Labs 導(dǎo)讀
中國(guó)移動(dòng)云能力中心王超應(yīng)邀參加由中國(guó)信通院主辦的2021可信云大會(huì)，并在云原生分論壇發(fā)表了以《移動(dòng)云云空間的云原生轉(zhuǎn)型實(shí)踐分享》為主題的演講，以下是精彩內(nèi)容分享。
作者簡(jiǎn)介：
王超，中國(guó)移動(dòng)云能力中心SaaS產(chǎn)品部技術(shù)專家組成員，曾負(fù)責(zé)能力開(kāi)放平臺(tái)、服務(wù)治理平臺(tái)、移動(dòng)云云網(wǎng)盤等產(chǎn)品及項(xiàng)目的研發(fā)工作，架構(gòu)設(shè)計(jì)及研發(fā)管理經(jīng)驗(yàn)豐富，在互聯(lián)網(wǎng)大型業(yè)務(wù)系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)與調(diào)優(yōu)方面有深入研究。
1 定義云原生
數(shù)字世界再一次加速，我們已經(jīng)從云化時(shí)代發(fā)展到了云原生時(shí)代。似乎整個(gè)行業(yè)都在討論云原生，包括分布式系統(tǒng)、微服務(wù)、容器化、無(wú)服務(wù)器計(jì)算以及其他新興技術(shù)和架構(gòu)的作用，但 IT 從業(yè)人員和決策者仍然對(duì)云原生的真正含義以及利用云原生技術(shù)可達(dá)到的最終目標(biāo)存有困惑。自從Paul Fremantle在2010年首次提出Cloud Native概念后，許多組織和專家都嘗試定義云原生：
Paul Fremantle （2010年）
他認(rèn)為，應(yīng)用程序當(dāng)前可能無(wú)法充分利用云環(huán)境，需要考慮一些技術(shù)屬性，中間件和應(yīng)用才能在云環(huán)境中良好運(yùn)行（更好的利用資源、更快的配置、更好的治理），成為“Cloud Native”，此時(shí)云原生可以認(rèn)為是一種云上應(yīng)用構(gòu)建理念。這些核心技術(shù)屬性包括：分布式、彈性、多租戶、自助服務(wù)、精細(xì)計(jì)量和計(jì)費(fèi)、增量部署和測(cè)試。
Matt Stine（2015年）
Matt Stine在《Migrating to Cloud-Native Application Architectures》一書中表示，在單體應(yīng)用向云原生遷移的過(guò)程中，需要從組織架構(gòu)、技術(shù)和文化等多個(gè)方面共同變革。同時(shí)為云原生提出了一組最佳實(shí)踐：十二因子、微服務(wù)、敏捷基礎(chǔ)設(shè)施、基于API的協(xié)作、反脆弱性。
CNCF（2015年）
云原生計(jì)算基金會(huì)（CNCF）成立，將云原生定義為：容器化封裝、自動(dòng)化管理、面向微服務(wù)。
Matt Stine（2017年）
Matt Stine在一次媒體小組討論中表示，云原生架構(gòu)具有以下六個(gè)屬性：模塊化（通過(guò)微服務(wù)）、可觀察性、可部署性、可測(cè)試性、可處理性、可替換性。
CNCF（2018年）
云原生計(jì)算基金會(huì)（CNCF）重新定義云原生為：云原生技術(shù)有助于各組織在公有云、私有云和混合云等現(xiàn)代、動(dòng)態(tài)環(huán)境中，構(gòu)建和運(yùn)行可彈性擴(kuò)展的應(yīng)用。代表技術(shù)包括容器、服務(wù)網(wǎng)格、微服務(wù)、不可變基礎(chǔ)設(shè)施和聲明式API。
這些技術(shù)能夠構(gòu)建韌性好、可管理和便于觀察的松散耦合系統(tǒng)。結(jié)合可靠的自動(dòng)化手段，云原生技術(shù)使得工程師能夠輕松地對(duì)系統(tǒng)做出頻繁和可預(yù)測(cè)的重大變更。
綜上我們可知，云原生的定義一直在不斷變化和演進(jìn)中，但始終有一個(gè)核心的目標(biāo)：“以應(yīng)用為中心，實(shí)現(xiàn)價(jià)值用云”，讓我們的應(yīng)用系統(tǒng)和IT架構(gòu)完全基于云原生，讓我們的業(yè)務(wù)系統(tǒng)生于云、長(zhǎng)于云。
2 企業(yè)數(shù)字化進(jìn)程的啟示
讓我們?cè)倩仡櫼幌�，企業(yè)數(shù)字化的三個(gè)階段以及它們的特點(diǎn)：
階段1：前云時(shí)代
