使用函数计算，数禾如何实现高效的数据处理？

作者｜邱鑫鑫，王彬，牟柏旭

公司背景和业务

数禾科技以大数据和技术为驱动，为金融机构提供高效的智能零售金融解决方案，服务银行、信托、消费金融公司、保险、小贷公司等持牌金融机构，业务涵盖消费信贷、小微企业信贷、场景分期等多个领域，提供营销获客、风险防控、运营管理等服务。数禾科技通过自主开发的消费信贷产品，连接金融机构与普罗大众，赋能金融机构数字化转型，迎接中国消费升级的大潮。
数禾当前有三款主要产品，还呗，还享花，小店邦。每款产品都有大量的受众，每天会产生大量的应用日志，数据通过压缩后归档到阿里云 OSS 存储，以达到最优的存储成本。

低效的数据处理

应用日志通过 SLS 收集，压缩并归档到 OSS，整个链路都非常顺滑。但日常有些业务需要查看详细的应用日志，由于日志收集会将 APP 上不同应用的日志都打到一起。因此，获取某个应用的日志，需要从 OSS 解压大量的文件，并从中过滤出特定的应用，才可以进一步分析排查。这个过程在实效性和数据处理效率上都存在很大的问题，为此，数禾运维团队计划从源头重构整个任务处理链路，以求以最低的开发成本，最高的处理效率，最优的资源费用，最好的扩展性打造高可用，易升级，低维护的解决方案。
首先想到的采用容器自建的方案。自建的处理程序从 Kafka 获取数据，并负责数据的处理，K8s 集群保证任务的弹缩，配合自建的发布平台，初步能够满足设计的需求。
该方案的优势在于，对于 K8s 的使用和任务发布平台，数禾运维团队都有了不少的积累，整体实施起来难度会比较小。但对比设想的链路目标，却还有些欠缺，主要表现在：

1. 任务开发成本较高：从 Kafka 获取数据，数据的业务处理、异步压缩上传，任务的发布更新系统对接，K8s 的弹缩策略，都需要研发人员全新开发。
2. 链路弹性有限：一是 K8s 通过指标弹出资源速度需要10+s，对于突发的日志流量，可能会出现资源弹出不及时的情况；二是 Kafka Topic 数据处理的并发度受限于 Topic Partition，当消费程序达到 Partition 数目时，消费程序没法继续水平扩大并发度。
3. 资源利用率不够极致：在业务低峰期，特别是夜间，存在流量很小甚至是无流量的时段，但处理程序还是得最小保持1个实例的运行，造成了一定的资源浪费。
4. 升级维护工作依然很多：业务处理逻辑的修改，发布平台的更新对接，K8s 平台的弹缩规则等，都需要持续的维护。

就在数禾运维团队陷入选型沉思的时候，阿里云函数计算（后面简称FC）团队的交流让数禾运维团队眼前一亮，阿里云函数计算在 Kafka->FC 的链路已经打磨多时，对于数禾的业务需求，正可以使用到函数计算很多的已有功能，数禾的研发团队只需要专注在自身的业务处理逻辑，就能快速的搭建一套高可用，易升级，低维护的任务处理链路。

函数计算的出现恰逢其时

函数计算是事件驱动的全托管计算服务。使用函数计算，客户无需采购与管理服务器等基础设施，只需编写并上传代码或镜像。函数计算会准备好计算资源，弹性地、可靠地运行任务，并提供日志查询、性能监控和报警等功能。
通过函数计算自带的 Kafka 触发器和定时触发器，数禾运维团队架构出了一套理想的解决方案。架构图如下：

函数的处理逻辑如下：

1. 数据拆分函数：通过 Kafka 触发器触发，触发器会将 Kafka 数据攒批，以batch的形式发送到函数计算，函数计算处理逻辑负责将数据块通过标识字段拆分，同一个应用的数据汇聚到一起，在 NAS 目录形成独立的文件。属于 io 密集型操作。
2. 数据压缩函数：在一批数据到达函数计算拆分汇聚之后，先对数据进行压缩，然后将压缩后的数据追加到 NAS 目录对应的文件，在写 NAS 前，借助 Redis 处理并发锁的问题，大大减少了小文件的数量，属于算力密集型操作。
3. 数据上传函数：通过定时触发器触发，将第二步压缩完成的数据上传到 OSS 对应目录，然后清理本地目录。属于 io 密集型操作。

通过将处理逻辑拆分，将对资源要求不同的操作拆分到不同函数，实现了每个函数资源利用率的最大化，降低了总体实现的费用成本。
相比通过 ECS/K8s 自建的方案，优势还是十分明显的：

从对比可以看出，采用函数计算的方式，在开发效率，弹性，升级部署，费用成本方面，相对 ECS/K8s 自建方案，都有明显的优势。

落地中的问题

Serverless 理念跟整个任务的架构十分的契合，但在落地中还是可以看到有些处理不够优雅的地方，总结起来主要有两处：

1. 函数计算同步调用的攒批大小是16M，异步调用的攒批大小是128K，为了降低调用函数的计算频率，达到更好的攒批效果，从而在成本和性能上都达到好的效果，使得触发器配置时只能配置同步调用，同步调用时，函数计算侧的并行度取决于调用方，这就要求触发器任务配置多任务分片，造成了一定的资源浪费。
2. 在第一个函数中，主要处理逻辑是根据 Kafka 消息的应用id信息，拆分数据，将同一个id应用的数据聚合在一起，由于本身 NAS 和 OSS 都没有提供文件锁，所以当多个函数并发写同一个id应用文件时，如果程序层面不处理文件锁的问题，会导致写数据相互覆盖。对于每个函数实例拆分小文件的方案，由于 Kafka 消息中应用的种类很多，拆分数据总是会形成很多小文件，数据合并需要很长的时间。经过多种方案的检验比较，最终选择了通过 Redis 处理文件锁，每个应用全局最多产生10个并发写文件，函数计算运行实例写 NAS 文件时，先去 Redis 获取文件锁，获取成功才能真正开始写入。这种方案在写数据性能上有很好的表现，代码复杂度得到了一定的增加，但总体可控。

最终，这些问题没有成为数禾方案的卡点，通过交流和方案验证，最终都得到了一定程度的解决。

出色的效果和进一步的期待

在全链路角度看，整条链路非常的 Serverless，资源使用效率也非常高，再配合函数计算2023云栖大会推出的梯度计价，整个方案在资源成本上也达到了非常好的控制。
在期望方面，针对本次场景落地中遇到的问题，还是希望可以得到更好的优化。异步调用放宽消息体大小，可以以最少的触发器资源，达到函数计算的大并发处理。通过 NAS/OSS 原生支持文件锁的能力，可以减少文件的数量，同时也减少业务层代码在这方面的处理复杂度。
任务从10月份上线以来，数禾运维团队在该任务的运维投入上得到了人力释放，几乎达到了0运维；在功能迭代上，通过函数计算控制台提供的多版本和灰度能力，快速的完成了升级的灰度。
后续数禾运维团队会将更多适合 Serverless 的业务采用函数计算方案，最大限度将精力专注在公司业务，逐渐剥离运维和底层资源的简单维护。数禾运维团队也十分开放的与函数计算团队探讨更多的场景，希望将公司的业务架构在新一代的 Serverless 架构上。