AWS Lambda 快速入门：构建你的第一个无服务器应用 – wiki基地

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AWS Lambda 快速入门：构建你的第一个无服务器应用

引言

在云计算时代，”无服务器”（Serverless）已经成为了一个备受瞩目的关键词。它并非意味着完全没有服务器，而是指开发者无需关心底层服务器的购买、配置、维护和扩展，这些繁重的工作都由云服务提供商负责。开发者只需专注于编写代码，将应用程序逻辑部署到云端即可。这种模式极大地提高了开发效率，降低了运维成本。

在众多无服务器服务中，AWS Lambda 无疑是最具代表性和影响力的一个。作为亚马逊网络服务（AWS）的核心无服务器计算服务，Lambda 允许您运行代码而无需预置或管理服务器。您的代码可以响应各种事件，例如对 HTTP 请求、数据库更改、文件上传等作出反应。

本文将带领您踏上 AWS Lambda 的入门之旅，详细介绍 Lambda 的核心概念，并通过一个具体的示例——构建一个由 API Gateway 触发的简单 “Hello, World” 应用——来指导您完成第一个无服务器应用的构建。无论您是刚接触云计算的新手，还是希望探索无服务器架构的开发者，本文都将为您提供清晰、详细的指引。

为什么选择 AWS Lambda？无服务器的优势

在深入技术细节之前，让我们先了解一下使用 AWS Lambda 的主要优势：

1. 无需管理服务器 (No Server Management): 这是无服务器最核心的优势。您不需要担心操作系统的补丁、安全更新、容量规划或服务器健康状况监控。AWS 全权负责这些基础设施层面的工作。
2. 按需付费 (Pay-per-use): 您只需为您代码的执行时间（以毫秒为单位）和请求次数付费。当您的代码没有运行时，您无需支付任何费用。与传统服务器（即使空闲也要付费）相比，这通常能显著降低成本，尤其对于负载波动较大的应用。
3. 自动伸缩 (Automatic Scaling): Lambda 根据传入请求的数量自动伸缩您的函数。无论是一次请求还是每秒数千次请求，Lambda 都能弹性地处理负载，无需您进行任何手动配置或管理。
4. 高可用性 (High Availability): Lambda 默认就是高可用的，它在多个可用区中运行您的函数，以确保服务的健壮性。
5. 事件驱动 (Event-Driven): Lambda 可以轻松地响应各种 AWS 服务或其他事件源产生的事件，构建灵活且解耦的系统架构。例如，文件上传到 S3 触发一个函数处理图片，数据写入 DynamoDB 触发一个函数进行数据同步，或者接收到一个 API Gateway 的 HTTP 请求触发一个函数处理业务逻辑。
6. 快速开发与部署 (Faster Development and Deployment): 开发者只需关注函数代码本身，部署过程通常非常简单，可以直接在 AWS 控制台完成，或者通过命令行工具、IaC（基础设施即代码）工具如 AWS SAM、Serverless Framework 等实现自动化。

理解这些优势，有助于您更好地认识 Lambda 在现代应用开发中的价值。

开始之前：你需要准备什么？

在开始构建您的第一个 Lambda 应用之前，请确保您具备以下条件：

1. 一个 AWS 账户: 如果您还没有 AWS 账户，请访问 AWS 官网并注册一个。新用户通常可以享受 AWS 免费套餐，这对于学习和试验 Lambda 来说绰绰有余。您可能需要提供信用卡信息以完成注册，但在免费套餐范围内通常不会产生费用。
2. 基本的编程知识: 本文将以 Node.js 为例，但 Lambda 支持多种运行时（如 Python, Java, C#, Go, Ruby 等）。您需要对至少一种 Lambda 支持的编程语言有基本的了解。
3. 对云计算有基本认识: 了解什么是云服务、区域 (Region)、可用区 (Availability Zone) 等基本概念会有帮助。