軟件開(kāi)發(fā)：使用瀑布模型，完整的軟件一般需要數(shù)年時(shí)間才能完成開(kāi)發(fā)交付，并且在進(jìn)行新功能發(fā)布或者其他增量時(shí)，花費(fèi)的時(shí)間較久。開(kāi)發(fā)、QA和運(yùn)維是不同的團(tuán)隊(duì)，協(xié)作不多。
基礎(chǔ)設(shè)施：一開(kāi)始直接使用物理硬件，后隨著服務(wù)器虛擬化的興起，可以使用性能更強(qiáng)大的物理服務(wù)器來(lái)部署虛擬服務(wù)器。
運(yùn)維：運(yùn)維任務(wù)通常手工完成，限制了系統(tǒng)可運(yùn)維的規(guī)模。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的發(fā)展，技術(shù)人員開(kāi)始嘗試使用配置管理工具，以減少維護(hù)基礎(chǔ)設(shè)施帶來(lái)的工作量和復(fù)雜度。
階段2：云化時(shí)代
軟件開(kāi)發(fā)：技術(shù)人員開(kāi)始使用敏捷開(kāi)發(fā)模型和DevOps體系，以替代瀑布模型，這使得可以更快、更高質(zhì)量地完成軟件開(kāi)發(fā)及交付。
基礎(chǔ)設(shè)施：云將運(yùn)行應(yīng)用程序所需的資源和依賴作為即開(kāi)即用的服務(wù)提供。應(yīng)用構(gòu)建者將云作為一種新型IT基礎(chǔ)設(shè)施，使得他們可以專注于核心業(yè)務(wù)部分而無(wú)需關(guān)心底層基礎(chǔ)架構(gòu)。
運(yùn)維：云上運(yùn)維和管理的自動(dòng)化程度進(jìn)一步提升，包括開(kāi)通、配置、擴(kuò)容和自我恢復(fù)。
階段3：云原生時(shí)代
軟件開(kāi)發(fā)：?jiǎn)误w應(yīng)用程序逐漸被微服務(wù)、服務(wù)網(wǎng)格和無(wú)狀態(tài)計(jì)算等新技術(shù)改變，結(jié)合云原生產(chǎn)品，開(kāi)始真正充分利用云的關(guān)鍵特性。
基礎(chǔ)設(shè)施：云通過(guò)平臺(tái)提供多種服務(wù)支撐。應(yīng)用構(gòu)建者通常采用多云或混合云方法，將應(yīng)用程序和服務(wù)部署在最能發(fā)揮價(jià)值的地方。
運(yùn)維：基于分布式構(gòu)建的應(yīng)用系統(tǒng)，開(kāi)始使用全新的部署方法：容器和彈性調(diào)度平臺(tái)，這些在基礎(chǔ)設(shè)施中增加的抽象，能夠使運(yùn)維人員以新的方式觀察和處理系統(tǒng)健康狀態(tài)及性能表現(xiàn)。
在云化時(shí)代，企業(yè)將IT系統(tǒng)搬遷上云，業(yè)務(wù)應(yīng)用都部署和運(yùn)行在云上，消除傳統(tǒng)硬件的束縛，實(shí)現(xiàn)了敏捷化的資源編排能力。通過(guò)池化資源，一定程度上解決了部署、運(yùn)維方面的難題，但傳統(tǒng)應(yīng)用在架構(gòu)、交付、部署形式等方面并沒(méi)有充分體現(xiàn)對(duì)云關(guān)鍵屬性的應(yīng)用，無(wú)法發(fā)揮云的正真價(jià)值。
隨著企業(yè)數(shù)字化進(jìn)程不斷推進(jìn)，對(duì)云的理解和應(yīng)用也更加深入，應(yīng)用構(gòu)建者們意識(shí)到僅僅簡(jiǎn)單地將IT系統(tǒng)搬遷上云，往往無(wú)法真正享受云帶來(lái)的最大價(jià)值，需要由現(xiàn)在的ON CLOUD進(jìn)階到IN CLOUD，同時(shí)使用云提供的新生能力與既有能力有機(jī)協(xié)同，基于云原生的技術(shù)、架構(gòu)和服務(wù)來(lái)構(gòu)建企業(yè)應(yīng)用，充分利用云的優(yōu)勢(shì)來(lái)助力企業(yè)應(yīng)用和業(yè)務(wù)發(fā)展，將企業(yè)的數(shù)字化建設(shè)、業(yè)務(wù)智能升級(jí)帶入新階段。
3 云原生應(yīng)用的概念和特點(diǎn)
對(duì)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，云原生是一個(gè)形容詞，體現(xiàn)的是應(yīng)用為云而生的需求：應(yīng)用需要做什么樣的設(shè)計(jì)才能正真實(shí)現(xiàn)價(jià)值用云，這背后是一套“以應(yīng)用為中心” 的技術(shù)體系和方法論，用于指導(dǎo)構(gòu)建和運(yùn)行云上應(yīng)用。換句話說(shuō)，云原生強(qiáng)調(diào)的IN CLOUD，并不是指應(yīng)用所在的位置，而是指應(yīng)用構(gòu)建和運(yùn)行的方式。
