Ekonomika serverless řešení: využití skutečného obchodního potenciálu.

Serverless architektura a infrastruktura se stala mocným nástrojem pro organizace, které usilují o škálovatelnost, snížení provozní režie a efektivní alokaci zdrojů. Společnost Amazon Web Services (AWS), lídr v oblasti cloudových technologií, nabízí robustní serverless služby, které se ukázaly jako transformační pro řadu odvětví, zejména pro e-commerce. Nicméně názor, že serverless je drahá alternativa, vyvolává v poslední době u některých organizací obavy.

V tomto článku se zabýváme ekonomikou serverless služeb AWS, zkoumáme potenciální faktory, které stojí za domnělou vysokou cenou, a osvětlujeme, jak mohou organizace efektivně optimalizovat své serverless workloady s ohledem na nákladovou efektivitu.

Demystifikace serverless nákladů: objektivní důvody a mylné představy.

Důvodů, proč některé organizace vnímají své serverless workloady na AWS jako nákladné, může být několik, a to jak na základě objektivních faktů, tak na základě nesprávných představ.

Objektivní důvody:.

1. Vysoký objem provozu: vysoký objem požadavků může mít za následek značné náklady. Při účinné správě je však serverless pay-per-use model obecně nákladově efektivnější než udržování vlastních serverů pro špičkové zatížení, které navíc vyžadují odhad kapacit dopředu a jejichž limity jsou pevně dány, tudíž jsou zdrojem trvalých fixních nákladů bez přímého vztahu k aktuálním příjmům společnosti.

2. Složitá workflow: složité neoptimalizované systémy a procesy zahrnující více funkcí, služeb a přenosů dat mohou zvýšit náklady.

3. Neefektivní kód: výkon a efektivita jsou kritické. Dlouhá doba provádění nebo zbytečné využívání paměti zvyšují náklady.

Nepřesné představy:

1. Nepochopení celkových nákladů na vlastnictví (TCO): náklady na vlastnictví jsou pouze částí příběhu. Je třeba vzít v úvahu snížené náklady na údržbu serverů, infrastrukturu a zaměstnance, které serverless architektura přináší.

2. Špatná architektonická rozhodnutí: pokusy o přímý přechod stávajících aplikací na serverless bez jejich přepracování pro paradigma serverless mohou vést k neefektivitě a vysokým nákladům.

3. Nadměrné rezervy: nadměrné rezervování zdrojů vede k vysokým nákladům.

4. Zanedbávání studeného startu: aplikace, které nejsou optimalizovány pro studené starty, mohou vést k vyšší latenci a vyšším nákladům.

5. Zanedbání nákladů na přenos dat: náklady na přenos dat, zejména při přenosu dat z AWS, se mohou nasčítat.

6. Nedostatečné sledování a optimalizace nákladů: průběžné monitorování a optimalizace jsou pro nákladově efektivní serverless provoz zásadní.

Pochopení nákladů serverless řešení: klíčové metriky

Sledování technických metrik souvisejících s náklady v serverless architektuře je zásadní pro zajištění její efektivity. Prozkoumejme některé kritické ukazatele:

1. Náklady na vykonání funkce: odráží náklady na každé vyvolání vaší serverless funkce.

2. Využití paměti: ovlivňuje náklady, protože společnost AWS účtuje podle přidělené paměti.

3. Čas potřebný k vykonání: čím déle funkce běží, tím vyšší jsou náklady.

4. Nadměrná míra paralelního zpracování: může vést ke zvýšení nákladů a potenciálnímu throttlingu.

5. Nevyužité zdroje: nečinné prostředky znamenají zbytečně vynaložené prostředky.

6. Míra selhání: náklady na neúspěšná (chybová) provedení se v průběhu času sčítají.

7. Časy studeného startu: doba inicializace pro první volání funkce nebo po období nečinnosti může zvýšit náklady.

8. Náklady na datové přenosy: často přehlížené, ale tvoří nedílnou součást celkových nákladů.

Sledování a optimalizace těchto ukazatelů vyžaduje průběžnou strategii, která zahrnuje nástroje, jako je AWS CloudWatch, AWS X-Ray, atp. pro sledování, debugging a včasné upozornění.

Představme si dva různé scénáře - první neoptimalizovaný a vnímaný jako nákladný a druhý s pečlivě průběžně optimalizovanou architekturou.

