Swift的无服务器计算

为什么选择无服务器Swift？

与无服务器计算是否值得追求的问题不同，为什么要在Swift中实现无服务器系统？

有三个主要原因使Swift成为Lambda实现语言的理想选择。 首先，Swift是一种功能强大，健壮且富有表现力的语言，旨在在包括服务器端计算在内的各种环境中发挥作用。 就其本身而言，区别不大，因为可以用这种方式描述其他几种语言（Rust，Go）。 但是，Swift提供了两种附加的可能性-利用现有开发人员资源的机会，以及在系统的多个层（尤其是后端和移动客户端）之间共享代码的机会。

让我们考虑一个示例场景。

一个例子

我决定组建一家初创公司-这是我可以做的酵母菌，一家专门提供美味面包的在线面包店。 由于没有健壮的云基础架构，没有任何自重的面包店会被杀死，因此我的首要任务是构建微服务来处理向客户发送收据的工作。

具体来说，我想要一种服务，其输入是要订购的项目列表。 物品是面包的种类和数量。 例如三个羊角面包。 输入以JSON编码。 输出是收据的字符串表示形式。 它列出了每个订购的项目，其小计以及整个订单的总计。 现在，我不必担心收据太漂亮。

首先，我忽略了网络连接并编写了可用作命令行工具的代码。 首先，我将创建一个新目录，并使用Swift Package Manager（SPM）创建一个Swift应用程序。 请注意，该应用程序将命名为bru 。

 姆迪尔布鲁 
 光盘布鲁 
 快速包初始化—type = executable 

现在，我指定数据类型。 考虑到可重用性，我在与主应用程序不同的模块中定义它们。 我创建一个目录Sources / bruModels，并在该目录中使用以下代码创建Item.swift ， Order.swift和Receipt.swift文件（完整列表可在https://gist.github.com/profburke/2e951f48542a9a1ff470515725727751c中找到）：

  // Item.swift 

 枚举样式：字符串，可编码{ 
 羊角面包 
 凯恩 
 裸露镍 
 黑麦 
  } 

 结构项目：可编码{ 
 出租数量：整数 
  let style：样式 
  } 

  // Order.swift 

  struct顺序：可编码{ 
 公共私有（设置）各种商品：[商品] 

  … 

  } 

  // Receipt.swift 

  struct Receipt：可编码，CustomStringConvertible { 

  … 

  } 

我依靠Swift 4中新的Codable协议来神奇地处理数据与JSON的相互转换。 正确组合Swift，Codable和JSON有时会很棘手。 但我将在另一篇博客文章中讨论可能的困难。 对于此示例，序列化很简单，我可以使用自动生成的序列化代码。

使用指定的数据类型，我将转向订单处理。 这是main.swift ，它位于Sources / bru中 ：

进口基金会 
 导入bruModels 

 让inData = FileHandle.standardInput.readDataToEndOfFile（） 
 让解码器= JSONDecoder（） 

  func格式（_响应：字符串，有效载荷：字符串）->字符串{ 

  let result =“ {\” response \“：\” \（response）\“，\” payload \“：\” \（payload）\“}” 

 返回结果 
  } 

 做{ 
 让order =试试decoder.decode（Order.self，来自：inputData） 
 让收据= order.receipt（） 
 打印（格式（“成功”，有效载荷：receiving.description）） 
  } { 
 打印（格式（“错误”，有效负载：“在实际应用中，这将具有有用的信息。”）） 
  } 

此代码执行从输入到输出的简单转换。 它接收以JSON格式格式化的项目数组，并使用Swift的JSONDecoder反序列化数据。 然后，它在Order类上调用一个实例方法来创建收据，并将其发送到流程的标准输出。

在生成程序之前，我需要对Package.swift进行两个小更改，即运行包初始化命令时自动生成的包清单文件。 我需要为bruModels添加一个目标，并将此新目标指定为主要目标的依赖项。 有关详细信息，请参见完整列表（https://gist.github.com/profburke/2e951f48542a9a1ff47051572d77584c）。

