بدون خوادم: Lambda وAPI Gateway وDynamoDB

في الجزء العشرين تركنا إدارة السيرفرات، بس المهام لسا شغالة طول الوقت، تنتظر زوار يمكن ما يجون. طيب لو كودك يشتغل بس لما يجي طلب، وما تدفع شي غير كذا؟

هذا هو بدون خوادم (Serverless). طبعاً السيرفرات موجودة، بس تجهيزها وتحديثها وتوسيعها ما عاد مشكلتك.

AWS Lambda #

Lambda تشغّل دالة (Function) تكتبها لما يطلقها حدث. تسوي شغلها، ثم تتوقف.

تدعم Python وNode.js وJava و.NET وRuby مباشرة، وأي لغة ثانية عبر Runtime خاص أو صورة حاوية. وهذي شكل الدالة في Python:

def handler(event, context):
    name = event.get("name", "world")
    return {"message": f"Hello {name}"}

الـ event يحمل تفاصيل اللي صار، وشكله يعتمد على المصدر: حدث S3 فيه الحاوية والمفتاح مثلاً، وحدث API فيه المسار والهيدرز.

كم تكلف؟ #

تدفع على عدد الطلبات، وعلى المدة مضروبة في الذاكرة بوحدة GB-second. الأسعار هنا لـ x86 في مناطق أمريكا، والمجاني يغطي مليون طلب و400,000 GB-second كل شهر.

مثال: دالة بذاكرة 512 MB تشتغل 200 ملي ثانية، 5 مليون مرة في الشهر:

خمسة مليون طلب بأقل من قيمة قهوة. بس الحساب ممكن ينقلب: مع حمل كبير وثابت، السيرفر أو الحاوية ممكن تطلع أرخص، فاحسبها.

حدود لازم تعرفها #

لو شغلك ياخذ أكثر من 15 دقيقة، قسّمه بـ Step Functions، أو استخدم حاوية.

التزامن (Concurrency) #

كل بيئة تشغيل تخدم طلب واحد في نفس الوقت، فـ 100 طلب متزامن تحتاج 100 بيئة. وهذا الرقم هو التزامن، وكل الدوال في المنطقة تتشارك حد واحد. وش يصير لما توصله؟

• الاستدعاء المتزامن، مثل من API، يجيه خطأ 429.
• الاستدعاء غير المتزامن، مثل من S3، ينحفظ ويعيد المحاولة حتى 6 ساعات، ثم يروح لطابور الفشل أو وجهة الفشل لو حددتها.

والفخ المخفي إن دالة مشغولة وحدة ممكن تاكل الحد كله وتعطل الباقي. Reserved Concurrency يحجز حصة للدالة، وهي سقف لها كمان، فما تنحرم وما تحرم غيرها.

البداية الباردة (Cold Start) #

لما يجي طلب وما فيه بيئة جاهزة، Lambda تنشئ وحدة وتحمل كودك أول. هذي البداية الباردة، وممكن تضيف من جزء من الثانية إلى عدة ثواني حسب اللغة وحجم الكود. وبعدها البيئة تبقى فترة وتخدم الطلبات اللي بعدها بسرعة. ووقت التجهيز هذا صار يتحاسب كمان منذ أغسطس 2025.

وما تقدر تجمع الاثنين على نفس الدالة. وSnapStart يقلل وقت البداية بس ما يضمن إزالته، فلو تحتاج استجابة سريعة جداً وثابتة، استخدم Provisioned Concurrency.

Lambda داخل VPC #

افتراضياً الدالة تشتغل خارج VPC حقك، فتوصل للإنترنت وخدمات AWS العامة، بس ما توصل لـ RDS الخاص حقك. اربطها بـ VPC وتوصل له، مع نقطتين:

• تفقد الوصول للإنترنت، إلا لو الـ Subnet يمر عبر NAT Gateway أو تستخدم نقاط اتصال.
• ألف بيئة ممكن تفتح ألف اتصال بالقاعدة. وهذا اللي يحله RDS Proxy بإعادة استخدام اتصالات قليلة.

كود عند الحافة #

ذكرنا طريقتين لتشغيل كود قصير على CloudFront. وهذا الفرق:

Amazon DynamoDB #

Lambda تتوسع في ثواني لآلاف النسخ، وقاعدة البيانات التقليدية ما تحب هذا. DynamoDB قاعدة مفتاح وقيمة بدون خوادم: ما فيه سيرفرات، ولا اتصالات تديرها، واستجابة بالملي ثانية عند أي حجم، والبيانات منسوخة بين عدة مناطق توفر تلقائياً.