Scénář 1 - neoptimalizovaná serverless architektura:

• Náklady na provedení funkce: 0,0002 USD
• Využití paměti: 70%
• Doba provádění: 800 ms
• Využití paralelníh běhu: 800
• Nečinné zdroje: 30%
• Míra chybovosti: 5%
• Časy studeného startu: 800 ms
• Náklady na přenos dat: 0,15 USD/GB

Tyto hodnoty můžeme dosadit do našeho vzorce pro Serverless Efficiency Index (SEI):

SEI = α (1 / Cost_per_Function_Execution) + β Memory_Utilization + γ (1 / Execution_Time) + δ (1 / Concurrency_Usage) - ε Idle_Resources - ζ Error_Rates - η Cold_Start_Times - θ Data_Transfer_Costs

SEI = 0,2 (1 / 0,0002) + 0,15 70 + 0,15 (1 / 800) + 0,1 (1 / 800) - 0,1 30 - 0,1 5 - 0,1 800 - 0,1 0,15

Neoptimalizované skóre SEI ≈ 3557

Scénář 2 - optimalizovaná serverless architektura:

• Náklady na provedení funkce: 0,0001 USD
• Využití paměti: 85 %
• Doba provádění: 400 ms
• Využití paralelního běhu: 500
• Nečinné prostředky: 15%
• Míra chybovosti: 1%
• Časy studeného startu: 400 ms
• Náklady na přenos dat: 0,08 USD/GB

Nyní tyto hodnoty dosadíme do našeho vzorce SEI:

SEI = 0,2 (1 / 0,0001) + 0,15 85 + 0,15 (1 / 400) + 0,1 (1 / 500) - 0,1 15 - 0,1 1 - 0,1 400 - 0,1 0,08

Optimalizované skóre SEI ≈ 13032

V tomto příkladu má optimalizované serverless řešení vyšší skóre SEI, což svědčí o lepší efektivitě. Jak je vidět, různá zlepšení ve využití paměti, době provádění, nákladech na provedení funkce, efektivnější využití paralelního zpracování, nečinných zdrojů, míry chybovosti, době studeného startu a nákladech na přenos dat mohou vést k podstatnému zvýšení efektivity serverless řešení, která je odměněna  nižšími průměrnými náklady na transakci a redukovanou výší celkových nákladů (v tomto případě potenciálně desítky procent).

Nezapomeňte prosím, že se jedná o zjednodušený model a reálné situace mohou vyžadovat složitější posouzení, ale slouží jako srovnávací nástroj na vysoké úrovni.

V tabulce níže ilustrujeme obchodní dopady serverless řešení. Lze obecně konstatovat, že čím méně je zátěž infrastruktury předvídatelná a zároveň čím vyšší je počet obchodních transakcí, které musí systém zpracovat, tím výrazněji se serverless architektura ukazuje jako vítězné řešení.