在云原生的語(yǔ)義下，“以應(yīng)用為中心”并不等于重應(yīng)用、輕平臺(tái)，相反是平臺(tái)上探、復(fù)雜性下沉，云平臺(tái)通過(guò)云服務(wù)和產(chǎn)品，接管應(yīng)用構(gòu)建過(guò)程中更多的標(biāo)準(zhǔn)功能和非功能性特性，減輕乃至消除了應(yīng)用對(duì)存儲(chǔ)、計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)等資源的關(guān)注和依賴，云平臺(tái)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品提供技術(shù)及業(yè)務(wù)能力，使應(yīng)用能專注在業(yè)務(wù)需求實(shí)現(xiàn)上。
3.1 云原生應(yīng)用
云原生應(yīng)用是傳統(tǒng)應(yīng)用的再進(jìn)一步，是為云而設(shè)計(jì)的應(yīng)用程序，基于云構(gòu)建，依賴云上服務(wù)和能力，最大化運(yùn)用云的潛能，發(fā)揮云的價(jià)值，旨在充分利用云計(jì)算模型以提升速度、靈活性和質(zhì)量，同時(shí)降低部署風(fēng)險(xiǎn)。云原生應(yīng)用的立意并不關(guān)注應(yīng)用程序在哪里運(yùn)行，而是關(guān)注應(yīng)用程序如何構(gòu)建、部署和管理。
云原生應(yīng)用自身基于云原生技術(shù)（微服務(wù)、容器化、CICD等），完成設(shè)計(jì)與構(gòu)建，同時(shí)通過(guò)與云平臺(tái)提供的相關(guān)可靠產(chǎn)品及能力（容器服務(wù)、安全產(chǎn)品、中間件等）充分整合，盡可能的剝離非功能性特性及邏輯（韌性/容錯(cuò)、可觀測(cè)性、安全、連續(xù)性、一致性），讓云接管，從而輕量化應(yīng)用。
3.1.1 云原生應(yīng)用特點(diǎn)
敏捷：應(yīng)用迭代周期更短，能快速應(yīng)對(duì)外部變化，用最少的試錯(cuò)來(lái)達(dá)到最終目標(biāo)。
彈性/可擴(kuò)展：應(yīng)用可隨業(yè)務(wù)流量自動(dòng)擴(kuò)縮容，具備較高的業(yè)務(wù)抗性。同時(shí)，具備對(duì)現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的橫向、縱向擴(kuò)展能力。
分布式：應(yīng)用遵循低耦合的分布式模式，各個(gè)節(jié)點(diǎn)可以部署在不同的網(wǎng)絡(luò)/地域中。
3.1.2 云原生應(yīng)用的開(kāi)發(fā)和傳統(tǒng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)之間的差異
云原生應(yīng)用更加關(guān)注上市速度，所以應(yīng)用開(kāi)發(fā)需要更多敏捷、服務(wù)化開(kāi)發(fā)及持續(xù)交付的方法。通過(guò)供跨開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)和交付團(tuán)隊(duì)的DevOps協(xié)作、更加模塊化的架構(gòu)以及靈活可擴(kuò)展的基礎(chǔ)設(shè)施提供支撐，讓云原生應(yīng)用支持多種環(huán)境，具備良好的可移植性。
對(duì)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，簡(jiǎn)單的轉(zhuǎn)向微服務(wù)架構(gòu)并不能帶來(lái)企業(yè)數(shù)字業(yè)務(wù)所需的服務(wù)質(zhì)量和交付頻率，同樣的，僅采用支持敏捷開(kāi)發(fā)或IT自動(dòng)化的工具不會(huì)提高云原生應(yīng)用的構(gòu)建速度。想要成功構(gòu)建良好的云原生應(yīng)用，需要的是實(shí)踐、技術(shù)、流程和思維方式的有機(jī)結(jié)合。
云原生應(yīng)用開(kāi)發(fā)有兩個(gè)互補(bǔ)的部分：云上應(yīng)用服務(wù)或中間件，可以加速云原生應(yīng)用的開(kāi)發(fā)；云上基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)或容器平臺(tái)，可以加速云原生應(yīng)用的交付和部署。