核心概念：理解 AWS Lambda 的组成部分

在动手操作之前，先熟悉一些 Lambda 的核心概念至关重要：

1. Lambda 函数 (Lambda Function): 这是您部署到 Lambda 的代码。它是一个无状态的函数，负责执行特定的任务。Lambda 函数由代码和配置（如运行时、内存、超时、IAM 角色等）组成。
2. 运行时 (Runtime): Lambda 支持多种编程语言的运行时环境，例如 Node.js, Python, Java, C#, Go, Ruby 等。您需要选择与您的函数代码兼容的运行时。
3. 事件 (Event): Lambda 函数通过事件触发。事件是一个 JSON 格式的对象，包含了触发函数所需的数据。不同的事件源（如 API Gateway, S3, DynamoDB）会向函数发送不同结构的事件对象。
4. 触发器 (Trigger): 触发器是配置 Lambda 函数响应特定事件的机制。一个 Lambda 函数可以有多个触发器。例如，一个 API Gateway 触发器使函数响应 HTTP 请求，一个 S3 触发器使函数响应 S3 桶中的对象创建事件。
5. 执行环境 (Execution Environment): Lambda 在安全的隔离环境中运行您的函数代码。第一次调用函数时，Lambda 会创建一个执行环境（可能存在“冷启动”延迟），后续调用可能会重用该环境（“热启动”）。
6. IAM 角色 (IAM Role): Lambda 函数需要拥有执行操作所需的权限。这些权限通过 AWS Identity and Access Management (IAM) 角色来定义。当 Lambda 函数执行时，它会 asumir（承担）指定的 IAM 角色，从而获得访问其他 AWS 服务（如 CloudWatch Logs 写入日志、访问 S3 桶、读写 DynamoDB 表等）的权限。这个角色是函数能够正常工作的关键。
7. 内存 (Memory): 您为 Lambda 函数配置的内存大小（以 MB 为单位，通常在 128MB 到 10240MB 之间）。内存大小直接影响分配给函数的 CPU 能力。更高的内存意味着更多的 CPU 资源，函数执行可能会更快，但成本也可能更高。您需要根据函数的实际需求来配置合适的内存。
8. 超时 (Timeout): 函数允许执行的最大时间（以秒为单位，最长可达 15 分钟）。如果函数执行时间超过设定的超时时间，它将被终止。
9. 并发 (Concurrency): Lambda 函数可以同时处理的请求数量。默认情况下，账户在所有函数中共享一个并发限制（通常是 1000），但您可以为特定函数配置保留并发或突发并发。
10. 环境变量 (Environment Variables): 允许您将配置信息（如数据库连接字符串、API 密钥等）传递给函数代码，而无需硬编码。这使得函数代码更易于管理和复用。

理解了这些概念，我们就可以开始构建第一个应用了。

构建你的第一个无服务器应用：“Hello, World” API

我们的目标是构建一个简单的无服务器应用：通过一个 HTTP 请求触发 Lambda 函数，函数返回一个 “Hello, World” 消息。我们将使用 AWS API Gateway 作为触发器。

步骤 1：登录 AWS 控制台并进入 Lambda 服务

1. 打开您的网络浏览器，访问 https://aws.amazon.com/ 并点击 “登录控制台”（Sign In to the Console）。
2. 输入您的 AWS 账户凭证并登录。
3. 登录后，在搜索栏中输入 “Lambda” 并选择 “Lambda” 服务，或者在服务列表中找到 “计算” (Compute) 下的 “Lambda”。
4. 进入 Lambda 控制台页面。

步骤 2：创建 Lambda 函数

1. 在 Lambda 控制台页面的左侧导航栏或页面中心，找到并点击 “创建函数” (Create function) 按钮。
2. 进入创建函数页面，您会看到几个选项。选择 “从头开始创作” (Author from scratch)。

