Бессерверные вычисления в образовании: возможности, порог входа и области применения

Полный текст статьи

В последние годы российский рынок облачных технологий заметно растёт. Это связано как с цифровизацией бизнеса и государственных структур, так и с необходимостью оптимизации затрат на IT-инфраструктуру, особенно в условиях импортозамещения и ограничений на использование зарубежных сервисов.

По оценкам iKS-Consulting (обзор «Российский рынок облачных инфраструктурных сервисов 2025», данные за август–ноябрь 2025), объём российского рынка публичных облачных сервисов, включая сегменты IaaS, PaaS и SaaS, в 2024 году составил 322,3 млрд руб. (рост на 32,8 % по сравнению с 2023 годом). В 2025 году ожидается достижение 416,5 млрд руб. (рост на 29,2 % к 2024 году) [¹].

Бессерверные вычисления (serverless computing) — это парадигма облачных вычислений, при которой разработчик загружает только исполняемый код, а вся инфраструктура (серверы, операционные системы, контейнеры, масштабирование, мониторинг) полностью скрыта и управляется облачным провайдером [⁴]. Основными строительными блоками данной модели являются:

Function as a Service (FaaS) — функции, запускаемые по событиям (HTTP-запрос, сообщение в очереди, изменение объекта в хранилище, расписание и др.) [⁵];

Backend as a Service (BaaS) — полностью управляемые сервисы для хранения данных, аутентификации, отправки уведомлений, очередей сообщений и других инфраструктурных сервисов [³].

В отличие от традиционного подхода (виртуальные машины, контейнеры Docker на Kubernetes или даже классические VPS) бессерверная архитектура кардинально меняет ответственность сторон (таблица 1).

Таблица 1. Сравнение бессерверной модели и традиционных подходов к размещению приложений

В образовательной среде использование бессерверных технологий даёт ряд практических преимуществ. В первую очередь это низкие эксплуатационные затраты при нерегулярной или небольшой нагрузке, что особенно важно для учебных проектов и экспериментальных разработок. В таких условиях студенты и преподаватели могут сосредоточиться на разработке алгоритмов, интерфейсов и обработке данных, не тратя значительное время на администрирование серверной инфраструктуры. Ещё одним важным преимуществом является автоматическое масштабирование приложений при резких всплесках нагрузки, что может быть актуально, например, в периоды массовой сдачи заданий, регистрации на учебные мероприятия или проведения онлайн-тестирования [⁴].

При проектировании систем на основе бессерверной архитектуры следует учитывать и ограничения этой модели. К наиболее существенным относятся задержки при первом запуске функции после периода бездействия, ограничения на максимальную продолжительность выполнения функции, а также возможная зависимость от конкретной облачной платформы. Кроме того, разработка и отладка распределённых бессерверных систем может быть сложнее по сравнению с традиционными монолитными приложениями, поскольку логика работы распределяется между множеством независимых функций и внешних сервисов.

Большинство задач, возникающих в образовательной среде, имеют эпизодический или событийно-ориентированный характер нагрузки. К таким задачам можно отнести обработку веб-форм, работу чат-ботов, автоматическую обработку загружаемых файлов, рассылку уведомлений студентам, генерацию отчётов или выполнение периодических вычислений по расписанию. Для подобных сценариев ограничения бессерверной модели, как правило, не оказывают существенного влияния на функционирование систем.

В условиях требований законодательства Российской Федерации о защите персональных данных и ограничений на использование зарубежных облачных сервисов особое значение приобретает выбор платформы, обеспечивающей локализацию данных и соответствие нормативным требованиям. К числу наиболее развитых отечественных решений в области бессерверных вычислений относится платформа Yandex Cloud Functions, предоставляющая модель Function as a Service и интегрированная с другими управляемыми сервисами облачной инфраструктуры.

Сервис поддерживает ряд популярных языков программирования (Python, Node.js, Go, Java, .NET и др.), а также различные механизмы запуска функций, включая HTTP-запросы, события хранилищ объектов, сообщения в очередях, изменения в базах данных и запуск по расписанию. Наличие бесплатного уровня, включающего до одного миллиона вызовов функций и 10 ГБ×час выполнения кода в месяц, что делает платформу удобной для использования в учебных проектах и экспериментальных исследованиях.

Дополнительным фактором, способствующим использованию облачных технологий в образовательной среде, является наличие специализированных программ поддержки студентов и научных коллективов. В частности, Yandex Cloud реализует программу Research & Education, в рамках которой образовательным учреждениям и отдельным исследовательским группам предоставляются гранты на использование облачной инфраструктуры, что позволяет интегрировать современные цифровые технологии в учебный процесс без значительных финансовых затрат [⁶].

Важной особенностью использования бессерверных технологий в образовании является относительно низкий порог входа для студентов. Для разработки простых приложений достаточно владения одним из распространённых языков программирования, базового понимания принципов работы HTTP-протокола и навыков взаимодействия с API. При этом отсутствует необходимость в глубоких знаниях системного администрирования, настройки серверов или оркестрации контейнеров, что существенно упрощает начальный этап освоения облачных технологий.

Опыт разработки учебных проектов показывает, что создание первого прототипа приложения на основе бессерверной архитектуры может занимать от нескольких часов до одного дня. Более сложные проекты, включающие интеграцию нескольких сервисов (например, функции, базы данных и хранилища объектов), могут быть реализованы в течение одной-трёх недель в рамках учебных проектов или курсовых работ.

Бессерверные технологии могут использоваться в различных образовательных сценариях. Одним из наиболее распространённых направлений является разработка чат-ботов и вспомогательных цифровых сервисов. Такие системы способны автоматизировать рассылку уведомлений, предоставлять доступ к учебным материалам или выполнять простую проверку заданий.

Бессерверная архитектура также может применяться для создания небольших веб-сервисов и API, используемых в рамках учебных проектов, исследований или внутренних сервисов университета. Автоматическое масштабирование позволяет обрабатывать любые всплески активности без необходимости предварительного резервирования вычислительных ресурсов.

Бессерверные вычисления могут использоваться и в научно-исследовательской деятельности студентов. Например, функции применяются для обработки экспериментальных данных, подготовки датасетов, запуска вычислительных экспериментов или формирования визуализаций результатов исследований. Такая модель позволяет организовать вычисления по требованию и оплачивать только фактически использованные ресурсы.

В перспективе бессерверные технологии могут стать одним из инструментов интеграции облачных сервисов и систем искусственного интеллекта в образовательный процесс. В частности, возможно использование API интеллектуальных сервисов для автоматической генерации учебных заданий, анализа текстовых работ, обработки изображений или создания интерактивных обучающих систем. Распространение подобных инструментов позволяет формировать у студентов практические навыки работы с современными цифровыми технологиями и облачными платформами.

Выводы

Бессерверные вычисления — одно из перспективных направлений развития облачных технологий, способное существенно снизить барьеры для разработки цифровых образовательных сервисов и учебных проектов. Низкий порог входа, гибкая модель масштабирования и наличие бесплатных ресурсов делают данную технологию доступной для студентов и преподавателей. Использование бессерверных платформ в учебном процессе способствует формированию навыков разработки распределённых систем, повышает мотивацию обучающихся и расширяет возможности применения современных цифровых инструментов в исследовательской деятельности.