3.1.3 云原生應(yīng)用開(kāi)發(fā)及交付的四項(xiàng)原則
·基于服務(wù)化的架構(gòu)
服務(wù)化架構(gòu)，例如微服務(wù)，提倡構(gòu)建模塊化、松散耦合的業(yè)務(wù)服務(wù)。微服務(wù)的優(yōu)勢(shì)可以提升應(yīng)用的構(gòu)建速度而不會(huì)增加過(guò)多的復(fù)雜性，帶來(lái)良好的獨(dú)立性和業(yè)務(wù)敏捷性。
·基于API的通信交互
多個(gè)服務(wù)之間通過(guò)輕量、技術(shù)棧無(wú)關(guān)的API暴露和交互，能降低部署、擴(kuò)展和維護(hù)的復(fù)雜性和開(kāi)銷。
·基于容器的基礎(chǔ)設(shè)施
云原生應(yīng)用使用容器在不同環(huán)境和基礎(chǔ)設(shè)施（包括公有云、私有云和混合云）之間實(shí)現(xiàn)真正的應(yīng)用可移植性。容器技術(shù)能在單個(gè)操作系統(tǒng)中為多個(gè)應(yīng)用服務(wù)劃分計(jì)算資源，并確保應(yīng)用服務(wù)之間的安全與隔離。使用Kubernetes等容器編排平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)一定的業(yè)務(wù)抗性和彈性。
·DevOps流程
DevOps原則側(cè)重于與交付團(tuán)隊(duì)（包括開(kāi)發(fā)、QA、安全和 運(yùn)維團(tuán)隊(duì)）協(xié)作構(gòu)建，共同交付應(yīng)用程序。同時(shí)，使用DevOps自動(dòng)化功能，支持定期增量和持續(xù)交付，并引入灰度發(fā)布、藍(lán)綠發(fā)布等來(lái)保持一定的業(yè)務(wù)連續(xù)性。
4 云原生應(yīng)用構(gòu)建實(shí)踐
4.1 轉(zhuǎn)向微服務(wù)
云原生應(yīng)用的特點(diǎn)包括分布式和敏捷，這就要求將單體應(yīng)用拆分為多個(gè)服務(wù)（分布式系統(tǒng)），而使用微服務(wù)架構(gòu)是將應(yīng)用程序拆分為較小服務(wù)的可靠方法，它有以下優(yōu)勢(shì)：
·可擴(kuò)展/解耦
擴(kuò)展單個(gè)服務(wù)，而不是應(yīng)用整體，且服務(wù)可部署在任意網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)
·互不干擾的技術(shù)棧
相互獨(dú)立，遠(yuǎn)程通信，按需選型
·易于開(kāi)發(fā)
服務(wù)小且獨(dú)立，研發(fā)過(guò)程更可控，適合小兵團(tuán)組合作戰(zhàn)
·易于交付
每次更改涉及特定服務(wù)而不是整體，以較小的增量開(kāi)發(fā)來(lái)滿足單次交付需求
微服務(wù)的概念自2011年首次提出起，就展現(xiàn)出了比SOA更加優(yōu)越的特性，在各類方法論和支撐技術(shù)加持下，微服務(wù)架構(gòu)的分布式系統(tǒng)易于具備敏捷性、彈性、可擴(kuò)展等方面的優(yōu)勢(shì)，深度契合云上應(yīng)用的要求，那么如何設(shè)計(jì)一個(gè)良好的微服務(wù)架構(gòu)系統(tǒng)呢，可以從以下幾個(gè)方面考慮：
⑴ 服務(wù)設(shè)計(jì)原則
(22).jpg)
·無(wú)狀態(tài)計(jì)算
服務(wù)節(jié)點(diǎn)不持有狀態(tài)，支持微服務(wù)在運(yùn)行中，隨時(shí)按需彈性擴(kuò)縮容。這也是分布式架構(gòu)的關(guān)鍵點(diǎn)之一，將無(wú)狀態(tài)的計(jì)算與有狀態(tài)的數(shù)據(jù)分開(kāi)，微服務(wù)計(jì)算節(jié)點(diǎn)只負(fù)責(zé)狀態(tài)數(shù)據(jù)的分發(fā)與處理，而有狀態(tài)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)則依賴后端的各類中間件中。
·圍繞業(yè)務(wù)、先粗后細(xì)
