云原生

1云原生是什么
2云原生的優勢

3云原生應用與傳統應用的區別
4云原生的特點

5云原生的發展歷程
6云原生典型應用場景

云原生是什么

有專家指出云原生(Cloud Native)指有利于各組織在公有云、私有云和混合云等新型動態環境中構建和運行可彈性擴展的應用，代表技術包括容器、服務網絡、微服務、不可變基礎設施和聲明式API，這些技術能夠構建容錯性好、易于管理和便于觀察的松耦合系統。

比較正式的云原生的定義來自于云原生計算基金會(Cloud Native Computing Foundation，CNCF)，其認為“云原生技術有利于各組織在公有云、私有云和混合云等新型動態環境中，構建和運行可彈性擴展的應用。云原生的代表技術包括容器、服務網格、微服務、不可變基礎設施和聲明式API。

云原生架構的構成主要包含4方面：微服務、容器化、DevOps以及持續交付。微服務是將一個大型復雜軟件應用解構成多個微服務組成，每種微服務是一個能獨立發布、獨立升級的應用服務，從而改變軟件的構建方式，而容器則是微服務的最佳載體，微服務在容器中運行。正是由于微服務和容器的特征，使得應用的頻繁發布、動態擴容、運維測試一體化成為了可能。

云原生的優勢

云原生不是一個具體的產品，而是基于與之相關的微服務架構、容器化部署、持續交付與DevOps方法，真正發揮出云價值的一種全新IT理念。對于應用開發團隊而言，云原生技術可以提升應用開發的效率，提升應用交付的質量。對于業務方來說，云原生的好處是所提交的需求，可以更快地被響應和實現。云原生應用可以更好地彈性擴展，滿足不同業務的需求。例如容器應用提供的應用自愈能力，可以幫助減少應用的停機時間提升用戶的體驗。目前基于開源平臺的云原生技術得到廣泛應用，開源社區運營的全球化趨勢模糊了地域界限，研發及使用人員選擇多樣；對于傳統企業，遺留系統的遷移、數據遷移和安全存儲、開發人員的思想轉變是云原生落地的難點。

(1)從在場玩家來看，目前主要包括綜合云服務廠商、容器平臺供應商、傳統IT實施服務商、應用軟件開發廠商和初創企業，云廠商上半場競爭結果看，目前仍處于頭部集中階段，但考慮數據安全等因素影響，部分具備國資背景的云廠商仍有機會在部分特定領域占據優勢。

(2)需求角度看，伴隨傳統行業上云，包括工業制造、交通物流、金融、零售、醫療等領域對服務要求愈加復雜，單體架構無法滿足其對迭代速度、可用性、流量峰值、系統互通等需求，使得對微服務架構轉型需求越來越多。同時，其更加友好的開發者環境也促使應用創新加速。

(3)從技術發展的角度來看，基于云原生技術的云架構將逐步成為企業上云首選方案。與傳統架構相比，云原生架構在架構設計、開發方式、部署維護等各個階段和方面都基于云的特點，重新設計，從而建設全新的云化應用，即云原生應用。對于企業來說，云原生是一種更高效更靈活的結構，、從云基礎架構出發，高度自動化、敏捷迅速、演進式設計和快速迭代的應用設計開發原則。而對廠商來說，云原生是對云基礎設施的進一步優化，是滿足客戶更高需求的技術升級，使其性能更好、更高效、更靈活。

(4)與本地部署的傳統應用相比，云原生架構在持續交付能力、動態擴展性、運維方式、系統環境要求等方面都有顯著優勢，隨著容器化、可持續交付、編排系統領域技術的日益成熟，云原生架構將逐步成為企業上云首選。

(5)從技術趨勢看，云原生已經進入成熟階段。當前云原生引領數字化轉型已成為必然趨勢，包括容器、微服務、DevOps等云原生技術提供的極致彈性能力和故障自愈能力已成為應用開發的最佳技術手段。其中，ServiceMesh目前已被大部分大型云上企業接受，越來越多微服務應用采用該基礎能力。但自AWS推出Serverless后眾多云廠商紛紛推進，包括全托管服務和函數即服務(FaaS)等也逐步成熟。同時容器技術與Serverless的融合實現計算密度升級，提供最佳的性能功耗比和性能價格比，大幅降低用戶使用門檻^[1]。

云原生應用與傳統應用的區別

(1)部門協同：傳統應用部門獨立，開發、運營、維護部門相互獨立缺少協同。而云原生應用組織融合，簡化了DevOps的實現，包括人員、流程和工具的組合，達到組合更好的協同工作

(2)可預測性：傳統應用不可預測，應用程序的架構和開發方式獨特，需要更長的時間來構建和批量發布，只能逐步擴展。而云原生應用可預測，遵循一個框架或原則，應用使用高度自動化、容器驅動的基礎設施云平臺進行構建，旨在通過可預測的行為最大化應用的彈性。

(3)開發方式：傳統應用采用瀑布開發方式，團隊定期發布軟件，間隔周期較長且影響客戶使用。而云原生應用采用持續交付的方式，快速發布軟件的組織得到快速反饋循環，有效地響應客戶需求

