硬核调试实操 | 手把手带你实现 Serverless 断点调试

共 9229字,需浏览 19分钟

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2022-04-01 20:50

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作者:千风 (阿里云函数计算研发工程师)


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在应用开发过程中,或者开发完成后,若出现执行结果不符合我们的预期时,通常需要进行一定的调试工作。但是在 Serverless 架构下,调试工作往往会受到一些环境因素限制,如所开发的应用在本地是比较健康的、且符合预期的运行,但是在 FaaS (Functions as a Service) 平台上,出现了一些问题;或者是在某些特殊的环境下,本地没有办法模拟线上环境,难以进行项目的开发和调试怎么办?


概述


本文将借助 Serverless Devs 工具,对函数计算  (FC) 应用的断点调试步骤进行详细指导,手把手带你实现 Serverless 的断点调试,并从以下四个方面为你厘清 “硬核调试” 的脉络步骤,干货满满:


一、概述部分介绍了调试能力的重要性,以及当前阿里云函数计算(FC)所能提供的调试能力;二、调试之旅罗列了关于 “使用 Serverless Devs 在不同 IDE 中进行断点调试” 的详细步骤;三、总结部分客观诉说断点调试的待改进之处;四、附录则为各位开发者汇总了断点调试操作的详细动图。
在 Serverless 应用架构下,调试能力往往是应用开发者所十分关注的问题,它决定着程序的开发效率。Hackernoon 在关于 Serverless (无服务器) 的业界调研报告指出:迄今为止,Debugging (调试) 仍旧是 Serverless 落地最大的痛点与挑战。
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报告《Top 5 Serverless Trends》:https://hackernoon.com/top-5-serverless-trends-in-2020-wd1m3t8g


调试能力主要包含两种,一是运行程序的能力;二是断点调试能力。前者是调试的基础能力,可以判帮助开发者判断程序能否正常运行,验证程序运行结果的正确性;后者是调试的高级能力,能够帮助用户方便定位到导致程序运行出错或者不符合预期的位置。


目前业界已有的 Serverless 应用调试手段,主要是在本地模拟云端执行环境进行本地调试;或者将应用部署到云端运行后基于日志进行调试。然而,本地调试无法模拟云端的网络环境,云端调试又缺乏本地的灵活性。
为了能够克服这些缺陷,将 Serverless 应用调试做到开箱即用,阿里云函数计算团队经过一番探索,开发出了一套业界创新的调试工具,全方位提供本地调试以及端云联调能力。
详情可点击阅读:创新推出 | Serverless 调试大杀器:端云联调

本地调试:基于本地环境以及网络,依赖容器化技术,对 Serverless 应用进行拟运行,从而达到调试的目的,具体操作文档可参考。

https://github.com/devsapp/fc/blob/main/docs/zh/command/local.md


端云联调:基于本地环境,突破网络限制,依赖容器化技术,对 Serverless 应用进行拟运行,运行时打通本地与云端网络的壁垒,保证与云端资源的交互,使用文档请参考。
https://github.com/devsapp/fc/blob/main/docs/zh/command/proxied.md

本文所提到的本地调试工具,均提供断点调试能力,且与 Serverless 应用程序开发规范完全兼容,下面我们一起看一下关于断点调试的具体操作步骤。

调试之旅


断点调试步骤总结为如下流程,下面我将带领各位围绕这四个步骤,开启一场断点调试之旅:
  • 启动 Serverless 应用
  • 启动断点调试器
  • 开始断点调试
  • 结束断点调试

01

前置操作


在开始进行调试之前,需要进行一些前置操作,本文将前置操作分为通用前置操作端云联调附加的前置操作:


1)通用前置操作:
  • 安装调试 IDE:可选的 IDE 有 VSCode、Pycharm 以及 Intellij 三种;

  • 随后在开始使用这些功能之前,请安装好调试工具: 这里我们需要安装一下 Serverless Devs,具体的安装方式参考文档:

https://help.aliyun.com/document_detail/195474.html;

 熟悉新一代函数计算工具链的使用方式,可参考:

https://github.com/devsapp/fc
  • 下载安装 Docker:调试能力都需要依赖 Docker,因此需要本地环境中有 Docker 工具,安装方式请参考这里:

https://docs.docker.com/get-docker/

  • 最后还需要注册一个阿里云账号,使用 Serverless Devs 配置阿里云账号,具体配置方式可以参考这里。

https://help.aliyun.com/document_detail/295894.html


2)端云联调附加的前置操作:


