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Amazon CloudFront 部署小指南（四）- CloudFront Function 基础与诊断

内容简介

本文适用于希望使用 CloudFront Functions 提升 Amazon CloudFront 边缘计算能力的用户，旨在帮助您更好的进行 CloudFront Functions 的开发、调试、测试、部署等工作。

首先我们会对 CloudFront Function 做个简单的介绍，然后分为七个步骤为您讲述如何创建一个带有 CloudFront Function 处理能力的测试环境，并开展一些相关的调试工作。

步骤一：准备基于部署小指南（二）的整体架构

步骤二：创建一个 CloudFront Function 函数

步骤三：发布函数并关联 CloudFront 分配

步骤四：CloudFront 日志输出及查询

步骤五：使用 Response Header 来完成快速调试

步骤六：查看 CloudFront Functions 计算利用率

步骤七：CloudFront Extension 中的 CFF 应用

通过本指南，您将学会如何使用 CloudFront，快速构建一个内容分发网络，并展示分发效果。

CloudFront Function 和 Lambda@Edge 的简单的介绍

使用 Amazon CloudFront，您可以编写自己的代码来处理 HTTP 请求和响应。代码在您的用户附近运行以最大限度的减少延迟，并且您无需管理服务器或其他基础设施。您可编写代码来操纵流经 CloudFront 的请求和响应、执行基本身份验证和授权、在边缘生成 HTTP 响应等。您编写并附加到 CloudFront 分配的代码称为边缘函数。CloudFront 目前提供了两种编写和管理边缘函数的方法：

  • CloudFront Functions – 借助 CloudFront Functions，您可以使用 JavaScript 编写轻量级函数，以实现大规模、对延迟敏感的 CDN 自定义处理。 CloudFront Functions 运行时环境提供亚毫秒级启动时间，可立即扩展以每秒处理数百万个请求，并且高度安全。CloudFront Functions 是 CloudFront 的原生功能，这意味着您可以完全在 CloudFront 中构建、测试和部署代码。
  • Lambda@Edge – Lambda@Edge 是 AWS Lambda 的扩展，它为复杂功能和完整的应用程序逻辑提供强大而灵活的计算，更接近您的查看者，并且高度安全。Lambda@Edge 函数在 js 或 Python 运行时环境中运行。您将它们发布到单个 AWS 区域，但当您将函数与 CloudFront 分配相关联时，Lambda@Edge 会自动在全球范围内复制您的代码。

有关 CloudFront Functions 和 Lambda@Edge 的区别以及选择可以参阅 CloudFront 文档。

本文会致力于介绍 CloudFront Functions，Lambda@Edge 相关的会在后续的 CloudFront 部署小指南系列里做深入讲解。

如何开始 CloudFront Functions 的开发

CloudFront Functions 目前仅支持 JavaScript 作为开发语言，运行时环境符合 ECMAScript（ES）版本 5.1，还支持 ES 版本 6 到 9 的一些功能，同时还提供一些不属于 ES 规范的非标准方法。具体细节可以参考 JavaScript runtime features for CloudFront Functions。鉴于此，建议您使用 AWS CloudFront Functions 控制台进行 CloudFront Function 的开发和测试。

您仅需用定义函数名称和说明即可快速创建一个 CloudFront Function。

创建完成后，将会得到一个带有示例代码的 CloudFront Function，您可以在此进行代码的开发、测试和发布。在构建页面，可以对代码进行编辑（开发），同时也能看到目前线上部署的最新代码（实时标签）。

CloudFront Function 以事件（Event）驱动，我们编写的 CloudFront Function 代码，可以关联在 CloudFront 的 viewer event 或者 response event 上。例如，当关联在 CloudFront viewer event 时，每一个送达 CloudFront 分发点，匹配关联 CFF 特定 behavior 的 Web 请求都会触发 Cloud Front Pop 节点的运行环境里的 CloudFront Function 代码，依照代码对请求做出修改。如修改访问的 uri 来根据不同的设备提供适配设备屏幕的网页。或者验证请求的合法性等轻量级的计算工作。把这些计算工作交给遍布全球的 PoP 点中成百上千的服务器。能够大大提高最终用户的网页访问速度。减小源站的计算压力。

在这里，每一个 Web 请求的事件都提供给 CloudFront Function 一个 Event 的数据结构（在调试中 Event 数据结构以 json 格式呈现）。CloudFront Function 对 Event 数据结构进行修改，并返回数据结构。即完成了 Web 请求定制修改的工作。

下面我们就着手搭建一个最小的 CloudFront Function 环境:

