Introduction à l'Architecture Serverless : Concepts et Fondamentaux

1. Qu'est-ce que l'architecture Serverless?

L'architecture serverless, ou sans serveur, est un modèle de conception et de déploiement d'applications où les développeurs peuvent se concentrer sur l'écriture du code sans se soucier de la gestion de l'infrastructure.

1.1 Définition de Serverless

Serverless, en français "sans serveur", ne signifie pas qu'il n'y a pas de serveur, mais plutôt que la gestion et l'administration de ces serveurs ne sont plus une tâche qui incombe aux développeurs. Dans l'architecture serverless, le fournisseur de services cloud est responsable de la gestion de l'infrastructure, ce qui permet aux développeurs de se concentrer uniquement sur leurs codes et leurs logiques métier.

Un exemple de plateforme Serverless est AWS Lambda, de Amazon Web Services, où les développeurs peuvent déployer leurs applications sans se soucier de la configuration et gestion de serveurs[^1^].

AWS Lambda – Service de calcul sans serveur

1.2 Différence entre Serverless et d'autres architectures

La différence majeure entre Serverless et d'autres architectures réside dans l'élasticité et l'automatisation.

Dans le modèle d'un serveur traditionnel, le développeur doit spécifier le matériel nécessaire, installer et configurer le système d'exploitation, le réseau, puis déployer l'application. Avec Serverless, toutes ces étapes sont automatisées et l'application peut être redimensionnée automatiquement en fonction de la demande.

Pour contrasté le modèle Serverless avec d'autres stratégies, voici un tableau comparatif :

Modèle	Gestion des serveurs	Mise à l'échelle	Coût
Serverless	Automatique	Automatique	Payez uniquement pour le temps de calcul utilisé
IaaS (Infrastructure as a Service)	Manuelle	Automatique avec configuration	Payez pour le temps de disponibilité des ressources allouées
PaaS (Platform as a Service)	Manuelle	Automatique	Payez pour le temps de disponibilité des ressources allouées

1.3 Types de services Serverless

Il existe deux types principaux de services serverless:

1. FaaS (Function as a Service): Permet à l'application de fonctionner dans un état sans serveur. L'application est divisée en petites fonctions indépendantes qui s'exécutent uniquement lorsque nécessaire. Exemples de services FaaS incluent AWS Lambda, Google Cloud Functions et Azure Functions.

2. BaaS (Backend as a Service): Offre une interface RESTful ou GraphQL aux développeurs pour interagir avec des bases de données et d'autres services backend sans avoir à gérer leurs propres serveurs backend. Exemples de services BaaS incluent Firebase, AWS Amplify et Parse.

Il est à noter que bien que ces services offrent une flexibilité et une rentabilité accrues, ils présentent également des défis en matière de sécurité, de surveillance et de latence. Il est donc essentiel de comprendre ces compromis avant de s'engager dans une architecture serverless.

2. Avantages et inconvénients de l'architecture Serverless

L'architecture Serverless offre plusieurs avantages, mais comme toute technologie, elle comporte aussi des inconvénients. Comprendre ces points permet aux organisations de faire un choix éclairé sur l'utilisation de cette technologie pour leurs besoins spécifiques.

2.1 Avantages de Serverless

1. Rapidité de mise en oeuvre: Avec Serverless, le temps nécessaire pour mettre en place l'infrastructure est réduit, ce qui permet aux développeurs de se concentrer sur le code de l'application.

2. Mise à l'échelle automatique: Avec Serverless, il n'y a pas besoin de configurer les serveurs pour gérer les charges de travail élevées ou basses. Le fournisseur de services cloud s'occupe de l'évolution automatique de l'infrastructure en fonction de la demande.

3. Coût réduit: Vous n'avez pas à payer pour le temps d'inactivité. Vous ne payez que pour l'exécution de votre code et n'avez pas à vous soucier de la surutilisation ou de la sous-utilisation des ressources.

4. Productivité accrue: Dans une architecture Serverless, les développeurs n'ont pas besoin de gérer les serveurs, ce qui signifie qu'ils peuvent se concentrer sur le développement de l'application elle-même.

5. Haute disponibilité: Les fournisseurs de services cloud offrent une grande disponibilité et un plan de reprise après sinistre pour s'assurer que vos applications sont toujours disponibles.

2.2 Inconvénients de Serverless

Malgré ses nombreux avantages, Serverless présente également certains inconvénients, dont il faut être conscient.

1. Latence: Comme le serveur doit démarrer chaque fois qu'une fonction est appelée, cela peut entraîner un délai, également connu sous le nom de démarrage à froid.

2. Limitations du fournisseur: Chaque fournisseur Serverless a ses propres limitations. Par exemple, AWS Lambda a une limite de temps d'exécution maximale de 15 minutes.