(4)恢復速度：傳統應用恢復緩慢，虛擬機啟動/關閉速度很慢，基于虛擬機的基礎設施緩慢而低效。而云原生應用恢復迅速，容器的運行環境和編排管理是在虛擬機之上提供動態的的虛擬化層，動態地管理跨虛擬機集群的容器，故障時提供彈性伸縮和恢復/重啟。

(5)操作系統：傳統應用操作系統依賴，在應用程序和底層操作系統之間依賴關系緊密。而云原生應用操作系統抽象，允許開發人員將平臺作為底層基礎設施依賴的抽象，只需使用平臺提供的功能和服務，忽略底層的實現細節。

(6)系統耦合：傳統應用系統緊耦合，單體架構將各類捆綁在一個部署包中，導致開發和部署過程中喪失敏捷性，無法獨立的部署、發布更新、重啟。而云原生應用系統松耦合，微服務架構將應用程序分解為小的、松散耦合的、獨立的服務。

(7)資源利用：傳統應用資源浪費，傳統架構按業務流量高峰做常備冗余部署資源，其他時期資源浪費嚴重。而云原生應用精益的資源，提供自動化基礎設施的配置，部署時根據應用程序需求動態地分配資源

(8)擴展方式：傳統應用手動化擴展，傳統架構依賴操作人員手動擴展，效率教低。而云原生應用自動化擴展，云原生是建立在傳統面向系統虛擬化的編排管理之上的自動化。

云原生的特點

云原生是以容器技術、微服務、DevOps等技術為基礎建立的一套云技術產品體系。云原生極大的釋放了云的紅利，云原生充分繼承云的設計思想，未來應用將更多基于云上進行本土應用開發，云原生應用更加適合云的架構，而云計算也為云原生應用提供較好的基礎支撐，如資源隔離、分布式、高可用等，云原生最大程度發揮了云的優勢。云計算的發展已進入成熟期，云原生作為新型基礎設施支撐數字化轉型的重要支撐技術，逐漸在人工智能、大數據、邊緣計算、5G等新興領域嶄露頭角，成為驅動數字基礎設施的強大引擎。伴隨全行業上云的逐步深化，企業云原生化轉型進程將進一步加速

(1)極致的彈性能力：不同于虛擬機分鐘級的彈性響應，以容器技術為基礎的云原生技術架構可實現秒級甚至毫秒級的彈性響應。

(2)服務自治故障自愈能力：基于云原生技術棧構建的平臺具有高度自動化的分發調度調諧機制，可實現應用故障的自動摘除與重構，具有極強的自愈能力及隨意處置性。

(3)大規?？蓮椭颇芰Γ嚎蓪崿F跨區域、跨平臺甚至跨服務商的規?；瘡椭撇渴鹉芰?。

(4)異構資源標準化：容器技術有效解決了異構環境的部署一致性問題，促進了資源的標準化，為服務化、自動化提供了基礎。

(5)加速數字基礎設施升級解放生產力：降低用戶數字化技術的使用門檻，提高資源的復合利用率，變革研發運營的生產方式，打破組織壁壘，實現研發與運維的跨域協同，提升交付效率，解放生產力。

(6)提升業務應用的迭代速度：云原生技術實現了應用的敏捷開發，大幅提升交付速度，降低業務試錯成本，高效響應用戶需求，增強用戶體驗加速業務創新。

云原生的發展歷程

縱觀云原生技術發展歷程，PaaS概念的普及為I領域平臺型業務模式建立了思想先導，Docker的開源拉開了云原生的序幕，也重新定義了PaaS的全新容器化思路。隨后，CNCF的誕生宣告云原生技術演進的重心從容器轉移到以Kubernetes為核心的容器編排，社區開始在Kubernetes的基礎上構建上層的業務抽象，伴隨微服務、Serverless、FaaS等技術理念的實踐，Kubernetes逐漸成為云原生技術生態的操作系統，企業在此基礎上搭建業務側的上層建筑，最大程度利用云價值^[2]。

云原生典型應用場景

云原生產業作為現階段云計算PaaS市場的重要支點，在云計算市場中的占比會快速提升。2019年Gartner在容器報告中預測，到2020年將有50%的傳統老舊應用被以云原生化的方式改造，到2022年將有75%的全球化企業將在生產中使用云原生的容器化應用。根據中國信息通信研究院相關調研數據顯示，2019年，我國云原生產業市場規模已達350.22億元，占中國整個云計算市場的26%。云原生將會在深度學習、區塊鏈、邊緣計算、傳統行業的互聯網化等場景中應用。數字經濟大潮下傳統行業的數字化轉型成為云原生產業發展的強勁驅動力，“新基建”帶來的萬億級資本投入，也將在未來幾年推動云原生產業的發展邁向新階段[]。

Gartner報告的數據顯示：2022年將會有75%的全球化企業在生產中使用云原生的容器化應用。另外，其他機構的研究表明到2022年，90%的新應用會采用微服務架構來提高設計、調試、更新、利用第三方代碼的能力，三分之一的企業在生產環境中的應用將能夠原生支持云計算服務；到2023年，四分之三的IT支出將被用于第三代平臺技術，另外，僅有不到10%的企業不會建立“數字化原生”環境，超過90%的企業會建立“數字化原生”IT環境。