  • 我们需要准备一个阿里云账号,由于端云联调涉及到辅助资源的部署和删除,如果账号为子账号,需要为该子账号添加指定的一些权限,具体权限集合可参考:

https://github.com/devsapp/fc/blob/main/docs/zh/command/proxied.md#%E6%9D%83%E9%99%90%E4%B8%8E%E7%AD%96%E7%95%A5%E8%AF%B4%E6%98%8E


02

参数引入


完成以上前置条件的准备后,我们先了解一下调试指令中与断点调试所相关的具体参数39ef3a27cb3839b00f49b0be02e173ed.webp(可滑动):


-c, --config [vscode/pycharm/intellij]   [Required] Select which IDE to use when                                       debugging and output related debug                                       config tips for the IDE. value:                                       vscode/pycharm/intellij
-d, --debug-port number [Required] Specify the local function container starting in debug mode, and exposing this port on localhost
--debug-args string [Optional] Additional parameters that will be passed to the debugger
--debugger-path string [Optional] The path of the debugger on the host
--tmp-dir string [Optional] The temp directory mounted to '/tmp' , default: './.s/tmp/invoke/serviceName/functionName/'

使用断点调试时,--config 参数以及 --debug-port 参数是必要的:


  • --config 会指定断点调试的 IDE 环境,目前支持 VSCode、Pycharm 、Intellij 三种。

  • --debug-port 会指定调试的监听端口。


另外,其余三种参数是可选的:
  • --debug-args 会自定义程序启动时的调试参数,不指定时默认的调试参数可以参考文末附录部分。

  • --debugger-path 会将本地指定路径挂载到程序运行环境的 /tmp/debugger_file 之中。

  • --tmp-dir 会将本地指定路径挂载到程序运行环境中的 /tmp 目录上,在调试时,程序写入 /tmp 的结果文件则会在映射到本地目录,用于验证结果是否符合预期。


03

实操演练


1)VSCode


使用 VSCode 进行断点调试时,流程十分简单,下面我们将断点调试场景分为 Event 函数调试Http 函数调试两种,分别进行介绍。


  • 调试 Event 函数:


step1:首先启动 Serverless 应用,打开终端,进入目标项目下,输入启动指令:
# 本地调试$ s local invoke --config vscode --debug-port 3000
# 端云联调$ s proxied setup --config vscode --debug-port 3000

启动指令执行后,本地的函数计算执行环境会有一定阻塞,我们需要等待调用;与此同时当前项目会生成 .vscode/launch.json 文件,该文件是基于 VSCode 进行调试的配置文件,若该文件已经存在,那么启动指令会打印相应配置文本,如下图所示,需要利用这部分内容覆盖已有 .vscode/launch.json 中的内容。


65dc5c83ee2f9c0b26c1f96b29d2a380.webp.vscode/launch.json 更新内容示例


step2:启动断点调试器,打开 VSCode 界面,然后打开 s.yml 中 codeUri 所存放的源代码,为其打上断点,接着点击开始调试按钮,具体执行如下图所示。


56293092693669f260b26ea0870ebad2.webpVSCode 启动调试器示意图
对于本地调试而言,启动调试器后,程序便已经启动,此时就可以开始进行我们的断点调试工作了。如果是端云联调的话,启动调试器后,在启动指令终端页面,会出现 "Debugger attached." 字段,这时说明调试器也已启动成功,正在等待被调用,接下来我们继续进行如下步骤即可。


step3:开始断点调试:打开一个新的终端页面,输入调用指令 s proxied invoke --event "hello"后,程序启动,断点调试开始。


step4:结束断点调试:调试结束后,主动关闭断点调试器。端云联调场景下,会创建一系列辅助函数资源,因此调试完成后,这里需要进行辅助资源释放,防止额外的费用产生,只需执行 s proxied cleanup 即可释放辅助资源。
  • 调试 php7.2 Event 函数


php7.2 runtime 的本地调试 IDE 建议使用 VSCode,其断点调试步骤与其他语言有一定差异性,因此单独进行介绍。目前 php7.2 runtime 不支持端云联调断点调试。