3. Complexité de la surveillance et du débogage: Le débogage et la surveillance des applications Serverless peuvent être plus difficiles en raison de leur nature éphémère.

4. Problèmes de sécurité: Comme vous confiez la gestion de l'infrastructure à un fournisseur tierce, cela peut entraîner des problèmes de sécurité.

2.3 Cas d'utilisation de Serverless

Voici quelques cas d'utilisation courants de l'architecture Serverless:

1. Les microservices: L'architecture serverless se prête bien à la construction de microservices, où chaque fonction peut être développée, déployée et gérée indépendamment.

2. Les API RESTful: Avec Serverless, vous pouvez rapidement développer et déployer des API RESTful sans gérer les serveurs.

3. Les applications en temps réel: Serverless est parfait pour les applications en temps réel, comme les chats en direct, où le nombre d'utilisateurs peut augmenter et diminuer rapidement.

4. Le traitement des données: Serverless peut être utilisé pour traiter de grandes quantités de données, comme l'analyse des logs ou le traitement des données en temps réel.

Note: Bien que Serverless offre une grande flexibilité et de nombreux avantages, il ne convient pas à toutes les applications. Il est important de comprendre les nuances de l'architecture Serverless avant de la choisir pour votre projet.

3. Principes fondamentaux de l'architecture Serverless

L'architecture Serverless repose sur plusieurs principes fondamentaux qui la différencient de l'architecture traditionnelle basée sur des serveurs. Ces principes fondamentaux guident la manière dont les applications sont développées, déployées et gérées dans une architecture Serverless.

3.1 Fonctionnalités des services Serverless

Les services Serverless offrent un certain nombre de fonctionnalités qui facilitent le développement d'applications. Celles-ci comprennent :

• Absence de gestion de serveur: Dans une architecture Serverless, les développeurs ne sont pas responsables de la gestion de l'infrastructure de serveur. Ce sera le fournisseur du service cloud (par exemple, AWS, Google Cloud) qui gérera la configuration, la maintenance et la mise à l'échelle de l'infrastructure.

• Facturation à l'utilisation: Avec les services Serverless, vous payez uniquement pour ce que vous utilisez. Par exemple, si vous utilisez AWS Lambda, vous êtes facturé chaque fois que votre fonction est exécutée et non pas pour le temps d'inactivité.

• Automatisation de la mise à l'échelle: Un autre avantage des services Serverless est leur capacité à se mettre automatiquement à l'échelle en fonction de la demande. Cela signifie que si la demande augmente, le fournisseur de services Serverless allouera automatiquement plus de ressources pour gérer le trafic supplémentaire.

3.2 Gestion de la scalabilité avec Serverless

Dans une architecture Serverless, la mise à l'échelle peut être gérée de manière dynamique et en temps réel en fonction de la demande. Le fournisseur de services cloud prend en charge la tâche de surveiller la demande et de mettre à échelle les ressources en conséquence.

Cela signifie que vous n'avez pas à vous soucier de prévoir le trafic ou de gérer une capacité excessive. Au lieu de cela, vous pouvez vous concentrer sur la création de valeur pour votre application en sachant que votre fournisseur de services gère la mise à l'échelle automatiquement.

Cependant, il convient de noter que bien que la mise à échelle automatique puisse sembler attractive, elle peut également entraîner des coûts imprévus si la demande pour votre application augmente soudainement.

3.3 Coût des ressources Serverless

L'un des principaux avantages de l'architecture Serverless réside dans son modèle de tarification efficace. Plutôt que de payer pour des serveurs inactifs, vous payez uniquement pour le temps pendant lequel votre code s'exécute.

Cela signifie que le coût de l'infrastructure dans une architecture Serverless est directement lié à l'utilisation réelle de l'application. Si personne n'utilise votre application, vous ne payez rien.

Il est important de noter cependant que bien que le modèle de tarification à l'utilisation puisse sembler rentable, les coûts peuvent rapidement augmenter avec l'augmentation du trafic ou l'augmentation des demandes de traitement des données.

Il est donc important de surveiller régulièrement l'utilisation et les coûts pour éviter tout dépassement de budget. Activer une alerte pour être prévenu lorsque le coût dépassé un certain seuil peut être une bonne pratique[^2^].

Suivi des coûts avec AWS Budgets

4. Comment construire une application Serverless?

La construction d'une application Serverless comprend plusieurs étapes, notamment le choix de la plate-forme de service cloud, la conception de l'architecture Serverless, et l'implémentation de microservices avec Serverless.