微服務(wù)架構(gòu)的分布式系統(tǒng)要求我們的系統(tǒng)拆分成一個(gè)個(gè)獨(dú)立且松散耦合的服務(wù)進(jìn)程，要為每個(gè)服務(wù)劃分好明確的邊界，通常圍繞業(yè)務(wù)，以界限上下文關(guān)聯(lián)和聚合形成服務(wù)，而不是通過(guò)技術(shù)屬性。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)早期，可以將上下文界定的較粗，以較粗的粒度形成微服務(wù)，在后續(xù)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)與運(yùn)行中，對(duì)服務(wù)有了更多認(rèn)識(shí)后，再調(diào)整界定粒度，進(jìn)一步拆分或者合并。
·容錯(cuò)與自我保護(hù)
微服務(wù)架構(gòu)帶來(lái)的問(wèn)題之一就是復(fù)雜的服務(wù)依賴，并且隨著時(shí)間推移，每個(gè)服務(wù)都可能依賴更多的服務(wù)，在調(diào)用鏈的某些服務(wù)不可用時(shí)，可能會(huì)因?yàn)檎{(diào)用堆積引起雪崩效應(yīng)，無(wú)限的影響上游服務(wù)，需要有良好的機(jī)制（例如引入斷路器），識(shí)別依賴服務(wù)的健康狀態(tài)，并在發(fā)生問(wèn)題時(shí)保護(hù)自身。
·冪等性、一致性
這是分布式系統(tǒng)永恒的話題之一，由于微服務(wù)眾多，眾多的服務(wù)請(qǐng)求都在網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生，當(dāng)發(fā)生網(wǎng)絡(luò)抖動(dòng)、重復(fù)請(qǐng)求等異常情況時(shí)，服務(wù)需要具備良好的冪等設(shè)計(jì)來(lái)避免請(qǐng)求被重復(fù)處理。此外，在微服務(wù)架構(gòu)的系統(tǒng)中，狀態(tài)在多個(gè)服務(wù)之間流轉(zhuǎn)，需要一致性來(lái)確保業(yè)務(wù)得到正確的處理，這就涉及到強(qiáng)一致性和最終一致性在系統(tǒng)中應(yīng)用。
·向前和向后兼容
微服務(wù)的優(yōu)勢(shì)之一就是各個(gè)服務(wù)可以獨(dú)立演進(jìn)和迭代，而服務(wù)間復(fù)雜的依賴關(guān)系顯而易見(jiàn)就帶來(lái)了各個(gè)微服務(wù)版本兼容的問(wèn)題，向后兼容要求服務(wù)自身迭代不能影響其他服務(wù)對(duì)自己身依賴和調(diào)用，實(shí)現(xiàn)多版并存，向前兼容要求服務(wù)自身能夠接受并消化其他服務(wù)的迭代，保持系統(tǒng)穩(wěn)定。
⑵ 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則
(19).jpg)
·服務(wù)自治
單個(gè)微服務(wù)就是單個(gè)獨(dú)立的自治實(shí)體，體現(xiàn)在技術(shù)選型自由、部署自由、研發(fā)語(yǔ)言自由等方面，同時(shí)能夠自治業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)，需要從上到下（接入層、業(yè)務(wù)層、數(shù)據(jù)層等）全面的獨(dú)立，服務(wù)暴露出API（Application Programming Interface，應(yīng)用編程接口），服務(wù)間通過(guò)API進(jìn)行通信和調(diào)用。
·分層依賴
微服務(wù)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)需要分層，例如劃分出核心服務(wù)層、公共服務(wù)層、基礎(chǔ)服務(wù)層等，定義好服務(wù)的上下游關(guān)系落到具體的分層，并約定依賴方向，做好分層依賴，避免產(chǎn)生循環(huán)依賴導(dǎo)致系統(tǒng)整體耦合性上升。
·高效服務(wù)通信
微服務(wù)架構(gòu)中的各個(gè)微服務(wù)之間通常通過(guò)遠(yuǎn)程通信實(shí)現(xiàn)調(diào)用，通信的實(shí)現(xiàn)方式直接影響了服務(wù)間調(diào)用的效率和成功率，這就需要考慮技術(shù)選型，例如選擇具備多路復(fù)用、雙向流通信、二進(jìn)制傳輸?shù)忍匦缘男滦蛡鬏攨f(xié)議和組件。
·適當(dāng)異步消息傳遞
當(dāng)在多個(gè)微服務(wù)上下文中傳遞消息時(shí)，各自微服務(wù)不同的部署規(guī)模和處理能力帶來(lái)了服務(wù)間可能的調(diào)用堆積，可以使用適當(dāng)?shù)漠惒较鬟f機(jī)制（請(qǐng)求響應(yīng)異步、事件驅(qū)動(dòng)異步、消息隊(duì)列異步），減少系統(tǒng)整體耦合度、提升處理性能。