الجداول والعناصر والمفاتيح #

الجدول فيه عناصر (Items)، وكل عنصر له حقول (Attributes)، وما يلزم يكون لعنصرين نفس الحقول. وأقصى حجم للعنصر 400 KB. والثابت هو المفتاح الأساسي:

• مفتاح التقسيم (Partition Key): يحدد وين ينحفظ العنصر. اختر واحد قيمه كثيرة ومتنوعة عشان يتوزع الحمل.
• مفتاح الترتيب (Sort Key): اختياري، ويرتب العناصر اللي لها نفس مفتاح التقسيم، فتقدر تطلب "آخر طلبات سارة".

هذا الفرق الكبير عن القواعد العلائقية: ما فيه Joins، وتجيب العناصر بمفتاحها. فـ ابدأ من استعلاماتك وصمم الجدول عليها. ولو تبي تستعلم بحقل ثاني مثل status، أضف فهرس ثانوي عام (GSI).

أوضاع السعة #

والسعة المحجوزة تنحسب بوحدات. وحدة القراءة (RCU) تعني قراءة وحدة قوية التناسق في الثانية لعنصر حتى 4 KB، أو قراءتين متناسقتين لاحقاً. ووحدة الكتابة (WCU) تعني كتابة وحدة في الثانية لعنصر حتى 1 KB. فقراءة 80 عنصر بحجم 3 KB في الثانية بتناسق قوي تحتاج 80 RCU، وكتابة 100 عنصر بحجم 512 بايت في الثانية تحتاج 100 WCU.

إضافات تستاهل تعرفها #

وين يقف DAX مقابل ElastiCache؟ DAX كاش شفاف لـ DynamoDB بدون تغيير يذكر في الكود. وElastiCache أعم، مثل حفظ نتائج محسوبة يديرها تطبيقك بنفسه.

وGlobal Tables متطابقة في النهاية افتراضياً، يعني الكتابة في منطقة توصل الباقي بعد تأخير بسيط. ولو تحتاج القراءة في أي منطقة تشوف آخر كتابة، فيه وضع التطابق القوي، ويحتاج ثلاث مناطق بالضبط وله قيود.

API Gateway: البوابة الأمامية #

الدالة ما لها رابط ويب افتراضياً. API Gateway يستقبل الطلب عبر HTTPS ويمرره للدالة، ويتكفل باللي ما تبي تكتبه بنفسك: التحقق من الدخول، والتقييد، والإصدارات وغيرها.

وREST API له ثلاث أنواع: Edge-optimized عبر CloudFront لمستخدمين حول العالم، وRegional للمستخدمين القريبين، وPrivate لداخل VPC فقط.

وتقدر تحط خلفه دالة Lambda، أو أي عنوان HTTP، أو خدمة AWS مباشرة. مثلاً يرسل الطلب إلى SQS على طول بدون دالة بينهم. ولنقطة وصول وحدة بسيطة، Lambda عندها كمان Function URLs: رابط HTTPS مباشر للدالة، بدون هذي الإضافات.

مين يقدر يستدعي الـ API؟ #

تحديد السرعة (Throttling) #

API Gateway يحمي اللي وراه بتحديد عدد الطلبات، ويطبق الحدود من الأدق للأعم: لكل عميل، ثم لكل Method، ثم للحساب كامل في المنطقة. وبعد الحد يوصل العميل 429، ويقدر يعيد المحاولة. وفي REST API، Usage Plans مع مفاتيح API تعطي كل عميل سرعته وحصته، وهذا يناسب API تبيعها.

عملي: API شغال #

بنبني عداد زيارات صفحات من قطع الرسم الثلاث. وكل شي هنا داخل المجاني لتجربة مثل هذي. من CloudShell، أنشئ الجدول:

aws dynamodb create-table --table-name series-visits \
  --attribute-definitions AttributeName=page,AttributeType=S \
  --key-schema AttributeName=page,KeyType=HASH \
  --billing-mode PAY_PER_REQUEST \
  --query TableDescription.TableStatus

aws dynamodb wait table-exists --table-name series-visits

TABLE_ARN=$(aws dynamodb describe-table --table-name series-visits \
  --query Table.TableArn --output text)

أعط الدالة دور يكتب السجلات ويحدث هذا الجدول فقط:

cat > trust.json <<'EOF'
{
  "Version": "2012-10-17",
  "Statement": [{
    "Effect": "Allow",
    "Principal": {"Service": "lambda.amazonaws.com"},
    "Action": "sts:AssumeRole"
  }]
}
EOF

ROLE_ARN=$(aws iam create-role --role-name series-visits-role \
  --assume-role-policy-document file://trust.json \
  --query Role.Arn --output text)

aws iam attach-role-policy --role-name series-visits-role \
  --policy-arn arn:aws:iam::aws:policy/service-role/AWSLambdaBasicExecutionRole

aws iam put-role-policy --role-name series-visits-role \
  --policy-name table-access --policy-document "{
    \"Version\": \"2012-10-17\",
    \"Statement\": [{
      \"Effect\": \"Allow\",
      \"Action\": \"dynamodb:UpdateItem\",
      \"Resource\": \"$TABLE_ARN\"
    }]
  }"