step1:首先启动 Serverless 应用,打开终端,进入目标项目下,输入启动指令 s local invoke --config vscode --debug-port 3000
与之前不同的是,Event 函数启动指令执行完成后,并不会出现阻塞的情况,而是会直接执行成功,同时在当前项目下会生成 .vscode/launch.json 文件,如前文所述。
step2:启动断点调试器,打开 VSCode 界面,然后打开 s.yml 中 codeUri 所存放的源代码,为其打上断点,接着点击开始调试按钮,具体执行如下图所示。
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step3:开始断点调试:打开一个新的终端页面,再次输入启动指令 s local invoke --config vscode --debug-port 3000 后,程序启动,断点调试开始。


step4:结束断点调试:调试结束后,主动关闭断点调试器。


  • 调试 Http 函数


端云联调中对 Http 函数的调试方式实际上与 Event 函数相同,因此不再赘述,本节我们主要介绍下本地调试关于 Http 函数应该如何进行调试。


step1:启动 Serverless 应用,首先,打开终端,进入目标项目下,输入启动指令 s local start --config vscode --debug-port 3000,启动指令执行后,本地的函数计算执行环境会阻塞等待调用,并打印访问 http 函数的 url 字段。


step2:启动断点调试器:打开 VSCode 界面,然后打开 s.yml 中 codeUri 存放的源代码,为其打上断点,接着点击开始调试按钮,如图所示。此时在启动指令终端页面,会出现 "Debugger attached." 字段,说明调试器启动成功,等待被调用。
56293092693669f260b26ea0870ebad2.webpVSCode 启动调试器示意图


step3:开始断点调试:可以通过 curl 指令、浏览器等方式访问 Http 函数的 URL,此时程序启动,断点调试开始。


step4:结束断点调试:调试完成后,主动关闭断点调试器,然后在启动指令终端页面,执行 Ctrl+C 即可退出调试进程。


  • 调试 php7.2 Http 函数


php7.2 runtime 的本地调试 IDE 建议使用 VSCode,其断点调试步骤与其他语言有一定差异性,因此单独进行介绍。目前 php7.2 runtime 不支持端云联调断点调试。


step1:首先启动 Serverless 应用,打开终端,进入目标项目下,输入启动指令 s local start --config vscode --debug-port 3000,启动指令执行后,会在当前项目下会生成 .vscode/launch.json 文件,如前文所述,同时项目会阻塞住,此时需要执行 Ctrl+C 退出。
step2:启动断点调试器,打开 VSCode 界面,然后打开 s.yml 中 codeUri 所存放的源代码,为其打上断点,接着点击开始调试按钮,具体执行如下图所示。
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step3:开始断点调试:打开一个新的终端页面,再次输入启动指令 s local start --config vscode --debug-port 3000 后,本地的函数计算执行环境会阻塞等待调用,并打印访问 http 函数的 url 字段,可以通过 curl 指令、浏览器等方式访问 Http 函数的 URL,此时程序启动,断点调试开始。
step4:结束断点调试:调试完成后,主动关闭断点调试器,然后在启动指令终端页面,执行 Ctrl+C 即可退出调试进程。

2)Intellij


基于 Intellij 进行断点调试时,针对不同语言需要手动在 IDE 中配置相应地断点调试器,由于使用 Intellij 开发最多的语言是 Java,同时更换 IDE 后,唯一不同的步骤只有“启动断点调试器”,因此接下来我们将以本地调试 Java Event 函数为例,对“启动断点调试器”步骤进行详细说明。
step1:启动 Serverless 应用:由于 Java 是编译型语言,因此在开始前需要对程序进行打包,本文示例会使用 mvn package 对函数打包,然后执行启动指令 s local invoke --config intellij --debug-port 3000
step2:启动断点调试器:
打开 Intellij 界面,在菜单栏依次选择 Run -> Edit Configurations。
随后如下图所示,新建一个 Remote JVM Debug。
cd85008eeb857f00a1d3adb354fdd95d.webp新建 Remote JVM Debug

接着,自定义调试器名称,并将端口设置为 3000,如下图所示。


6fb9ca245b52477f2d823a1008a34fbe.webpIntellij 调试器配置
最后,打开 s.yml 中 codeUri 存放的源代码,为其打上断点,接着点击开始调试按钮,如图所示。
9a6ef1c41bde6caa1e91dc86d7428ff9.webpIntellij 启动断点调试器