·面向運(yùn)維
微服務(wù)架構(gòu)下產(chǎn)生了繁多的獨(dú)立服務(wù)實(shí)例，為系統(tǒng)運(yùn)行期的運(yùn)維帶來(lái)了一定的復(fù)雜性，所以要把運(yùn)維復(fù)雜性考慮到系統(tǒng)的設(shè)計(jì)階段，由內(nèi)而外的實(shí)現(xiàn)可觀測(cè)性、可部署性及可運(yùn)維性。
在這個(gè)過(guò)程中，我們要清楚的意識(shí)到“微”不是目的，“敏捷”才是我們的最終目標(biāo)，要依托微服務(wù)的理念，將應(yīng)用程序打造成一個(gè)業(yè)務(wù)敏捷、技術(shù)敏捷的云原生應(yīng)用。
4.2 應(yīng)用容器化
應(yīng)用微服務(wù)化之后為集成和交付帶來(lái)了挑戰(zhàn)，而容器和微服務(wù)就像豆?jié){油條一樣天生一對(duì)，是當(dāng)下流行的開(kāi)發(fā)實(shí)踐，可將應(yīng)用程序轉(zhuǎn)換成可移植、可擴(kuò)展、高效且易于管理的較小服務(wù)集合。
容器是一種輕量級(jí)的虛擬化技術(shù)，能夠在單一主機(jī)上提供多個(gè)隔離的操作系統(tǒng)環(huán)境 ，通過(guò)一系列的namespace進(jìn)行進(jìn)程隔離，每個(gè)容器都有唯一的可寫文件系統(tǒng)和資源配額。容器技術(shù)分為運(yùn)行時(shí)和編排兩層，運(yùn)行時(shí)負(fù)責(zé)容器的計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等，編排層負(fù)責(zé)容器集群的調(diào)度、服務(wù)發(fā)現(xiàn)和資源管理。
中國(guó)云原生用戶調(diào)研報(bào)告（2020）中調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，60%以上的用戶已在生產(chǎn)環(huán)境中應(yīng)用容器技術(shù)。43%的用戶已將容器技術(shù)用于核心生產(chǎn)業(yè)務(wù)，19%的用戶已將容器技術(shù)用于非核心生產(chǎn)環(huán)境。僅10%的用戶未考慮使用容器技術(shù)。同時(shí)，容器運(yùn)行時(shí)多元化發(fā)展趨勢(shì)已經(jīng)顯現(xiàn)，但Docker仍是現(xiàn)階段最主要的選擇。83%的用戶容器運(yùn)行時(shí)技術(shù)選用Docker，9%的用戶選用 Containerd。此外，Kubernetes延續(xù)在容器編排技術(shù)領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)地位，63%的用戶容器運(yùn)行時(shí)技術(shù)選用Kubernetes，17%的用戶選用Docker Swarm。
容器技術(shù)能為使用者能帶來(lái)以下優(yōu)勢(shì)：
·更快的初始化和執(zhí)行
·更細(xì)的隔離與服務(wù)共存
·更輕松的編排管理
·更便捷的制品交付
在實(shí)際的研發(fā)過(guò)程中，常常有以下幾種訴求：
·在研發(fā)生命周期中，分別部署到不同的環(huán)境
·業(yè)務(wù)服務(wù)快速啟動(dòng)/拆除/擴(kuò)縮容
·業(yè)務(wù)服務(wù)實(shí)例混部
·只關(guān)心應(yīng)用運(yùn)行，而不關(guān)心在哪里運(yùn)行
以上兩者可以發(fā)現(xiàn)，容器技術(shù)的優(yōu)勢(shì)可以匹配研發(fā)過(guò)程中的訴求，容器可以幫助解耦應(yīng)用和基礎(chǔ)設(shè)施，提高業(yè)務(wù)敏捷性，是實(shí)現(xiàn)“以應(yīng)用為中心”架構(gòu)的重要支撐。通過(guò)云、容器、微服務(wù)三者協(xié)同工作，將應(yīng)用的開(kāi)發(fā)和交付提升到傳統(tǒng)方法和技術(shù)無(wú)法達(dá)到的新高度，大大增加了應(yīng)用生命周期的敏捷性和可靠性。
通常，云上的容器服務(wù)能提供高性能可伸縮的容器應(yīng)用管理服務(wù)，容器化應(yīng)用的生命周期管理可以提供多種應(yīng)用發(fā)布方式。容器服務(wù)簡(jiǎn)化了容器管理集群的搭建工作，整合了調(diào)度、配置、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等，打造云端最佳 容器運(yùn)行環(huán)境。使用容器技術(shù)，用戶可以將微服務(wù)及其所需的所有配 置、依賴關(guān)系和環(huán)境變量打包成容器鏡像，輕松移植到全新的服務(wù)器 節(jié)點(diǎn)上，而無(wú)需重新配置環(huán)境，這使得容器成為部署單個(gè)微服務(wù)的最理想工具。