现在，我将编译如下：

 快速构建 

接下来，我可以在命令行中通过输入一些JSON并查看返回的内容来对其进行测试。 创建具有以下内容的文件order.json ：

  {“项目”：[ 
  {“ style”：“ naan”，“ amount”：2}， 
  {“样式”：“黑麦”，“数量”：3}， 
  {“ style”：“牛角包”，“ amount”：6}] 
  } 

现在输入命令：

 猫order.json |  .build /调试/应用 

果然，测试返回：

  {“响应”：“成功”，“有效负载”： 
  “于2018-01-09 21:07:19 +0000收到订单 
  — — — — — 
  2 NAAN @ 0.87 = 1.74 
  3拉伊@ 0.62 = 1.86 
  6牛角面包@ 1.23 = 7.38 
  — — — — — 
 总计：10.98” 
  } 

正如我上面提到的，这不是最漂亮的输出，但现在就足够了。

在一次简单的测试成功之后，我宣布胜利并继续下一步。

Swift和AWS Lambda

在撰写本文时（2018年1月），Lambda支持JavaScript，Python，Java，C＃和Go。 显然，Swift不在该列表中。 但是不要害怕！ AWS Lambda支持Node的子进程模块，我可以使用它来启动Lambda函数并与任意可执行文件进行交互。

我将编写一个简短的JavaScript函数，通常称为shim ，它将作为Lambda函数调用。 填充程序启动Swift可执行文件，捕获其输出，并将其作为Lambda调用的结果返回。

在上一节中，我决定忽略网络，并将Swift程序编写为命令行工具。 该决定是有回报的，因为这正是垫片所需的！

这是代码：

  const spawnSync = require（'child_process'）。spawnSync; 

  exports.handler =（事件，上下文，回调）=> { 
  const command ='libraries / ld-linux-x86–64.so.2'; 
  const childObject = spawnSync（command， 
  [“ —library-path”，“ libraries”，“ ./ bru”]， 
  {input：JSON.stringify（event）}）; 

  var stdout = childObject.stdout.toString（'utf8'）; 
  callback（null，stdout）; 
  }; 

该代码的作用是什么？ 将导入child_process库，并导出函数handler 。 处理程序是Lambda函数。 它启动一个新流程，并向其提供事件作为新流程的标准输入。 然后， Handler捕获流程的标准输出，该输出作为Lambda函数的结果返回。

现在您可能已经发现spawnSync是启动新进程的Node函数。 但是您可能希望它的命令参数是Swift可执行文件。 不幸的是，它并不是那么简单。

相反，子进程运行Linux动态链接器（通常名为ld.so ，尽管在这种情况下，我们使用符号链接的目标ld-linux-x86–64.so.2 ）。 什么是动态链接器？ 我将引用（Linux）手册页的内容：链接器“查找并加载程序所需的共享库（共享库），准备要运行的程序，然后运行它。”

但是，为什么要采用这种鲁伯·戈德堡的方法呢？

并发症

Lambda函数在特定的AMI下运行，并且该AMI没有Swift编译器。 因此，我需要使用确实支持Swift编译器的Linux版本来构建可执行文件，然后我必须安排在Lambda的AMI上运行时运行该可执行文件。

为此，我使用Swift可执行文件，JavaScript填充程序以及运行Swift代码所需的所有必要动态库创建一个zip文件。 压缩文件已上传到AWS Lambda，一切顺利。

除此以外，如何收集所有正确的动态库？

这就是Docker进来的地方。 我可以找到一个运行适当操作系统的备用盒，然后在其中编译我的Swift代码。 但是使用Docker可以使我在Mac笔记本电脑上进行所有开发。

通过选择适当的Docker映像，我们可以轻松地在Linux环境中编译Swift应用程序并收集必要的动态库。 Dockerhub有几个支持Swift编译器的Docker镜像可供选择。 我选择了一个名为Doctorimpossible / swift4ubuntu 。 以下命令指导我们完成必要的步骤：

  docker run -it -v“ $（PWD）：/ bru” doctorimpossible / swift4ubuntu bash 
 光盘布鲁 
  swift build -c release —构建路径.build / native 
  mkdir -p .build /部署/库 