3)Pycharm


当前只有本地调试能够在 Pycharm 中进行断点调试操作,支持的运行时有 python2.7 和 python3两个版本。在 Pycharm 中进行断点调试时,不仅需要在 IDE 中配置断点调试器,还需要对使用者的源码进行侵入式修改,由于操作步骤内容与常规内容有所不同,接下来我们详解一下这部分的调试步骤。
step1:启动 Serverless 应用:首先,打开终端,进入目标项目下,输入启动指令:


# event 函数$ s local invoke --config pycharm --debug-port 3000
# http 函数$ s local start --config pycharm --debug-port 3000

与之前不同的是,Event 函数启动指令执行完成后,并不会出现阻塞的情况,而是会直接执行成功。此时就需要记录 "Tips for PyCharm remote debug" 内容,具体内容示例如图所示,记录完成后,如果是 Http 函数,则输入 Ctrl+C 退出启动程序。
b058dc1fe99391968e978f7358b4dbbc.webpTips for PyCharm remote debug 内容示例
step2:接下来启动断点调试器:启动断点调试器主要包含 IDE 断点调试器配置和源码更新两部分。


首先,打开 pycharm 界面,在菜单栏依次选择 Run -> Edit Configurations


接下来如图中所示,新建一个 Python Debug Server。


a5de259c9a349a22df72d70c224a99aa.webp新建 Python Debug Server


随后设置自定义调试器名称,并基于图五中获取的内容配置 IDE host namePort 以及 Path mappings 这三个调试器配置的详情,如图中所示。


0562080bb491bba86a93dce7540a0009.webppycharm 调试器配置
随后打开 s.yml 中 codeUri 存放的源代码,将例图中(Tips for PyCharm remote debug 内容示例)的代码内容粘贴到代码开头,然后按需在源码指定位置打上断点,接着点击开始调试按钮,具体操作如图 (pycharm 启动断点调试器)所示。
b058dc1fe99391968e978f7358b4dbbc.webpTips for PyCharm remote debug 内容示例
d75e3f519b11e8dd20dc6acea550a9dd.webppycharm 启动断点调试器
step3:开始断点调试:打开终端,并进入目标项目,执行启动指令,p.S.此时可以不用带上断点调试的相关参数。
# event 函数$ s local invoke
# http 函数$ s local start

Event 函数启动指令执行后会直接进入断点调试阶段;Http 函数启动指令执行后,可以先通过 curl 指令、浏览器等方式访问 Http 函数的 URL,此时程序会启动,断点调试就开始了。


step4:结束断点调试:调试完成后,主动关闭断点调试器,对于 Http 函数而言,在启动指令终端页面,需执行 Ctrl+C 方可退出调试进程。


结语


Serverless 应用的调试虽然备受诟病,但是各个云厂商并没有因此放弃在调试方向的不断深入探索。以阿里云函数计算为例,目前支持提供在线调试、本地调试、端云联调等多种调试方案。而 Serverless Devs 工具所提供的应用调试能力也十分全面了。


上文是我所分享的一些实操经验,但是在过程中也发现了一些待改进的点,如:
  • 断点调试步骤繁琐,需要在多个页面来回切换,如果能将工具集成到 IDE,以插件化形态供所用户使用,简化流程,那么体验感会大幅提升。

  • 断点调试模式下的热更能力:Http 函数的断点调试过程中,并不支持代码热更新,每次修改完代码后,都需要重新执行一遍断点调试流程,体验不太流畅。

  • 断点调试能力目前还未全面覆盖所有 Runtime,例如 custom runtime 不支持断点调试,php runtime 不支持端云联调断点调试等。


希望本文对你有些帮助。同时也欢迎大家钉钉扫码加入 Serverless 开发者技术群,一起学习交流。

Serverless 开发者技术学习群


附录




01

默认调试参数


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02

断点调试实操视频


下面的动图教程均已提前完成文中提到的 “前置操作” 步骤,若要参考具体动图进行实践,请先完成上文 “前置操作” 的相关流程。


1)VSCode


  • 本地调试 Event 函数



  • 本地调试 php7.2 event 函数



  • 端云联调 Event 函数



  • 本地调试 Http 函数



  • 本地调试 php7.2 Http 函数



  • 端云联调 Http 函数



2)Intellij


  • 本地调试 Event 函数



  • 端云联调 Event 函数



3)Pycharm


  • 本地调试 Event 函数



  • 本地调试 Http 函数



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