4.3、持續(xù)交付流水線
應(yīng)用微服務(wù)化與容器化之后，還是會(huì)面臨“更快且頻繁交付”和“系統(tǒng)穩(wěn)定且可靠”之間的矛盾。而持續(xù)交付（Continuous delivery）是一種軟件工程方法，旨在以更快的速度和更高的頻率來(lái)構(gòu)建、測(cè)試和發(fā)布軟件�？梢允股a(chǎn)中的應(yīng)用程序進(jìn)行更多增量更新，該方法有助于降低成本、耗時(shí)和交付變更的風(fēng)險(xiǎn)。使用者可通過(guò)完整的工具鏈，深度集成代碼倉(cāng)庫(kù)、制品倉(cāng)庫(kù)、項(xiàng)目管理、自動(dòng)化測(cè)試等類別中的主流工具，快速實(shí)踐。
由上圖可以看到，持續(xù)交付是持續(xù)集成模型基礎(chǔ)上的延伸，使研發(fā)周期自動(dòng)化更進(jìn)一步，能夠快速發(fā)布到演示或UAT環(huán)境、以及執(zhí)行自動(dòng)化的系統(tǒng)集成測(cè)試。
4.3.1 實(shí)踐原則
在建設(shè)持續(xù)交付流水線的過(guò)程中，可以遵循以下策略：
⑴ 版本控制與分支策略
·可審核、可重復(fù)
每一次的版本構(gòu)建都是可審核且可重復(fù)的，能夠利用版本控制策略回溯，以應(yīng)對(duì)流水線中可能出現(xiàn)的失敗。
·包含整個(gè)交付物（代碼、數(shù)據(jù)庫(kù)、配置）
版本控制不能僅僅包含代碼，也要包含變更涉及的所有內(nèi)容，避免遺漏，產(chǎn)生不一致。
·頻繁的分支合并
盡早、頻繁的合并分支，有利于發(fā)現(xiàn)最新的修改，能夠及時(shí)處理沖突。
⑵ 持續(xù)交付流水線
·合適的工具
采用合適的工具構(gòu)建自己的流水線，考慮學(xué)習(xí)成本、維護(hù)、效果等多方面的因素。
·數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)
通過(guò)每一次自動(dòng)化動(dòng)作的指標(biāo)量化數(shù)據(jù)，來(lái)驅(qū)動(dòng)流水線向前或向后推進(jìn)。
·控制與改進(jìn)
通過(guò)每一次構(gòu)建的動(dòng)作效果與反饋，不斷改進(jìn)流水線，添加自動(dòng)化動(dòng)作或者更新技術(shù)工具。
⑶ 更多的自動(dòng)化
·檢測(cè)、構(gòu)建、測(cè)試
在流水線中引入更多的自動(dòng)化動(dòng)作，盡量減少手工參與，可以覆蓋檢測(cè)、構(gòu)建、測(cè)試等多個(gè)環(huán)節(jié)。
·覆蓋整個(gè)交付物
自動(dòng)化的動(dòng)作不僅要覆蓋代碼，也要包含全部交付物，例如腳本、SQL、配置等，避免遺漏。
·重復(fù)的體力勞動(dòng)
如果在流水線上有重復(fù)的人工體力勞動(dòng)，都建議嘗試將其納入自動(dòng)化動(dòng)作。
⑷ 良好的反饋機(jī)制
·全周期反饋
反饋機(jī)制要包含整個(gè)持續(xù)交付周期，對(duì)每一次動(dòng)作都要有所響應(yīng)，避免遺漏。
·快速反饋
在持續(xù)交付中，流水線要能夠在構(gòu)建時(shí)快速給出結(jié)果，避免團(tuán)隊(duì)等待而降低敏捷性。
·團(tuán)隊(duì)積極響應(yīng)反饋
團(tuán)隊(duì)成員需要建立起迅速響應(yīng)流水線反饋的文化，及時(shí)修改問(wèn)題，提升效率，降低風(fēng)險(xiǎn)。
4.3.2 持續(xù)交付流水線樣例
一個(gè)典型的用于生產(chǎn)的持續(xù)交付流水線如上圖，充分融合了技術(shù)、流程與團(tuán)隊(duì)，通過(guò)自動(dòng)化動(dòng)作與持續(xù)反饋機(jī)制，不斷發(fā)現(xiàn)交付物中的問(wèn)題并予以修正，能夠大大降低部署到生產(chǎn)環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。