اكتب الدالة. تزيد واحد على عداد المسار المطلوب، والتحديث بهذي الطريقة آمن حتى مع الطلبات المتزامنة:

cat > app.py <<'EOF'
import json
import os
import boto3

table = boto3.resource("dynamodb").Table(os.environ["TABLE"])

def handler(event, context):
    page = event.get("rawPath", "/")
    result = table.update_item(
        Key={"page": page},
        UpdateExpression="ADD visits :one",
        ExpressionAttributeValues={":one": 1},
        ReturnValues="UPDATED_NEW",
    )
    visits = int(result["Attributes"]["visits"])
    return {
        "statusCode": 200,
        "headers": {"content-type": "application/json"},
        "body": json.dumps({"page": page, "visits": visits}),
    }
EOF

zip -q function.zip app.py

أنشئ الدالة. الدور الجديد ياخذ كم ثانية عشان يفعّل، فلو جاك خطأ عن الدور، انتظر شوي وأعد الأمر:

FN_ARN=$(aws lambda create-function --function-name series-visits \
  --runtime python3.13 --handler app.handler --role $ROLE_ARN \
  --zip-file fileb://function.zip \
  --environment "Variables={TABLE=series-visits}" \
  --query FunctionArn --output text)

aws lambda wait function-active-v2 --function-name series-visits

الحين البوابة. هذا الأمر ينشئ HTTP API يرسل كل المسارات للدالة، وبعدها نسمح له يستدعيها:

API_ID=$(aws apigatewayv2 create-api --name series-visits \
  --protocol-type HTTP --target $FN_ARN \
  --query ApiId --output text)

ACCOUNT=$(aws sts get-caller-identity --query Account --output text)

aws lambda add-permission --function-name series-visits \
  --statement-id api-gateway --action lambda:InvokeFunction \
  --principal apigateway.amazonaws.com \
  --source-arn "arn:aws:execute-api:$AWS_REGION:$ACCOUNT:$API_ID/*" \
  --query Statement --output text > /dev/null

URL=$(aws apigatewayv2 get-api --api-id $API_ID \
  --query ApiEndpoint --output text)
echo $URL

جربه. وتقدر تفتح الرابط في متصفحك كمان:

curl -s $URL/home; echo
curl -s $URL/home; echo
curl -s $URL/about; echo

العداد يزيد: home يوصل 2 وabout عند 1. شوف البيانات في الجدول:

aws dynamodb scan --table-name series-visits \
  --query "Items[].[page.S,visits.N]" --output table

وأخيراً، شوف البداية الباردة في سجلات الدالة:

aws logs tail /aws/lambda/series-visits --since 10m | grep REPORT

أول طلب بس فيه حقل Init Duration، وهو وقت تجهيز البيئة، واللي بعده أسرع بكثير. ولو كانت السجلات فاضية، انتظر كم ثانية وحاول مرة ثانية.

aws apigatewayv2 delete-api --api-id $API_ID
aws lambda delete-function --function-name series-visits
aws dynamodb delete-table --table-name series-visits \
  --query TableDescription.TableStatus
aws logs delete-log-group --log-group-name /aws/lambda/series-visits

aws iam delete-role-policy --role-name series-visits-role \
  --policy-name table-access
aws iam detach-role-policy --role-name series-visits-role \
  --policy-arn arn:aws:iam::aws:policy/service-role/AWSLambdaBasicExecutionRole
aws iam delete-role --role-name series-visits-role

الخلاصة #

• Serverless يعني تكتب الكود والبيانات، وتدفع على الاستخدام فقط.
• Lambda تشتغل حتى 15 دقيقة، وتدفع لكل طلب ولكل GB-second.
• البداية الباردة تخففها بـ Provisioned Concurrency أو SnapStart، وReserved Concurrency يحمي الدوال من بعضها.
• DynamoDB تجيب العناصر بالمفتاح، فصمم الجدول على استعلاماتك.
• API Gateway البوابة الأمامية، يتكفل بالدخول والتقييد، وابدأ بـ HTTP API.

اختبر نفسك #

قبل ما تكمل، جرّب هذي الأسئلة عشان تتأكد إنك فهمت الجزء. كل سؤال موقف عملي، وبعد ما تجاوب يطلع لك الشرح.

عندك الحين قطع البناء. كيف تبني منها تطبيق كامل، فيه مستخدمين وسير عمل طويل وأحداث تمشي بين الخدمات؟ هذا اللي بنغطيه في الجزء الثاني والعشرين.