云原生(cloud native)是什么,怎么理解

很多人都会问“到底什么是云原生”,对此,CNCF 官方大使、阿里云容器平台高级技术专家张磊曾经做过精彩的解释。

实际上,云原生是一条最佳路径或者最佳实践。更详细的说,云原生为用户指定了一条低心智负担的、敏捷的、能够以可扩展、可复制的方式最大化地利用云的能力、发挥云的价值的最佳路径。

因此,云原生其实是一套指导进行软件架构设计的思想。按照这样的思想而设计出来的软件:首先,天然就“生在云上,长在云上”;其次,能够最大化地发挥云的能力,使得我们开发的软件和“云”能够天然地集成在一起,发挥出“云”的最大价值。

所以,云原生最大的价值和愿景,就是认为未来的软件,会从诞生起就生长在云上,并且遵循一种新的软件开发、发布和运维模式,从而使得软件能够最大化地发挥云的能力。说到了这里,你也可以思考一下为什么容器技术具有革命性?

其实,容器技术和集装箱技术的革命性非常类似,即:容器技术使得应用具有了一种“自包含”的定义方式。所以,这样的应用才能以敏捷的、以可扩展可复制的方式发布在云上,发挥出云的能力。这也就是容器技术对云发挥出的革命性影响所在,所以说,容器技术正是云原生技术的核心底盘。

云原生的技术范畴

云原生的技术范畴包括了以下几个方面:

第一部分是云应用定义与开发流程。这包括应用定义与镜像制作、配置 CI/CD、消息和 Streaming 以及数据库等。
第二部分是云应用的编排与管理流程。这也是 Kubernetes 比较关注的一部分,包括了应用编排与调度、服务发现治理、远程调用、API 网关以及 Service Mesh。
第三部分是监控与可观测性。这部分所强调的是云上应用如何进行监控、日志收集、Tracing 以及在云上如何实现破坏性测试,也就是混沌工程的概念。
第四部分就是云原生的底层技术,比如容器运行时、云原生存储技术、云原生网络技术等。
第五部分是云原生工具集,在前面的这些核心技术点之上,还有很多配套的生态或者周边的工具需要使用,比如流程自动化与配置管理、容器镜像仓库、云原生安全技术以及云端密码管理等。
最后则是 Serverless。Serverless 是一种 PaaS 的特殊形态,它定义了一种更为“极端抽象”的应用编写方式,包含了 FaaS 和 BaaS 这样的概念。而无论是 FaaS 还是 BaaS,其最为典型的特点就是按实际使用计费(Pay as you go),因此 Serverless 计费也是重要的知识和概念。

MBaaS(Mobile Backend as a Service),简称 BaaS
FaaS(Function as a Service)

总的来说,云原生技术有利于各组织在公有云、私有云和混合云等新型动态环境中,构建和运行可弹性扩展的应用。除了容器、Kubernetes、Service Mesh等当前比较有代表性的技术,很多企业也在边缘计算方面开展了很多工作

基础设施向云演进的意义

其实,传统的应用所依赖的基础设施正在经历一个向云演进的过程,在此过程中,为我们提供了两个非常重要的优点。

第一个优点是基础设施的一致性和可靠性。同样一个镜像,无论是在美国打开,在中国打开,还是在印度打开都是一样的。并且其中的 OS 环境对于应用而言都是一致的。而对于应用而言,它就不需要关心容器跑在哪里,这就是基础设施一致性非常重要的一个特征。

第二个优点即这样的镜像本身就是自包含的,其包含了应用运行所需要的所有依赖,因此也可以漂移到云上的任何一个位置。

此外,云原生的基础设施还提供了简单、可预测的部署和运维能力。由于现在有了镜像,应用还是自描述的,通过镜像运行起来的整个容器其实可以像 Kubernetes 的 Operator 技术一样将其做成自运维的,所以整个应用本身都是自包含的行为,使得其能够迁移到云上任何一个位置。这也使得整个流程的自动化变得非常容易。

应用本身也可以更好地扩容,从 1 个实例变成 100 个实例,进而变成 1 万个实例。最后,我们可以通过不可变的基础设施来快速部署周围的管控系统和支撑组件。因为,这些组件本身也是容器化的,是符合不可变基础设施理论的组件。这些就是不可变基础设施为用户带来的最大优点。

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