持續(xù)交付并不要求最終交付物自動(dòng)化部署到生產(chǎn)環(huán)境，在持續(xù)交付的語(yǔ)義下，生產(chǎn)環(huán)境部署變更是兩階段完成的，第一階段采用持續(xù)交付給出穩(wěn)定的交付物，實(shí)現(xiàn)制品晉級(jí)并分發(fā)到發(fā)布制品庫(kù)，通過(guò)上線審核后，再通過(guò)發(fā)布管理平臺(tái)或其他方式部署到生產(chǎn)環(huán)境。
4.4、與云融合
從使用效用方面看，云原生極大的釋放了云的紅利，云原生充分繼承了云的設(shè)計(jì)思想，應(yīng)用會(huì)更多基于云上進(jìn)行本土應(yīng)用開(kāi)發(fā)，即云原生應(yīng)用更加適合云的架構(gòu)，而云計(jì)算也為云原生應(yīng)用提供較好的基礎(chǔ)支撐。云計(jì)算的發(fā)展已進(jìn)入成熟期，云原生作為新型基礎(chǔ)設(shè)施支撐數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要支撐技術(shù)，逐漸在人工智能、大數(shù)據(jù)、邊緣計(jì)算、5G等新興領(lǐng)域嶄露頭角，成為驅(qū)動(dòng)數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施的強(qiáng)大引擎。
對(duì)使用者來(lái)說(shuō)，使用云上提供的服務(wù)或產(chǎn)品，有助于剝離非功能性需求，敏捷化研發(fā)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)提質(zhì)降本增效。以移動(dòng)云為例，目前規(guī)劃提供了多線條的產(chǎn)品線來(lái)支撐快速、高效的構(gòu)建云原生應(yīng)用。
云原生開(kāi)發(fā)者服務(wù)
包括微服務(wù)治理引擎、DevOps工具鏈、應(yīng)用開(kāi)放平臺(tái)等，為開(kāi)發(fā)者提供端到端的協(xié)同服務(wù)和研發(fā)工具，降低數(shù)字化技術(shù)使用門檻，提高資源的復(fù)合利用率，提升協(xié)作和交付效率。
云原生中間件產(chǎn)品線
包括消息隊(duì)列、數(shù)據(jù)庫(kù)、大數(shù)據(jù)、AI能力等，提供優(yōu)勢(shì)云數(shù)能力及各類云上中間件，能將功能從應(yīng)用中剝離，在運(yùn)行時(shí)為應(yīng)用動(dòng)態(tài)賦能。
云原生計(jì)算產(chǎn)品線
包括容器服務(wù)、Serverless等，封裝異構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)施提供負(fù)載支撐，有效解決異構(gòu)環(huán)境部署一致性問(wèn)題，促進(jìn)了資源的標(biāo)準(zhǔn)化。
5 結(jié)語(yǔ)
云上應(yīng)用的共性需求促進(jìn)了云上服務(wù)及產(chǎn)品的演進(jìn)，云上服務(wù)及產(chǎn)品的繁榮也進(jìn)一步促進(jìn)了云上應(yīng)用構(gòu)建和運(yùn)行形式的更新，這是一個(gè)雙向價(jià)值促進(jìn)的過(guò)程。對(duì)應(yīng)用本身來(lái)說(shuō)，除了圍繞云原生代表技術(shù)來(lái)設(shè)計(jì)與構(gòu)建之外，還要與云提供的各類服務(wù)及產(chǎn)品深度整合，根植于云，隨云而動(dòng)--“to be Cloud Native”。
讓我們?cè)倩乜碢aul Fremantle在10多年前提到的未來(lái)：
strongly believe that it is only once a system really implements these attributes that it starts to give the full benefits of running in a cloud. And the benefits of "Cloud-Native" systems are immense: better utilization of resources, faster provisioning, better governance.
如今，未來(lái)已來(lái)。
參考文獻(xiàn)
[1] 《云原生2.0白皮書》 - 中國(guó)信通院.
[2] 《mi-path-to-cloud-native-apps》 - redhat.
[3] 《云計(jì)算發(fā)展白皮書2020》 - 中國(guó)信通院.
[4] 《云原生發(fā)展白皮書2020》 - 中國(guó)信通院. 