3. 填写函数的基本信息：

   • 函数名称 (Function name): 输入一个唯一的名称，例如 my-first-lambda-api。
   • 运行时 (Runtime): 选择与您计划编写代码兼容的语言。我们将使用 Node.js，所以选择一个合适的 Node.js 版本，例如 Node.js 18.x 或 Node.js 20.x。
   • 架构 (Architecture): 选择 x86_64 (默认且最常用)。
   • 执行角色 (Execution role): 这是非常重要的一步。函数需要一个 IAM 角色来获得执行权限。
     • 选择 “创建新的角色并允许 Lambda 具有基本 Lambda 权限” (Create a new role with basic Lambda permissions)。这将自动创建一个新的 IAM 角色，该角色拥有将日志写入 CloudWatch Logs 的权限，这对于调试非常重要。
     • 如果您已经有了合适的角色，也可以选择“使用现有角色”。但对于初学者，创建新角色是最简单的。

4. 点击页面底部的 “创建函数” (Create function) 按钮。

Lambda 将为您创建一个新的函数，并跳转到函数的配置页面。

步骤 3：编写和配置函数代码

创建函数后，您会看到函数的设计器视图，其中包含函数代码编辑器和其他配置选项。

1. 代码源 (Code source): 向下滚动到“代码源”部分。您会看到一个在线代码编辑器。

   • 对于 Node.js 运行时，默认的代码通常是这样的：

   javascript
exports.handler = async (event, context) => {
// TODO implement
const response = {
statusCode: 200,
body: JSON.stringify('Hello from Lambda!'),
};
return response;
};

   • 这个代码模板非常基础。exports.handler 是函数入口点。当 Lambda 被触发时，会调用这个 handler 函数。它接收两个参数：event (包含触发事件数据的对象) 和 context (包含运行时信息的对象)。

   • 函数需要返回一个响应对象。对于 API Gateway 触发的函数，响应对象需要遵循特定的格式，至少包含 statusCode 和 body。body 应该是字符串。

   • 我们将稍微修改代码，使其返回一个更通用的 “Hello, World” 消息，并演示如何从事件中获取信息（尽管我们的第一个版本不需要事件信息）。

   “`javascript
   // index.js (或者根据你的运行时和文件名)
   exports.handler = async (event, context) => {
   console.log(‘Received event:’, JSON.stringify(event, null, 2)); // 打印接收到的事件，用于调试

   // 构建响应对象
   const response = {
       statusCode: 200, // HTTP 状态码 200 表示成功
       headers: {
           "Content-Type": "application/json" // 告诉客户端响应是 JSON 格式
       },
       body: JSON.stringify({ // 将 JavaScript 对象转换为 JSON 字符串作为响应体
           message: 'Hello from your first AWS Lambda function!',
           input: event // 将接收到的事件也包含在响应中，方便查看
       }),
   };
   
   // 返回响应对象
   return response;
   

   };
   “`
   * 将上面的代码粘贴到代码编辑器中。

2. 保存代码: 点击编辑器上方的 “部署” (Deploy) 按钮来保存并部署您的代码更改。

3. 配置函数设置:

   • 在函数配置页面的上方选项卡中选择 “配置” (Configuration)。
   • 在左侧导航栏选择 “通用配置” (General configuration)。点击 “编辑” (Edit)。
   • 内存 (Memory): 对于这个简单的函数，默认的 128MB 内存是足够的。您可以稍后根据需要调整。
   • 超时 (Timeout): 默认的 3 秒对于 “Hello, World” 来说足够了。您可以将其增加到例如 30 秒，但请记住，函数执行时间越长，成本越高。对于长时间运行的任务，可能需要考虑其他服务或不同的架构。
   • 点击 “保存” (Save)。

