Azure Functions 在冷启动期间受到 HostServiceUnavailable 503 的限制，并且计划扩展 + 预热实例计划可稳定功能

Microsoft Azure Functions 提供了强大的无服务器计算平台，使开发人员能够运行事件驱动的代码，而无需配置或管理基础设施。然而，随着越来越多的用户采用这种模型，冷启动和扩展事件期间的性能不一致问题越来越多地浮现出来。一个特别紧迫的问题是在函数应用冷启动期间出现HTTP 503 HostServiceUnavailable错误。如果不加以解决，这些暂时性故障会严重影响应用程序的可用性、可靠性和用户体验。

总长DR

Azure Functions 在冷启动期间可能会遇到限制和HTTP 503 HostServiceUnavailable错误，尤其是在大规模或突发工作负载中。当平台没有及时预热函数应用实例以应对传入请求时，通常会出现这些故障。 Microsoft 已针对计划扩展和实例预热进行了改进。应用这些更改有助于稳定 Azure Function 应用程序，特别是在高级和弹性高级层中，减少冷启动延迟和错误。

了解 503 HostServiceUnavailable 问题

当 Azure Functions 在一段时间不活动后被调用时，环境必须“冷启动”，即启动所需的计算实例来执行传入的代码。在此冷启动过程中，如果额外负载到达的速度快于系统可扩展的速度，则可能会返回 HTTP 503 错误，原因为HostServiceUnavailable 。此状态表明当前没有可用的工作人员来处理该请求。

这些错误在以下方面尤其成问题：

• 期望低延迟响应的实时应用程序
• 服务于面向客户的服务的 API
• 遇到流量高峰的系统，例如在产品发布或促销活动期间

原因在于 Azure 如何根据需求扩展函数应用程序。默认的消耗计划动态分配工作人员，但不能免受启动延迟的影响。即使是可减少启动时间的高级计划也容易受到突然且不可预测的负载激增的影响。

技术根本原因：扩展和冷启动如何相互作用

如果 Azure Function 应用空闲几分钟，平台会取消分配其工作资源以保持系统效率。下一次调用将触发冷启动，在此期间：

• 功能主机必须加载应用程序内容和配置
• 数据库连接或 SDK 等依赖项加载到内存中
• 空闲功能应用程序必须等待分配后端工作人员

当需求突然到来时（例如多个 API 调用同时登陆），平台必须快速横向扩展并分配工作人员。然而，工人分配的速度没有保证，尤其是在消费计划中。如果配置的基础设施落后于需求的速度，则无法满足传入请求，并将引发 503 HostServiceUnavailable 错误。

这些 503 错误不是用户代码异常。它们起源于 Azure 基础设施层。 Application Insights 等应用程序监控平台通常将问题记录为请求失败，但没有相应的执行实例。

初始缓解步骤（及其缺点）

受这些冷启动错误影响的组织传统上已经探索了几种解决方法：

1. 使用高级或弹性高级计划：这些计划提供始终就绪实例和 VNET 集成等功能，可减少冷启动延迟并提供更好的可预测性。然而，无论利用率如何，它们仍然会产生成本。
2. 触发预热请求：每隔几分钟发送 HTTP ping 以人为地使实例保持温暖。虽然这暂时有效，但它被认为是一种反模式并增加了不必要的开销。
3. 重构持久函数或队列：使用异步消息传递或协调器可以减少直接的 HTTP 依赖性，但需要架构更改，并且通常会增加复杂性。

这些策略减少了 503 错误的发生，但并不能完全消除它们。此外，不可预测的流量模式继续对基础设施的扩展能力造成压力。

微软的新战略：计划扩展和预热实例

2023 年，微软开始向 Azure Functions 平台引入智能扩展和预热改进。目标是通过主动准备计算资源，使冷启动行为更加可预测，并减少负载峰值下的 503 错误。

1. 智能自动缩放增强功能

Microsoft 升级了其扩展算法，以更有效地预测工作负载模式。通过考虑历史流量和实时遥测，系统可以更好地预测何时预分配更多实例。

此升级对于每日周期出现突发事件（例如，早上登录激增）的应用程序尤其重要。通过改进对过去模式的学习，Azure 可以在激增到来之前主动扩展，而不是在 503 发生后做出反应。

2. 实例预热池

Premium 和 Elastic Premium 计划现在采用预热实例的概念。 Azure 不是按需被动扩展，而是预先配置一个专用于函数应用或服务计划的空闲但随时可用的实例池。当工作负载到来时，这些预热的实例会立即吸收峰值。

您可以使用 Azure 门户或基础结构即代码 (IaC) 模板在高级计划中配置始终就绪的实例数量。 Microsoft 的内部评估显示，当至少一个预热实例始终处于活动状态时，503 中的情况会得到显着缓解。

3. 更快的计划激活和容器重用

在隔离容器或 Linux 托管计划上运行的 Azure Functions 通过在适用的情况下重用执行环境的内部改进，延迟大幅下降。这意味着新容器的引导更少，执行主机的可用性更快。

现场结果：团队如何稳定应用程序的功能

经过这些更改，一些企业采用者报告了可靠性的改进，特别是对于以前在突然请求期间容易受到 503 错误影响的 API。根据 Microsoft 产品工程的数据，大客户租户在调整计划设置并启用预热实例的几周内，将其 503 率从 4.5% 降低到了 0.1% 以下。

现在常见的稳定策略包括：

• 将关键工作负载切换到 Premium 或 Elastic Premium 计划
• 配置minimumInstanceCount以保持空闲的工作线程
• 通过 Application Insights 和 Azure Monitor KPI 监控冷启动延迟
• 将主动扩展规则与容量阈值系统警报相结合

避免 503 错误的最佳实践

如果在延迟敏感或高吞吐量应用程序上操作 Azure Functions，请考虑以下操作准则：

• 配置始终就绪的实例：使用minimumInstanceCount在高级计划中设置至少一个热实例。
• 使用应用程序网关或 API 管理缓存：缓存非个性化请求的响应，以最大程度地减少后端依赖性。
• 监控冷启动和应用程序可用性：使用可用性测试并跟踪FunctionExecutionUnits和FunctionExecutionCount 。
• 路由可预测的流量：围绕核心系统非高峰时间安排报告和分析工作负载。
• 自定义扩展规则：对于服务总线或事件中心等非 HTTP 触发器，请使用应用程序级批处理和扩展逻辑。

结论

Azure Functions 在冷启动负载条件下返回HostServiceUnavailable 503错误的问题给许多云原生服务带来了严重的操作难题。虽然所有解决方法都不是灵丹妙药，但 Microsoft 的增强功能（尤其是在智能自动扩展和预热实例配置方面）解决了核心基础设施差距。

目前，从被动式功能规划迁移到主动式功能规划（例如，具有最少实例数量的高级部署）的团队将体验到更稳定的计算环境。关注实时指标、规划预期负载以及利用 Azure 的最新扩展改进都是最大限度降低未来风险的基本策略。

无服务器基础设施可以实现其高可扩展性和最少维护的承诺，但前提是了解其运营限制。通过正确的配置，Azure Functions 现在不仅可以提供敏捷性，还可以提供大规模的一致性。