Faktory	Monolitická architektura	Privátní infrastruktura + Kubernetes	Veřejný cloud + Serverless
Náklady na transakci	Vysoké - Fixní náklady na infrastrukturu znamenají, že náklady na jednu transakci zůstávají vysoké, zejména v obdobích nízké poptávky.	Nejvyšší - Kontejnerizace potenciálně snižuje některé náklady na infrastrukturu, ale Kubernetes s sebou přináš značné dodatečné režijní náklady na správu a orchestraci u fixní privátní infrastruktury, která vylučuje pay-per-use.	Nejnižší - Cenový model "Pay-per-use" zajišťuje, že se náklady škálují s poptávkou, což vede k nízkým nákladům na transakci zejména v obdobích nízké poptávky.
Připravenost na kolísání poptávky	Nízká - Monolitické architektury se potýkají s vysokou variabilitou poptávky. Škálování může být pomalé a nákladné a během období nízké poptávky je velká část rezervované kapacity promarněna.	Dobrá - Kubernetes dokáže automaticky škálovat aplikace na základě poptávky, ale infrastrukturu je stále třeba rezervovat a spravovat. Náklady mohou být v obdobích nízké poptávky vyšší kvůli nevyužitým zdrojům.	Výborná - Serverless si výborně poradí s kolísající poptávkou, automaticky okamžitě škáluje nahoru nebo dolů a zajišťuje, že zdroje nikdy nepřijdou nazmar.
Náklady na správu rozsáhlé infrastruktury	Vysoké - Vyžaduje vyhrazený personál pro správu, údržbu a škálování serverů.	Střední - Kubernetes sice některé úlohy automatizuje, ale stále vyžaduje specializované znalosti pro nastavení, údržbu a správu clusteru.	Minimální - Není nutná žádná správa serverů. Veškerou správu infrastruktury zajišťuje poskytovatel cloudu.
Škálovatelnost infrastruktury	Omezená - Škálování nad určitou mez vyžaduje významné změny infrastruktury, které mohou být časově i finančně náročné.	Dobrá - Kubernetes je navržen pro škálovatelnost, ale stále je omezena dostupnou infrastrukturou. Škálování nad určitou mez může vyžadovat dodatečné rezervy.	Neomezená - Serverless může škálovat téměř okamžitě, aby zvládl jakoukoli úroveň poptávky bez jakéhokoli předběžného provisioningu, což je ideální pro scénáře s velkými nárůsty provozu.
Zákaznická zkušenost	Negativní - Riziko pomalého výkonu nebo výpadků během vysoké poptávky může vést ke špatným zkušenostem zákazníků.	Dobrá - Lepší škálovatelnost může zlepšit zákaznickou zkušenost během vysoké poptávky, ale složitost správy Kubernetes může stále představovat riziko.	Výborná - Okamžitá škálovatelnost a vysoká dostupnost serverless infrastruktury zajišťuje trvale dobrou zákaznickou zkušenost.
Riziko odlivu zákazníků	Vysoké - Špatná zákaznická zkušenost během špičkové poptávky může vést ke zvýšenému odlivu zákazníků.	Střední - Lepší škálovatelnost snižuje riziko odchodu zákazníků, ale ne tolik jako serverless.	Nízké - Vynikající zákaznická zkušenost a schopnost zvládat špičkovou poptávku výrazně snižují riziko odlivu zákazníků.
Náklady na získání zákazníka	Vysoké - Špatná zákaznická zkušenost může vést k vyšším nákladům na získání zákazníka kvůli nižší míře konverze a negativním zákaznickým hodnocením služby jako celku.	Střední - Lepší zákaznická zkušenost může snížit akviziční náklady, ale složitost a potenciální problémy s Kubernetes to mohou do určité míry kompenzovat.	Nízké - Vynikající zákaznická zkušenost v kombinaci se schopností rychle inovovat a nasazovat nové funkce díky nízké provozní režii může výrazně snížit akviziční náklady.
Riziko ztráty reputace	Vysoké - Výpadky nebo špatný výkon, zejména při vysoké poptávce, mohou vážně poškodit reputaci.	Střední - Ačkoli Kubernetes snižuje riziko ve srovnání s monolitickým systémem, potenciální problémy způsobené složitostí správy Kubernetes mohou stále představovat reputační riziko.	Nízké - Vysoká dostupnost a vynikající výkon serverless infrastruktury minimalizují reputační riziko.

Z této tabulky je zřejmé, že serverless architektury mohou poskytnout významné výhody v oblasti nákladů a škálovatelnosti, zejména pro e-commerce firmy s velmi kolísavou poptávkou. Tím, že eliminuje potřebu správy infrastruktury a nabízí skutečný model pay per use, umožňuje serverless těmto podnikům optimalizovat náklady a efektivně zvládat prudké nárůsty provozu bez nutnosti předběžného rezervování výkonu.

Je důležité si uvědomit, že různé architektury jsou vhodné pro různé typy zákazníků, podniků, aplikací a potřeb. Zde je stručný přehled:

1. Monolitická architektura

   • Ideální zákazník/podnik: Malé až středně velké podniky s jednoduchými aplikacemi a relativně stabilní a předvídatelnou poptávkou. Patří sem organizace, které teprve začínají svou cestu digitální transformace a adopce cloudu.
   • Typ aplikace: Interní systémy, starší aplikace nebo jednoduché webové aplikace.
   • Kolísání a objem poptávky: Nízká variabilita a objem. Poptávka je předvídatelná a nedochází u ní k náhlým výkyvům.

2. Samostatně spravovaný Kubernetes.

   • Ideální zákazník/firma: Střední až velké podniky, které potřebují flexibilitu kontejnerů a mikroslužeb, ale jsou ochotny investovat do odborných znalostí a zdrojů potřebných ke správě infrastruktury Kubernetes.
   • Typ aplikace: Komplexní webové aplikace, architektury založené na mikroslužbách a aplikace, které vyžadují značné přizpůsobení a kontrolu.
   • Kolísání a objem poptávky: Mírná fluktuace a objem. Může docházet k občasným výkyvům poptávky a celkový objem transakcí je vyšší ve srovnání s menšími aplikacemi.