步骤 4：测试 Lambda 函数（不带触发器）

在连接 API Gateway 之前，最好先在 Lambda 控制台内置的测试工具中测试函数是否正常工作。

1. 在代码源编辑器上方，点击 “测试” (Test) 按钮旁边的下拉箭头，选择 “配置测试事件” (Configure test event)。

2. 在配置测试事件页面：

   • 模板 (Template): 选择一个模板。对于测试一个没有特定事件结构的简单函数，您可以选择 hello-world 或 aws:proxy (如果想模拟 API Gateway 事件结构)。我们先使用 hello-world，它是一个空的 JSON {}。
   • 事件名称 (Event name): 输入一个名称，例如 MyTestEvent。
   • 事件 JSON (Event JSON): 默认是一个空的 JSON 对象 {}。您可以保留它。如果您想模拟一些输入，可以在这里输入 JSON。例如：{"key1": "value1"}。
   • 点击 “保存” (Save)。

3. 现在，点击页面顶部的 “测试” (Test) 按钮。

4. 您会在页面顶部看到“执行结果”。展开 “详细信息” (Details) 部分。
   • 您应该看到 Status: Succeeded (成功)。
   • 日志 (Logs): 在日志输出中，您应该能看到 console.log 打印的内容，包括接收到的事件。
   • 返回的响应 (Returned response): 您应该看到函数返回的 JSON 对象，例如：
     json
{
"statusCode": 200,
"headers": {
"Content-Type": "application/json"
},
"body": "{\"message\":\"Hello from your first AWS Lambda function!\",\"input\":{}}"
}
     注意 body 是一个包含 JSON 字符串的字符串。
   • 您还可以看到 Duration (执行时间)、Billed duration (计费时间)、Memory used (内存使用) 等信息。

这表明您的 Lambda 函数代码本身可以正常运行并返回预期的响应。

步骤 5：添加 API Gateway 触发器

现在，我们要让这个函数可以通过 HTTP 请求从互联网访问。我们将使用 API Gateway 来实现这一点。

1. 回到函数的 “设计器” (Designer) 视图页面。
2. 在左侧的 “添加触发器” (Add trigger) 面板中，点击触发器列表中的 “API Gateway”。

3. 在 API Gateway 配置部分：

   • API 创建 (API creation): 选择 “创建新的 API” (Create an API)。
   • API 类型 (API type): 对于简单的 HTTP Endpoint，推荐使用 HTTP API。它比 REST API 更简单、更快、更便宜。选择 HTTP API。
   • 安全 (Security): 对于我们的第一个简单的 “Hello, World” 应用，选择 “开放” (Open)。这意味着任何人都可以访问这个 API endpoint。在生产环境中，您需要配置更严格的安全措施，例如 IAM 授权、Lambda 授权程序或 Cognito 用户池。
   • 点击 “添加” (Add) 按钮。

4. API Gateway 触发器将被添加到您的函数。在设计器视图中，您会看到 API Gateway 图标连接到您的函数。

5. 向下滚动到“触发器”部分，展开您刚刚添加的 API Gateway 触发器。您将看到一个 API endpoint URL。这个 URL 就是您的无服务器应用的入口点。它通常是这样的格式：https://xxxxxxxxxx.execute-api.REGION.amazonaws.com/。

步骤 6：通过 API Gateway URL 测试应用

1. 复制 API Gateway 触发器详细信息中显示的 API endpoint URL。
2. 打开一个新的浏览器标签页，将复制的 URL 粘贴到地址栏并访问。

3. 您应该在浏览器中看到 Lambda 函数返回的响应。由于我们将响应的 Content-Type 设置为 application/json，并且 body 是 JSON 字符串，浏览器可能会直接显示格式化的 JSON，例如：

   json
{
"message": "Hello from your first AWS Lambda function!",
"input": {
"version": "2.0",
"routeKey": "ANY /",
"rawPath": "/",
"rawQueryString": "",
"headers": {
"accept": "text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/avif,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8,application/signed-exchange;v=b3;q=0.7",
"accept-encoding": "gzip, deflate, br",
"accept-language": "zh-CN,zh;q=0.9",
// ... 其他请求头 ...
},
// ... 其他事件字段 ...
}
}
   注意，这次 input 字段不再是空对象 {}，而是包含了 API Gateway 传递给 Lambda 函数的详细事件信息，例如请求头、路径、查询参数等。这验证了 API Gateway 成功触发了 Lambda 函数，并将请求信息传递了进来。

