云原生解決方案
云計算團隊 2020-03-16
對于最近1到2年，我談的最多的就是微服務(wù)+DevOps+容器化PaaS平臺。其中在微服務(wù)里面重點又談了中臺和API網(wǎng)關(guān)兩個關(guān)鍵點，在DevOps里面兼談了敏捷研發(fā)管理。同時自己也指出了這些關(guān)鍵技術(shù)和方法是傳統(tǒng)IT企業(yè)進行轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)，不會獨立存在，而應(yīng)該是形成一個完整的整體。
在整個產(chǎn)品規(guī)劃里面又分為了云臺，云網(wǎng)和云鏡三個方面的內(nèi)容。
1. 云臺：重心從原來的IaaS平臺轉(zhuǎn)到Docker容器化的PaaS平臺，并提供DevOps支撐能力平臺
2. 云網(wǎng)：對應(yīng)原來的ESB服務(wù)總線，同時ESB轉(zhuǎn)為輕量化的微服務(wù)或API網(wǎng)關(guān)，并提供大數(shù)據(jù)集成能力
3. 云鏡：提供整個平臺的資源監(jiān)控，業(yè)務(wù)運行監(jiān)控，性能分析，服務(wù)鏈監(jiān)控等關(guān)鍵能力。
對于集團型大企業(yè)，按上述思路來構(gòu)建新應(yīng)用完全是沒有問題的，但是里面對各個組件的能力都需要進一步增強和我完善，包括我在前面博客文章也提到過，對于我們DevOps平臺，雖然整體功能上已經(jīng)完全支撐整個研發(fā)持續(xù)交付過程，但是實際使用的時候仍然還存在一些關(guān)鍵功能缺失，這些也是需要進一步完善的地方。而對于云鏡而言，要實現(xiàn)完整的監(jiān)控分析能力，往往也需要很大的研發(fā)投入才能夠完成。
微服務(wù)架構(gòu)+容器化+DevOps 將成為后續(xù)企業(yè)信息化轉(zhuǎn)型的主流趨勢。
以上部分內(nèi)容也是我在18年11月的一篇產(chǎn)品規(guī)劃雜談里面的談到的，而一直以來自己也在思考如何用一個概念將上面幾點全部整合起來。而云原生剛好就是覆蓋上述所有關(guān)鍵技術(shù)和方法的一個概念。
什么是云原生？
對于Cloud Native翻譯為云原生，是Matt Stine提出的一個概念，它是一個思想的集合，包括DevOps、持續(xù)交付（Continuous Delivery）、微服務(wù)（MicroServices）、敏捷基礎(chǔ)設(shè)施（Agile Infrastructure）、康威定律（Conways Law）等，以及根據(jù)商業(yè)能力對公司進行重組。
Cloud Native既包含技術(shù)（微服務(wù)，敏捷基礎(chǔ)設(shè)施），也包含管理（DevOps，持續(xù)交付，康威定律，重組等）。Cloud Native也可以說是一系列Cloud技術(shù)、企業(yè)管理方法的集合。
https://baijiahao.baidu.com/s?id=1606406149473084309&wfr=spider&for=pc
在一般用法中，“云原生”是一種構(gòu)建和運行應(yīng)用程序的方法，它利用了云計算交付模型的優(yōu)勢。“云原生”是關(guān)于如何創(chuàng)建和部署應(yīng)用程序，和位置無關(guān)。 這意味著應(yīng)用程序位于云中，而不是傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心。
CNCF將“云原生”定義的更為狹窄，意味著使用開源軟件堆棧進行容器化，其中應(yīng)用程序的每個部分都打包在自己的容器中，動態(tài)編排，以便每個部分都被主動調(diào)度和管理，以優(yōu)化資源利用率和面向微服務(wù)的應(yīng)用程序，以提高應(yīng)用程序的整體靈活性和可維護性。
咨詢公司Deloitte的董事總經(jīng)理Mike Kavis說：“云原生應(yīng)用程序?qū)ｉT設(shè)計用于運行現(xiàn)代云計算平臺所需的彈性和分布式特性?！?“這些應(yīng)用程序松散耦合，意味著代碼不會硬連接到任何基礎(chǔ)架構(gòu)組件，因此應(yīng)用程序可以按需伸縮，并采用不可變基礎(chǔ)架構(gòu)的抽象。通常，這些架構(gòu)是使用微服務(wù)構(gòu)建的，但這不是強制性要求?！?/p>
云服務(wù)提供商Splunk的首席技術(shù)支持者Andi Mann表示，對于云原生應(yīng)用程序而言，最大的不同之處在于應(yīng)用程序的構(gòu)建，交付和運維方式?！袄迷品?wù)意味著使用敏捷和可擴展的組件（如容器）來提供離散和可重用的功能，這些功能以良好描述的方式集成，甚至跨越多云等技術(shù)邊界，這使得交付團隊可以使用可重復的自動化和編排來快速迭代。”