4.1 Choix de la plate-forme de service Cloud

La première étape consiste à choisir une plate-forme de service cloud pour héberger votre application Serverless. Il existe plusieurs fournisseurs de cloud qui offrent des services Serverless, y compris AWS, Google Cloud et Azure. Chacun de ces fournisseurs offre une gamme différente de services et des modèles de tarification variés.

Afin de choisir la bonne plate-forme pour votre application, vous devriez examiner les critères suivants:

• Évolutivité: La plate-forme doit être capable de gérer une croissance considérable de votre application.
• Latence: Considérez la latence de la plate-forme, en particulier si vous créez une application en temps réel.
• Coût: Examinez le modèle de tarification de chaque fournisseur. Les coûts peuvent varier en fonction de nombreux facteurs, tels que la quantité de données stockées, le nombre de requêtes, le temps de calcul utilisé, etc.
• Services offerts: Assurez-vous que le fournisseur de services cloud offre tous les services dont vous avez besoin pour votre application.

4.2 Conception d'une architecture Serverless

Une fois que vous avez choisi un fournisseur de services cloud, la prochaine étape consiste à concevoir votre architecture Serverless. Voici quelques points à considérer lors de la conception de votre architecture Serverless:

• Découplage: En Serverless, votre application doit être découplée en petites fonctions indépendantes qui peuvent évoluer et échouer de manière indépendante. Chaque fonction doit avoir une responsabilité unique (principe de responsabilité unique).

• Gestion de l'état: Les fonctions Serverless sont sans état. Cela signifie qu'elles ne conservent pas d'informations sur l'état entre les demandes. Vous devrez concevoir votre application pour gérer l'état d'une autre manière, peut-être en utilisant une base de données ou un service de stockage.

• Evénements déclencheurs: Les fonctions Serverless sont déclenchées par des événements. Ces événements peuvent provenir de différentes sources, comme une requête HTTP, un message dans une file d'attente, une modification dans une base de données, etc.

• Gestion des erreurs: Vous devez prévoir comment votre application Serverless gèrera les erreurs. Cela peut inclure le redémarrage automatique de fonctions défaillantes et la mise en file d'attente de demandes pour les traiter ultérieurement.

4.3 Implémentation de microservices avec Serverless

L'une des utilisations les plus courantes de Serverless est la mise en œuvre de microservices. Avec Serverless, chaque microservice peut être une fonction, qui est déployée, mise à l'échelle, et facturée indépendamment.

Pour mettre en œuvre des microservices avec Serverless, vous devrez concevoir chacun de vos microservices comme une fonction Serverless indépendante. Chaque fonction devrait avoir une responsabilité unique et être capable d'exécuter une tâche distincte.

Ensuite, chaque microservice sera déclenché par un événement spécifique, comme une requête HTTP, un changement dans une base de données, etc. Au besoin, chaque microservice peut interagir avec d'autres composants de votre système, tels qu'une base de données ou une file d'attente de messages.

Le plus important est de garantir que chaque microservice est conçu pour être indépendant, afin qu'il puisse évoluer et échouer de manière autonome sans affecter les autres parties du système.

AWS Well-Architected Serverless Lens

5. Sécurité dans une architecture Serverless

La sécurité joue un rôle crucial dans toute architecture de système informatique, et l'architecture Serverless ne fait pas exception. En déployant des applications sur une infrastructure administrée par un tiers, les développeurs doivent avoir une compréhension claire des mécanismes de sécurité mis en place par les fournisseurs de services cloud.

5.1 Considérations de sécurité en Serverless

Voici quelques aspects de la sécurité que vous devriez considérer lors de la conception de votre architecture Serverless :

• Isolation des fonctions: Dans une architecture Serverless, chaque fonction fonctionne de manière indépendante. Cela réduit le risque de compromission de tout le système si un attaquant parvient à exploiter une seule fonction.

• Gestion des identités et des accès: Dans Serverless, vous devez gérer qui peut exécuter vos fonctions et quels services vos fonctions peuvent appeler. Cela nécessite une gestion rigoureuse des identités et des accès, par exemple en utilisant AWS Identity and Access Management (IAM) avec AWS Lambda.

• Protection des données: Alors que les données sont transmises, traitées et stockées, elles doivent être protégées à chaque étape. Cela peut inclure le chiffrement des données en transit et au repos, ainsi que la gestion sécurisée des clés de chiffrement.

• Surveillance et alerte: Une surveillance efficace peut vous aider à détecter rapidement toute activité suspecte dans votre application. Cela peut inclure la surveillance des journaux d'audit et la configuration des alertes pour les activités suspectes.

• Gestion des vulnérabilités: Vous devez maintenir une connaissance et une gestion actives des vulnérabilités potentielles dans votre code et dans toutes les dépendances que vous utilisez.