步骤一： 准备基于部署小指南（二）的整体架构来进行部署过程的演示

首先，让我们基于 CloudFront 部署小指南（二），搭建一个加速动静结合网站的 CloudFront 环境。在本文中，我们主要会用这个环境里动态网站的部分来完成调试。

在调试过程中，我们会主要使用/api 这个关闭缓存的 Behavior path 进行调试。利用 Echo-Sever 观察 CloudFront Function 带来的 Web 请求的改变。

步骤二：创建一个 CloudFront Function 函数

我们以将跨源资源共享（CORS）标头添加到响应为需求通过 CloudFront Functions 的方式实现。

下面是一段添加 CORS Header 以支持跨域访问的代码案例，如果 Access-Control-Allow-Origin CORS Header 不存在，则添加该值。

function handler(event)  {
    var response  = event.response;
    var headers  = response.headers;

    // If Access-Control-Allow-Origin CORS header is missing, add it.
    // Since JavaScript doesn't allow for hyphens in variable names, we use the dict["key"] notation.
    if (!headers['access-control-allow-origin']) {
        headers['access-control-allow-origin'] = {value: "*"};
        console.log("Access-Control-Allow-Origin was missing, adding it now.");
    }

    return response;
}

将上面的代码片段复制到控制台编辑窗口后保存更改。

在开发过程中，可以通过测试页面对代码进行调试，该代码会在 viewer response 阶段影响响应标头，事件类型选择 viewer response，测试阶段选择 Development，然后执行测试，测试结果如下：

测试函数支持模拟请求和响应的 headers、cookies、query string。我们在响应 – 响应标头下添加标头信息进行测试：

获得的测试效果结果如下，可以看到如果响应中已经包含 access-control-allow-origin 响应头，则不会重复添加该值。

至此，我们完成了示例代码的全覆盖测试。

步骤三：发布函数并关联 CloudFront 分配

在发布中点击添加关联，选择需要关联的 CloudFront 分配，事件类型选择 Viewer Response，缓存行为选择 /api/*，点击添加关联。关联添加完成后即可点击上面的发布函数按钮，将代码分发到关联的 CloudFront 分配上。

发布完成后，可以通过 curl 命令进行测试，我们看到响应头中已经包含了 CORS 标头信息。

curl -i http://xxxx.cloudfront.net/api/test

步骤四：CloudFront 日志输出及查询

上面的代码通过 Console.log 进行日志输出，生产环境下这些日志会自动发送到 CloudWatch Logs。需要注意的是，无论在哪个边缘站点运行该函数，CloudFront Functions 始终在美国东部（弗吉尼亚北部）区域（us-east-1）中创建日志流。日志组名称的格式为 /aws/cloudfront/function/FunctionName，其中 FunctionName 是您在创建函数时为函数指定的名称。

进入 CloudWatch 控制台，将 Region 切换到美国东部（弗吉尼亚北部）区域（us-east-1），搜索 FunctionName 找到对应的日志组，选择对应时间的日志流即可查看日志信息。

注意：在发布到生产环境时，建议删除不必要的日志输出，以节约成本。

步骤五：使用 Response Header 来完成快速调试

有些场景我们需要将 CloudFront Function 发布后和源一起调试，点击发布函数并不会立刻应用到所有的边缘节点，需要一段时间来部署完成。我们可以通过在 Response Header 中添加版本标头的方式，来确定当前请求使用的是哪个版本的代码。每次更新代码的时候，我们只需要变更版本号即可。

在 CloudFront 中进行调试的时候，我们需要频繁的去到 CloudWatch 查看日志，但日志发送到 CloudWatch 中会有一定的延迟，需要在 CloudWatch 中不断刷新以查看日志是否更新。此时我们可以通过在 Response Header 中输出信息来协助调试，对于复杂的代码逻辑，我们可以在 console.log()的同时将关键信息放到 Response Header 中。

比如下面的代码，我们想查看 request header 中的 Host 标头，以及查看源端返回的 cache-control 设置，我们可以将其通过 console.log()进行打印，同时将其放到 Response Header 中输出。

function handler(event)  {
    var response  = event.response;
    var headers  = response.headers;

    // check host value in request
    var host = event.request.headers.host;
    if (host) {
        console.log("print host value in request header: " + host.value)
        headers['log-host'] = { value: host.value }
    }
    
    // Print the cache-control header
    var originalCacheControl = headers['cache-control']
    if (originalCacheControl) {
        console.log("print original cache contorl value: " + originalCacheControl.value)
        headers['log-old-cache-control'] = { value: originalCacheControl.value }
    } else {
        headers['log-old-cache-control'] = { value: "undefined" }
    }
    // Set the cache-control header
    headers['cache-control'] = {value: 'public, max-age=63072000'};