云原生應(yīng)用程序開發(fā)通常包括DevOps，敏捷方法，微服務(wù)，云平臺，Kubernetes和Docker等容器，以及持續(xù)交付，簡而言之，每種新的和現(xiàn)代的應(yīng)用程序部署方法。
CNCF給出了云原生應(yīng)用的三大特征：
1. 容器化封裝：以容器為基礎(chǔ)，提高整體開發(fā)水平，形成代碼和組件重用，簡化云原生應(yīng)用程序的維護。在容器中運行應(yīng)用程序和進程，并作為應(yīng)用程序部署的獨立單元，實現(xiàn)高水平資源隔離。
2. 動態(tài)管理：通過集中式的編排調(diào)度系統(tǒng)來動態(tài)的管理和調(diào)度。
3. 面向微服務(wù)：明確服務(wù)間的依賴，互相解耦。
可以參考網(wǎng)上的要給核心導圖：
因此，你確實希望擁有平臺即服務(wù)（PaaS）模型。PaaS不是必需的，但它使事情變得更容易。絕大多數(shù)云客戶從基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)（IaaS）開始，這有助于從底層硬件中抽象出他們的應(yīng)用程序。但PaaS增加了一個額外的層來抽象底層操作系統(tǒng)，因此你可以完全專注于應(yīng)用程序的業(yè)務(wù)邏輯，而不必擔心進行操作系統(tǒng)調(diào)用。
實際上我們看到對于完整的DevOps是包括了持續(xù)交付方面的內(nèi)容的。因此對于云原生的概念完全和我前面經(jīng)常談到的微服務(wù)，容器化PaaS和DevOps相吻合。
即云原生 = 微服務(wù)+ DevOps + 容器化PaaS
云原生本身包括了云原生平臺和云原生應(yīng)用，而平臺則是指容器PaaS平臺和DevOps能力支撐平臺，而云原生應(yīng)用可以理解微基于微服務(wù)思想和開發(fā)框架開發(fā)的微服務(wù)應(yīng)用。
如果僅僅如此，那么對云原生的理解還是關(guān)鍵技術(shù)和方法的一個集合，那么這些集合的目標又是什么？簡單理解來說元原生核心是讓軟件的開發(fā)和交付面向云平臺或云服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施而進行，能夠充分利用云平臺提供的能力和服務(wù)快速的完成軟件的開發(fā)和集成，面向客戶的持續(xù)交付，同時又能夠做到足夠的敏捷響應(yīng)變化。
如何做到，核心底層技術(shù)是容器化PaaS，小而靈活，而且具備編排屬性和能力，傳統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)通過微服務(wù)化后變得足夠小而自治，方便進行敏捷開發(fā)和迭代，快速的交付和響應(yīng)，同時也方便部署和托管到容器中。而DevOps更多是一套完全適應(yīng)云端協(xié)同的敏捷管理方法和流程，來實現(xiàn)持續(xù)集成和交付。
軟件因云而生，即云原生，需要的就是上面三者的密切配合來完成。
雖然對于容器化PaaS和微服務(wù)我在博客文章里面談的比較多，這里還是摘錄下元原生一篇文章里面的一些對容器化PaaS，服務(wù)編排和微服務(wù)的一些關(guān)鍵描述：
參考：http://dockone.io/article/2991
■ 容器化封裝
最近幾年Docker容器化技術(shù)很火，經(jīng)常在各種場合能夠聽到關(guān)于Docker的分享。Docker讓開發(fā)工程師可以將他們的應(yīng)用和依賴封裝到一個可移植的容器中。Docker背后的想法是創(chuàng)建軟件程序可移植的輕量容器，讓其可以在任何安裝了Docker的機器上運行，而不用關(guān)心底層操作系統(tǒng)。Docker可以解決虛擬機能夠解決的問題，同時也能夠解決虛擬機由于資源要求過高而無法解決的問題。其優(yōu)勢包括：
1. 隔離應(yīng)用依賴
2. 創(chuàng)建應(yīng)用鏡像并進行復制
3. 創(chuàng)建容易分發(fā)的即啟即用的應(yīng)用
4. 允許實例簡單、快速地擴展
5. 測試應(yīng)用并隨后銷毀它們
自動化運維工具可以降低環(huán)境搭建的復雜度，但仍然不能從根本上解決環(huán)境的問題。在看似穩(wěn)定而成熟的場景下，使用Docker的好處越來越多。
■ 服務(wù)編排