5.2 Règles et pratiques de sécurité dans le Cloud

Pour assurer la sécurité de votre application Serverless, voici quelques meilleures pratiques à suivre :

• Principe du moindre privilège: Accordez à vos fonctions Serverless uniquement les permissions dont elles ont besoin pour s'exécuter. Cela réduit la surface d'attaque disponible pour les acteurs malveillants.

• Mise à jour régulière: Assurez-vous que vos fonctions Serverless, ainsi que toutes leurs dépendances, sont régulièrement mises à jour pour corriger les vulnérabilités de sécurité potentielles.

• Isolation: Isoler vos fonctions et vos ressources peut aider à limiter l'impact d'une violation de sécurité. Par exemple, vous pouvez utiliser des comptes AWS distincts pour différents environnements et projets.

• Chiffrement des données: Chiffrez toujours les données sensibles, à la fois en transit et au repos. Le service Key Management Service (KMS) proposé par AWS peut être utilisé pour gérer le chiffrement et le déchiffrement des données[^6^].

Souvenez-vous, la sécurité est un aspect crucial de toute architecture logicielle. Prenez le temps nécessaire pour comprendre et mettre en œuvre des pratiques de sécurité efficaces afin de protéger votre application des menaces potentielles.

• AWS IAM
• AWS KMS

6. Best Practices et conseils pour adopter Serverless

L'adoption de l'architecture Serverless pour vos applications peut sembler un défi de taille, en particulier pour les équipes habituées à travailler avec des infrastructures traditionnelles basées sur des serveurs. Cependant, en suivant quelques meilleures pratiques et en étant prêt à apprendre de nouvelles compétences, ce défi peut être surmonté.

6.1 Se préparer pour la transition vers Serverless

Passer à Serverless n'est pas aussi simple que de basculer un interrupteur. Il est important de comprendre que la migration vers Serverless nécessite des changements à la fois sur le plan technologique et organisationnel.

• Acquisition de compétences : Les développeurs et les opérateurs doivent acquérir de nouvelles compétences pour travailler efficacement avec les architectures Serverless. Cela pourrait inclure l'apprentissage de nouveaux outils, la compréhension des nuances de la mise en œuvre et du débogage dans un environnement Serverless, et la compréhension des modèles de tarification spécifiques à Serverless.

• Reconception des applications : Les applications traditionnelles basées sur des serveurs peuvent ne pas être optimisées pour un environnement Serverless. Les applications peuvent devoir être restructurées ou réécrites pour bénéficier pleinement d'une architecture Serverless.

• Déplacement en douceur : Au lieu de tout convertir en une seule fois, envisagez une transition progressive. Commencez par séparer une petite partie de votre application ou infrastructure et convertissez-la en Serverless. Apprenez de cette expérience et ajustez avant de convertir d'autres parties de votre application ou infrastructure.

6.2 Outils et ressources pour Serverless

Il existe un certain nombre d'outils et de ressources qui peuvent faciliter la transition vers Serverless. Voici quelques-uns que vous pourriez trouver utiles:

• AWS Serverless Application Model (SAM): AWS SAM est un framework open-source pour la création d'applications Serverless. Il fournit un moyen simple de définir les ressources Serverless dans votre application.

• Serverless Framework: Serverless Framework est un outil open-source qui vous aide à développer, déployer et tester des applications Serverless.

• Formation et certification: De nombreux fournisseurs de services cloud vont offrir des formations sur leurs offres Serverless. Par exemple, AWS propose une formation spécifique sur Serverless et même une certification spécialisée dans le développement de solutions Serverless.

• Communauté Serverless: Il existe une communauté active autour de Serverless qui peut fournir une aide précieuse, des tutoriels, des exemples de code et des conseils. Il peut être utile de rejoindre des groupes ou des forums sur Serverless.

6.3 Astuces pour optimiser l'utilisation de Serverless

Une fois que vous avez adopté une architecture Serverless, il y a quelques astuces que vous pouvez utiliser pour optimiser son utilisation et en tirer le meilleur parti:

• Minimiser le temps de démarrage à froid: Optimisez votre code pour réduire le temps nécessaire pour démarrer une fonction. Cela peut impliquer le choix d'un langage de programmation approprié, le minimiser le temps de connexion à la base de données, et la réduction des dépendances inutiles.

• Optimiser la facturation: Comprendre comment vous êtes facturé peut vous aider à réduire vos coûts. Par exemple, en choisissant la taille appropriée de la fonction en mémoire ou en minimisant le temps d'exécution de la fonction.

• Surveiller les performances de l'application: Utilisez des outils de surveillance pour comprendre comment votre application se comporte en production. Cela peut aider à identifier les problèmes de performance et à comprendre les points de coût.

• AWS Serverless Application Model (SAM)
• Serverless Framework
• AWS Training and Certification