambda无服务器函数的优点，但它也不是十全十美的。随着越来越多的应用开始采用 Lambda 函数，它的一些缺点也慢慢开始暴露出来。其中一个最为使用者所诟病的问题就是冷启动速度太慢的问题。

Lambda无服务器函数的本质，实际上是一个小型的虚拟服务器，或者称为虚拟机VM。这些虚拟机在Lambda 函数没有被调用的时候，会暂时处于休眠状态以节省运行的算力和成本。

而当 Lambda 函数被调用的时候，虚拟机则会经历一段启动、加载运行代码、初始化各种所需的资源这样一个初始化调用过程，这一过程被称为Lambda 函数的“冷启动”。我们以运行java代码的Lambda 函数为例，它的冷启动过程如下：

1. Lambda函数提取部署代码包并将其内容复制到函数执行环境的新目录中；
2. Lambda函数确定代码的入口点；
3. Lambda 函数将代码和依赖关系加载到内存中；
4. Lambda 函数初始化任何所需的资源或服务；
5. Lambda 函数设置任何必要的网络连接或安全策略；
6. Lambda函数开始真正执行代码。

这个冷启动过程有时候会需要消耗数十毫秒到数秒的时间，这就会导致调用Lambda 函数的应用变得反应迟缓，因此Lambda函数冷启动的问题也成为了用户诟病最多的问题。

亚马逊云科技积极响应用户的需求，把降低冷启动延迟的问题提上工作议程，经过数年的研发，终于在2022亚马逊云科技 re:Invent全球大会上推出了Amazon Lambda SnapStart技术，将运行java代码的Lambda函数的冷启动时间降低了90%，而且也不需要用户支付额外的费用即可享用Lambda SnapStart带来的便捷。

下面的图中对比了使用SnapStart技术启动的过程和不使用SnapStart的启动过程。很容易看出，SnapStart简化了冷启动过程，从而使得冷启动的时间消耗大幅降低。

那么，这么一个犹如魔术般的 Lambda SnapStart 是如何做到将冷启动时间降低的呢？这一技术进步，依然是得益于亚马逊云科技在服务器虚拟化上的持续投入。

在re:Invent 2018上，亚马逊云科技推出了一个叫做Amazon Firecracker的高效虚拟机，采用最新的容器化技术，在服务器操作系统内核层面对服务器资源做出了更细颗粒度的抽象，提升了虚拟机的性能以及安全性。

而四年后的2022年，亚马逊云科技更是在Firecracker技术的基础上，采取对Firecracker底层微型虚拟机MicroVM加入快照功能，来实现微型虚拟机的快速启动。这一创新技术为我们带来的，就是Lambda函数将史无前例地可以将启动延迟压缩到亚秒级，在过去的基础上实现了数量级（10倍）上的提升。

目前Lambda SnapStart暂时仅支持运行Java 11代码的Lambda函数，但由于这项技术并不依赖于Java或者任何一门编程语言，未来亚马逊云科技也一定会将这项技术用于所有的Lambda无服务器函数。

所以说，这个Lambda SnapStart的神奇之处就在于在微型虚拟机上的快照功能。微型虚拟机所采用的容器技术在近五年里得到长足的发展，而容器作为服务器操作系统内核提供的资源隔离技术，让亚马逊云科技把云计算平台上的“最小计算单元”向下推进了一层，让微型虚拟机MicroVM以容器的方式被启动和管理。

并且，因为容器本身能够提供快照，将容器的状态定格记录下来，如此一来就能在下次启动微型虚拟机MicroVM的时候，直接载入容器快照，从而绕过繁琐的虚拟机启动和代码、依赖以及计算资源的加载过程。

不过，在工程领域永远都没有银弹。Lambda SnapStart技术虽然神奇，却也不是完美无缺的，它同样有着使用上的限制。亚马逊云科技给予了开发者一个使用Lambda SnapStart的指引，里面列举了三个SnapStart不适用的场景：

1、在Lambda函数里包含具备唯一性的信息，例如独一无二的ID数。当Lambda函数从快照中快速启动，其快照保存的之前的独一无二的ID数字就无法保证其唯一性。亚马逊云科技建议此类型的Lambda函数要在启动后验证该“独一无二”的ID数以确保后续的运行逻辑正确；

2、在Lambda函数中的网络连接。因为网络连接发生于Lambda函数启动以后，因此Lambda函数上一次快照中的网络状态，在从快照恢复后应该检查其网络连接状态；

3、在Lambda函数中存在临时数据。例如在Lambda函数中包含登录token，在从快照中恢复后，其临时的登录token可能已经失效，因此需要Lambda函数来重新建立所需的临时数据。

不难看出，因为Lambda SnapStart依赖于该微型虚拟机MicroVM过去的状态，凡是状态依赖于时间变化的Lambda函数，都需要在引入SnapStart后细致管理那些根据时间变化而变化的状态，而不能默认这些状态维持不变。

re:Invent 2022 全球大会上推出的Amazon Lambda SnapStart是本年度云计算领域的重磅科技进步，Lambda SnapStart进一步巩固了亚马逊云计算在无服务器计算领域的优势。这既是亚马逊云科技的研发实力的体现，也是亚马逊云科技以客户为本的理念的表现。

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