Kubernetes——讓容器應(yīng)用進入大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。
這個總結(jié)確實很貼切。編排調(diào)度的開源組件還有：Kubernetes、Mesos和Docker Swarm。
Kubernetes是目前世界上關(guān)注度最高的開源項目，它是一個出色的容器編排系統(tǒng)。Kubernetes出身于互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的巨頭Google公司，它借鑒了由上百位工程師花費十多年時間打造Borg系統(tǒng)的理念，通過極其簡易的安裝，以及靈活的網(wǎng)絡(luò)層對接方式，提供一站式的服務(wù)。
Mesos則更善于構(gòu)建一個可靠的平臺，用以運行多任務(wù)關(guān)鍵工作負載，包括Docker容器、遺留應(yīng)用程序（例如Java）和分布式數(shù)據(jù)服務(wù)（例如Spark、Kafka、Cassandra、Elastic）。Mesos采用兩級調(diào)度的架構(gòu)，開發(fā)人員可以很方便的結(jié)合公司業(yè)務(wù)場景自定制MesosFramework。
他們?yōu)樵圃鷳?yīng)用提供的強有力的編排和調(diào)度能力，它們是云平臺上的分布式操作系統(tǒng)。在單機上運行容器，無法發(fā)揮它的最大效能，只有形成集群，才能最大程度發(fā)揮容器的良好隔離、資源分配與編排管理的優(yōu)勢，而對于容器的編排管理，Swarm、Mesos和Kubernetes的大戰(zhàn)已經(jīng)基本宣告結(jié)束，Kubernetes成為了無可爭議的贏家。
■ 微服務(wù)架構(gòu)
傳統(tǒng)的Web開發(fā)方式，一般被稱為單體架構(gòu)（Monolithic）所有的功能打包在一個WAR包里，基本沒有外部依賴（除了容器），部署在一個JEE容器（Tomcat，JBoss，WebLogic）里，包含了DO/DAO，Service，UI等所有邏輯。其架構(gòu)如下圖所示。
單體架構(gòu)進行演化升級之后，過渡到SOA架構(gòu)，即面向服務(wù)架構(gòu)。近幾年微服務(wù)架構(gòu)（Micro-Service Archeticture）是最流行的架構(gòu)風格，旨在通過將功能模塊分解到各個獨立的子系統(tǒng)中以實現(xiàn)解耦，它并沒有一成不變的規(guī)定，而是需要根據(jù)業(yè)務(wù)來做設(shè)計。
微服務(wù)架構(gòu)是對SOA的傳承，是SOA的具體實踐方法。微服務(wù)架構(gòu)中，每個微服務(wù)模塊只是對簡單、獨立、明確的任務(wù)進行處理，通過REST API返回處理結(jié)果給外部。在微服務(wù)推廣實踐角度來看，微服務(wù)將整個系統(tǒng)進行拆分，拆分成更小的粒度，保持這些服務(wù)獨立運行，應(yīng)用容器化技術(shù)將微服務(wù)獨立運行在容器中。
過去設(shè)計架構(gòu)時，是在內(nèi)存中以參數(shù)或?qū)ο蟮姆绞綄崿F(xiàn)粒度細化。微服務(wù)使用各個子服務(wù)控制模塊的思想代替總線。不同的業(yè)務(wù)要求，服務(wù)控制模塊至少包含服務(wù)的發(fā)布、注冊、路由、代理功能。
容器化的出現(xiàn)，一定程度上帶動了微服務(wù)架構(gòu)。架構(gòu)演化從單體式應(yīng)用到分布式，再從分布式架構(gòu)到云原生架構(gòu)，微服務(wù)在其中有著不可或缺的角色。微服務(wù)帶給我們很多開發(fā)和部署上的靈活性和技術(shù)多樣性，但是也增加了服務(wù)調(diào)用的開銷、分布式系事務(wù)、調(diào)試與服務(wù)治理方面的難題。
微服務(wù)架構(gòu)當前主流開發(fā)框架SpringCloud，基本包括了微服務(wù)架構(gòu)開發(fā)和運行過程中常用的組件，其中包括：服務(wù)發(fā)現(xiàn)與注冊、熔斷機制、路由、全局鎖、中心配置管理、控制總線、決策競選、分布式會話和集群狀態(tài)管理等基礎(chǔ)組件。
■ 元原生應(yīng)用和傳統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)的一個對比
參考：https://cloud.tencent.com/developer/article/1360266
其它參考：https://www.cnblogs.com/IT-Evan/p/CloudNative.html
遠行科技
遠行云商