恭喜您！您已经成功构建并部署了您的第一个 AWS Lambda 无服务器应用，并通过 API Gateway 使其可以通过 HTTP 请求访问。

深入探索：Lambda 的更多能力

您的第一个 Lambda 函数只是一个起点。AWS Lambda 提供了许多其他功能和配置选项，可以帮助您构建更复杂、更强大的无服务器应用。

1. 其他触发器类型: 除了 API Gateway，Lambda 可以被各种 AWS 服务触发：

   • Amazon S3: 文件上传、删除等事件。
   • Amazon DynamoDB Streams / Kinesis: 实时处理数据流。
   • Amazon SQS: 从消息队列中消费消息。
   • Amazon SNS: 订阅通知。
   • CloudWatch Events/EventBridge: 定时任务（Cron Jobs）或响应其他 AWS 服务事件。
   • Step Functions: 作为工作流的一部分。
   • 等等。
     了解和使用这些触发器，可以让您的应用架构更加灵活和事件驱动。

2. Lambda 层 (Lambda Layers): 如果您的多个 Lambda 函数需要使用相同的代码库、依赖项或自定义运行时，您可以将这些共享组件打包成一个层。这样可以减小函数部署包的大小，并方便管理共享依赖。

3. 环境变量 (Environment Variables): 在配置选项中，您可以为函数设置环境变量。这是一种安全地存储和传递配置信息（如 API 密钥、数据库连接字符串、特性标志等）的好方法，避免将它们硬编码到代码中。

4. VPC 配置: 默认情况下，Lambda 函数在 AWS 内部网络中运行，无法直接访问您 VPC (Virtual Private Cloud) 内的私有资源（如私有子网中的 RDS 数据库、ElastiCache 集群等）。如果您的函数需要访问这些资源，您需要将函数配置到您的 VPC 中。这会增加一些配置复杂性，并且可能会影响冷启动时间。

5. 监控和日志记录: Lambda 与 Amazon CloudWatch 集成，提供详细的监控指标（如调用次数、错误率、延迟、并发使用等）和日志记录。在 CloudWatch Logs 中，您可以查看函数的 console.log 输出和其他运行时日志，这对于调试和故障排除至关重要。在 Lambda 控制台的函数页面，选择 “监控” (Monitor) 选项卡，可以方便地跳转到 CloudWatch 查看相关信息。

6. 错误处理和重试: Lambda 支持配置重试行为，以处理函数执行失败的情况。对于异步调用（如 SQS, S3, EventBridge 触发），Lambda 会自动重试。对于同步调用（如 API Gateway），重试通常由客户端或触发服务处理。您还可以配置死信队列 (Dead Letter Queue – DLQ)，将未能成功处理的事件发送到 SQS 队列或 SNS 主题进行进一步处理或分析。

7. 性能优化: 影响 Lambda 函数性能的关键因素包括：

   • 冷启动 (Cold Starts): 第一次调用函数或长时间未被调用后再次调用时，Lambda 需要创建新的执行环境，这会引入一些延迟。选择合适的内存大小（通常更大的内存可以减少冷启动时间，因为分配了更多的 CPU 资源）、使用 Provisioned Concurrency (预置并发) 或保持函数“温暖”可以缓解冷启动问题。
   • 内存配置: 内存大小直接影响 CPU 分配。测试不同内存配置对函数执行时间和成本的影响，找到最佳平衡点。
   • 代码效率: 优化函数代码，减少不必要的计算和外部调用。
   • 依赖项: 减少函数包中的依赖项数量和大小。