3. Serverless architektura a infrastruktura

   • Ideální zákazník/společnost: Podniky všech velikostí, které potřebují vytvářet složité, škálovatelné aplikace bez režijních nákladů na správu infrastruktury. Může se jednat jak o začínající firmy uvádějící na trh nové produkty, tak o velké podniky, které chtějí rychle inovovat.
   • Typ aplikace: Vysoce škálovatelné webové aplikace, zpracování souborů v reálném čase, pipeline pro transformaci dat, API, architektury založené na mikroslužbách a aplikace s nepředvídatelnými vzorci poptávky.
   • Kolísání a objem poptávky: Vysoká variabilita a objem. Aplikace zažívá časté výkyvy v poptávce nebo má vysoký objem transakcí, které by využily možnosti automatického škálování serverless aplikací.

Jedná o zobecněné scénáře a skutečná nejlepší volba může záviset na mnoha dalších faktorech, včetně stávajících dovedností týmu, požadavcích na zabezpečení a dodržování předpisů, rozpočtu a dalších.

Je dobré si také připomenout, že serverless infrastruktura má své výhody, pokud jde o provozní aspekty, spolehlivost a podporu.

Kvalita IT provozu: Díky serverless architektuře podniky fakticky outsourcují významnou část svého IT provozu na odborníky, kteří se na tyto úkoly specializují. To v drtivé většině případů vede k mnohem vyšší míře kvality IT provozu ve srovnání s interním týmem, který se snaží vše zvládnout sám.

SLA: Přední poskytovatelé cloudových služeb, jako je například AWS, nabízejí závazné smlouvy o úrovni poskytovaných služeb (SLA), které zaručují vysokou dostupnost a výkon. Tyto SLA poskytují podnikům jistotu, že jejich aplikace budou stále v provozu a budou optimálně fungovat, čímž se snižuje riziko výpadků, které mohou poškodit jejich pověst a hospodářský výsledek.

Podpora: Zákazníci používající serverless infrastrukturu mohou těžit z komplexní podpory poskytované poskytovatelem cloudu. Tato podpora často zahrnuje jak technickou pomoc, tak přístup k široké škále zdrojů a osvědčených postupů, které jim pomohou maximalizovat hodnotu jejich serverless aplikací.

Vysoká dostupnost (HA): Serverless technologie jsou navrženy pro vysokou dostupnost. Dokážou automaticky zvládnout failovery, aby zajistily, že aplikace budou vždy dostupné a budou reagovat. To je významná výhoda oproti samostatně spravovaným systémům, které k dosažení podobné úrovně dostupnosti vyžadují velké úsilí a odborné znalosti.

Škálovatelnost: Serverless architektury mohou škálovat téměř okamžitě, aby vyhověly poptávce, zatímco škálování samostatně spravované infrastruktury vyžaduje dodatečné rezervy, konfiguraci a zdroje, což může zpozdit reakci na prudké nárůsty poptávky.

Bezpečnost: Poskytovatelé cloudu mají specializované bezpečnostní týmy, které neustále monitorují a zmírňují hrozby, což poskytuje další vrstvu zabezpečení, které jednotlivé společnosti těžko dosáhnou.

Serverless computing může být pro podniky velmi nákladově efektivním řešením, pokud se k němu přistupuje správně. Vyžaduje to změnu myšlení, abyste pochopili nuance nákladů serverless, průběžného monitorování a optimalizace. Místo toho, aby byl vnímán jako přítěž, by měl být při efektivním využití uznán jako mocný nástroj digitální transformace. Nepochopení požadavků může vést k vnímání vysokých nákladů, ale se znalostmi a strategickým plánováním mohou organizace využít skutečný potenciál serverless computingu.

Lukáš Benda

Certifikovaný AWS solutions architekt cloudových řešení s více než 20 lety praxe v oblasti podnikového softwaru. Specializuji se na navrhování robustních, serverless systémů a modernizaci podnikových architektur. Pojďme podpořit růst vašeho podnikání pomocí inovativních cloudových řešení.

Zajímá vás transformace vašeho podnikání pomocí cloudu? Ozvěte se a probereme, jak můžeme spolupracovat.

📞: 775 491 827

📧: lukas.benda@boldpivot.cz

LinkedIn: https://www.linkedin.com/in/luke-ben/