这些命令做什么？

1.启动Docker映像，使bru目录在我们的Docker容器内可用，并通过外壳连接到我们的容器。

2.转到bru目录。

3.使用指定的构建位置编译应用程序的发行版。

4.创建一个目录，在其中放置所有必需的动态库。

最后，我需要确定运行Swift可执行文件所涉及的所有动态库。 因此，最后一个稍微复杂的咒语将达到目的：

  ldd .build / native / release / bru 
  |  grep所以 
  |  sed -e'/ ^ [^ \ t] / d' 
  |  sed -e's / \ t //' 
  |  sed -e's /（0。*）//' 
  |  xargs -i％cp％.build /部署/库 

首先，运行ldd 。 该实用程序列出了其命令行上列出的可执行文件的所有动态依赖项（ ldd 是列表动态依赖项的首字母缩写 ）。 在Linux上，动态库的文件扩展名为.so 。 因此，为了安全起见并防止来自ldd的潜在干扰线路，请将其输出传递给grep 。 然后，在几个简单的阶段中，我使用流编辑器sed删除剩余的每一行中的所有多余字符，以便为我提供一个简单的文件路径。 最后，将路径列表传递到xargs中 ， xargs使用cp将库复制到特定目录中。

（ 理论上，应该可以静态地编译Swift程序，从而避免了查找和捆绑所有动态库的需要。但是，我尚未能够使它正常工作。）

收集了所有必要的动态库后，所需要做的就是使用库，应用程序本身和JavaScript填充程序创建一个zip文件。 因此，退出Docker（在命令提示符下键入`exit`），然后：

  cd .build /部署 
  cp ../native/release/bru。 
  cat> index.js //粘贴上面列出的JavaScript代码，然后按Control-D 
  zip -r lambda.zip * 

现在，我将lambda.zip上传到AWS Lambda，并且准备测试我的Lambda函数。 如果您安装了AWS命令行界面（CLI），则按以下步骤创建Lambda函数：

  aws lambda创建功能—功能名称bru 
  —运行时nodejs6.10 
  —角色 
  —处理程序index.handler 
  — zip文件fileb：//lambda.zip 

将替换为具有执行Lambda函数的适当权限的IAM角色。

使用CLI轻松测试新功能。 请注意示例部分中上述提到的order.json文件的文件路径，然后输入以下命令：

  aws lambda invoke —函数名bru 
  —调用类型的RequestResponse 
  —log型尾巴 
  -有效载荷文件：//  
  outputfile.txt 

如果一切成功，您将在终端上看到一个JSON代码段，其中包含StatusCode （应该为200）和LogResult字段 。 日志结果并不重要，但是如果您好奇，则需要从base64编码中对其进行解码。 您的Swift程序创建的收据将位于outputfile.txt中 。

如果愿意，您可以使用AWS Web控制台创建Lambda函数，上传zip文件并测试该函数。 由于该zip文件相当大（25M），因此您可能会收到一条警告，提示您通过Amazon S3上传该文件，但该文件可以使用。

下一步

安装并测试了Lambda函数后，下一步就是将其集成到基础架构的其余部分中。 该功能在Swift中实现的事实与系统的其余部分几乎无关。 您可以将该功能放在Amazon API Gateway后面，或使用任何标准AWS触发器（例如SNS Topics，DynamoDB事件等）对其进行配置。

更重要的是，在了解了创建Swift Lambda函数背后的过程并着眼于减少繁琐的事情之后，您应该考虑使该过程自动化的方法。 为此，现有的项目是Hexaville。 尽管我没有使用过它，但我已经阅读了该代码，它看起来很可靠。 它具有额外的优势，即提供Swift库以与DynamoDB进行交互并利用OAuth。 另一个值得研究的项目是Apex。 尽管Apex当前不支持Swift，但它使您可以用Clojure，Rust和Go编写Lambda函数，并且可能为改进Swift Lambda流程提供有用的灵感来源。

如果您在无服务器上出售，但正在寻找其他选择，请留意第二部分，在第二部分中，我将讨论将Swift与Apache OpenWhisk和IBM的Blue Mix一起使用。