    // If Access-Control-Allow-Origin CORS header is missing, add it.
    // Since JavaScript doesn't allow for hyphens in variable names, we use the dict["key"] notation.
    if (!headers['access-control-allow-origin']) {
        headers['access-control-allow-origin'] = {value: "*"};
        console.log("Access-Control-Allow-Origin was missing, adding it now.");
    }

    headers['function-version'] = { value: 'V04' }
    return response;
}

使用 curl 进行访问结果如下，在 response header 中，我们可以通过 function-version 标头确定当前执行代码的版本，通过 req-host 获取打印的日志信息，避免了到 CloudWatch 不断刷新等到日志的流程，大大提高效率。调试完成后切记注释或删除日志相关的代码。

使用 response header 输出信息进行调试的时候，需要遵循 response header 的规范，value 必须是 string 类型，且只有 CloudFront Function 执行正常将 response 完整返回给客户端时才能看到相关信息。如果代码执行异常，中断的情况，则无法获得正常响应，此时无法通过 response header 查看调试信息，这种情况下 console.log()可以将异常中断前的日志都打印出来。我们在实际开发测试时可以结合使用。

步骤六：查看 CloudFront Functions 计算利用率

Compute utilization（计算利用率）是函数运行所花费的时间占最大允许时间的百分比。例如，值为 35 表示函数在最大允许时间的 35% 内完成。如果函数持续超过最大允许时间，CloudFront 将限制该函数。

我们可以在测试中查看计算利用率，也可以使用 CloudWatch 查看发布后的函数的执行情况。依次进入 CloudWatch – Metrics – All metrics，确认 region 已经切换到 N. Virginia 区域，搜索 CloudFront，选择 Per-Function Metrics，选中对应 function 的 FunctionComputeUtilization 指标，进行查看。

步骤七：CloudFront Extension 中的 CFF 应用

上面以 CORS 为案例介绍了 CloudFront Functions 的开发及调试全流程，在亚马逊解决方案团队（CSDC）维护的 CloudFront Extension 项目中还有很多代码案例，可以供大家参考学习。CloudFront Extenstion 的 Github 链接在这里：aws-cloudfront-extensions。

总结

通过本篇文章，您应该通过动手操作对 CloudFront Function 有了一个初步的了解。您现在已经有了一个小巧实用的的 CloudFront Function 的调试环境。能够在这个环境中利用 CloudFront Function 代码按照自己的需要修改 Web 请求。并且通过 Echo-Server，CloudWatch 指标和日志观察它们的运行情况。更可以通过在 Response Header 里写入的日志即时了解程序的运行状态。

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Amazon CloudFront 部署小指南（一）- 快速构建 CDN 内容分发：https://aws.amazon.com/cn/blogs/china/amazon-cloudfront-deployment-handbook-part-one/

Amazon CloudFront 部署小指南 （二）- 进阶部署：https://aws.amazon.com/cn/blogs/china/amazon-cloudfront-deployment-handbook-part-two/

Amazon CloudFront 部署小指南 （三）- 持续部署：https://aws.amazon.com/cn/blogs/china/amazon-cloudfront-deployment-handbook-part-three/

Amazon CloudFront 部署小指南（五）- 使用 AWS 边缘技术优化游戏内资源更新发布：https://aws.amazon.com/cn/blogs/china/amazon-cloudfront-deployment-handbook-part-five/

Amazon CloudFront 部署小指南（六）- Lambda@Edge 基础与诊断：https://aws.amazon.com/cn/blogs/china/amazon-cloudfront-deployment-handbook-part-six/

Amazon CloudFront 部署小指南（七）- 使用 CloudFront Function 模板加 EchoServer 进行快速调试：https://aws.amazon.com/cn/blogs/china/quick-debugging-using-cloudfront-function-templates-and-echoserver/

Amazon CloudFront 部署小指南（八）- 使用中国区 CloudFront 及 CloudFront SSL 插件部署免费证书：https://aws.amazon.com/cn/blogs/china/divert-website-access-traffic-from-ec2-to-amazon-cloudfront/

本篇作者

朱劲松

亚马逊云科技解决方案架构师，负责基于 AWS 云平台的解决方案咨询和设计，拥有 10 多年的 IT 行业工作经验，历任系统架构师、大数据总监、CTO 等职，在边缘计算、Serverless、大数据方面有丰富的实践经验。

崔俊杰

亚马逊云科技高级产品解决方案架构师，负责亚马逊云科技云边缘安全相关的服务产品。为亚马逊云用户提供 DDoS 防御/网站前端安全防御/域名安全相关的产品咨询。对 Cloudfront，Shield，WAF，Route53，Global Accelerator 等云边缘安全相关产品有深入了解。在计算机安全、数据中心和网络领域有多年的工作经验。