8. 成本管理: Lambda 的成本主要取决于请求次数和执行时间。通过优化代码、配置合适的内存和超时时间、监控使用情况，可以有效地管理成本。AWS Free Tier 提供了每月大量的免费请求和计算时间，对于学习和开发阶段来说非常慷害。

超越控制台：基础设施即代码 (IaC)

虽然使用 AWS 控制台创建和管理 Lambda 函数对于入门学习非常方便，但在实际开发中，特别是有多个函数和相关资源（如 API Gateway, DynamoDB 表, SQS 队列等）时，手动操作控制台会变得效率低下且容易出错。

推荐使用基础设施即代码 (IaC) 工具来管理您的无服务器应用，例如：

• AWS Serverless Application Model (AWS SAM): 是 AWS 官方提供的工具，用于构建无服务器应用。它扩展了 AWS CloudFormation，提供了简洁的语法来定义无服务器资源。
• Serverless Framework: 一个流行的第三方无服务器应用框架，支持多种云服务提供商，包括 AWS。它提供了强大的命令行工具和插件生态系统。
• AWS CloudFormation / Terraform: 更通用的 IaC 工具，也可以用于定义和部署 Lambda 函数及相关资源，但语法可能不如 SAM 或 Serverless Framework 专注于无服务器。

使用 IaC 可以将您的应用基础设施版本化、自动化部署，并轻松在不同环境（开发、测试、生产）之间复制。

无服务器的考量与挑战

尽管无服务器提供了诸多优势，但也并非没有需要考虑的方面：

• 冷启动: 对于对延迟要求极高的应用（如某些交互式 API），冷启动可能是一个挑战。可以通过预置并发等方式缓解，但这会增加成本。
• 最大执行时间限制: Lambda 函数的最长执行时间是 15 分钟。对于长时间运行或计算密集型任务，可能需要拆分成多个函数或考虑其他计算服务（如 Fargate, EC2）。
• 调试和故障排除: 在分布式无服务器架构中，调试问题可能比传统的单体应用更复杂，因为请求会流经多个服务（API Gateway -> Lambda -> DynamoDB -> SQS 等）。需要依赖 CloudWatch Logs、AWS X-Ray (分布式追踪服务) 等工具来理解请求流和定位问题。
• 状态管理: Lambda 函数是无状态的。如果您的应用需要维护状态，您需要使用外部服务来存储状态，例如 DynamoDB, RDS, S3, ElastiCache 等。
• 供应商锁定: 严重依赖某个云服务提供商的特定无服务器服务（如 Lambda）可能会增加迁移到其他云平台的难度。

尽管存在这些挑战，但对于许多用例而言，无服务器架构带来的运维简化、成本效益和弹性伸缩能力是巨大的优势。

结论

恭喜您完成了 AWS Lambda 的快速入门之旅！您已经成功创建、配置、部署并测试了您的第一个无服务器函数，并将其与 API Gateway 集成，使其成为一个可访问的 HTTP 端点。

通过这个简单的 “Hello, World” 示例，您已经掌握了 Lambda 的基本工作原理和核心概念。这只是无服务器世界的一个开端。Lambda 强大的事件驱动能力使其能够成为构建各种现代化应用的基石，包括 Web 后端、数据处理管道、自动化任务、聊天机器人等等。

现在，您可以尝试修改您的函数代码，使其执行更复杂的逻辑；探索连接其他 AWS 服务作为触发器或依赖项；或者开始使用 AWS SAM 或 Serverless Framework 来更有效地管理您的无服务器项目。

无服务器计算代表了一种未来的应用构建范式。通过拥抱 AWS Lambda，您可以更专注于创新，更快地将想法转化为可工作的应用，并将宝贵的资源从繁琐的基础设施管理中解放出来。不断学习和实践，您将能够充分利用无服务器的强大能力，构建出弹性、可伸缩且经济高效的云原生应用。

祝您在无服务器的旅程中一切顺利！

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