一、開篇淺談
云原生的概念一直以來都很模糊，雖然云原生計算基金會（CNCF）給出了所謂的定義，但是并不能讓大家很好的理解云原生的理念，為什么說是理念呢，因為云原生是一種思想，是一種解決方案，很抽象。
隨著云原生生態(tài)和邊界不斷的擴大，云原生自身的定義一直在變。不同的公司（Pivotal & CNCF）不同的人對它有不同的定義，同一家公司在不同的時間階段定義也不一樣。根據(jù)摩爾定律推斷，未來對于云原生的定義還會不斷變化。
為了能夠給大家盡可能說出云原生是個什么東西，我讀了很多很多文章，拜訪了很多名家，包括業(yè)界的知名大佬、年薪千萬的骨灰級專家、名下數(shù)十萬學(xué)生的成功學(xué)大師，真是生怕自己才疏學(xué)淺耽誤了大家，所以我希望大家能看到最后，也希望這篇文章能夠給你帶來收獲。
二、云計算是什么
說到云原生，就不得不提到云計算，那么什么又是云計算呢？
2006年，亞馬遜把基于分布式操作系統(tǒng)聚集起來的強?計算能?，通過互聯(lián)?的?分輸送給千千萬萬的普通?戶，?們給這種計算的在線服務(wù)，起的名字叫做云計算。
通俗的說，把分布式操作系統(tǒng)聚集起來的強大計算能力像水電一樣，成為大眾的必需品，輸送給千家萬戶，讓每個人都可以高效利用這種計算資源。就像水龍頭一樣，我們什么需要水打開水龍頭就好了，再也不用去井里挑水喝了；什么時候需要電直接打開開關(guān)就好了，再也不用拿兩根木頭磨來磨去了。但是，你要付費，你得掏錢，天底下沒有免費的午餐，因為能量守恒。
三、云原生是什么
我接觸云原生應(yīng)該是在8年前，那時候我高二，那個時候云原生的概念比較廣泛，記得那時候應(yīng)該是暑假，那天很熱，風(fēng)扇吹著，看著qq群里的前輩們討論著“Docker”這個字眼，真是好奇啊，聽前輩們對這個贊不絕口，好奇心的驅(qū)動，讓我開始了云原生之路。
初識Docker的我，還沒有感受到它的強大之處，簡單的過手之后，就潦草的摒棄掉了，次年，也就是我的高考前幾個月吧，已經(jīng)玩爛了ssm框架的我，過渡到了SpringBoot，感受到SpringBoot的強大之后，不免讓我想起了Docker，這不也是開箱即用，敏捷開發(fā)么？這個時候我已經(jīng)發(fā)現(xiàn)社區(qū)生態(tài)已經(jīng)逐漸強大了。
在大家還在猛刷“三年高考，五年模擬”的時候，我將我寫完的SpringBoot項目用Docker部署在Linux上，我現(xiàn)在還記得當(dāng)時那種興奮的感覺，不用手動部署項目，不用手動部署Nginx、Redis、MySQL...只需要用Docker拉取對應(yīng)版本鏡像，通過簡單的命令就可以完成之前復(fù)雜的操作，再加上相關(guān)編排工具的加持，簡直不要太爽。
再到高考之后，我發(fā)現(xiàn)當(dāng)時已經(jīng)稱霸的k8s+擁有絕對地位Docker+SpringCloud Netflix已經(jīng)可以滿足企業(yè)開發(fā)，我覺得這一定是風(fēng)口，你要知道，風(fēng)來了，豬都會飛，我雖然數(shù)理化沒學(xué)好，但我想做這只豬，這只會飛的豬。
其實，云原生從我當(dāng)初剛了解的時候，就特別火，而且是一直火，沒想到時至今日，才被大家所熟知。
早期，云原生架構(gòu)有幾個特征：
- 符合12模式（Twelve-Factor App）：云原生應(yīng)用架構(gòu)的模式集合
- 微服務(wù)架構(gòu)（Microservices）：獨立部署的服務(wù)，一次只做一件事
- 自助服務(wù)敏捷基礎(chǔ)設(shè)施（Self-Service Agile Infrastructure）：用于快速、可重復(fù)和一致地提供應(yīng)用環(huán)境和服務(wù)的平臺
- 面向API接口的通信（API-based Collaboration）：服務(wù)之間的交互基于接口，而不是本地方法調(diào)用
- 抗脆弱性（Anti-Fragility）：系統(tǒng)能抵御高負載
簡單來說就是：
- 模塊化（Modularity）
- 可觀測性（Observability）
- 可部署性（Deployability）
- 可測試性（Testability）
- 可處理性（Disposability）
- 可替代性（Replaceability）
2019年，VMware Tanzu 官網(wǎng)給出了云原生最新定義，以及云原生的架構(gòu)原則：
云原生是一種利用云計算交付模型的優(yōu)勢來構(gòu)建和運行應(yīng)用程序的方法論。當(dāng)企業(yè)使用云原生架構(gòu)開發(fā)和運維應(yīng)用程序時，它們能更快速地響應(yīng)客戶需求將新想法推向市場。
雖然公共云影響了幾乎所有行業(yè)對于基礎(chǔ)設(shè)施的思維模式，但類似云的交付并不僅限于公共環(huán)境。云原生的開發(fā)同時適合公共云和私有云，你只需要關(guān)心應(yīng)用程序是如何創(chuàng)建和部署，無需理會在哪部署。
更重要的是能夠為開發(fā)人員提供按需訪問計算能力以及現(xiàn)代數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序服務(wù)。云原生開發(fā)融合了 DevOps、連續(xù)交付、微服務(wù)和容器。
云原生架構(gòu)原則：DevOps、Microservices、Containers、Security。
上面我提到云原生計算基金會（CNCF），是由開源基礎(chǔ)設(shè)施界的翹楚 Google、RedHat 等公司共同牽頭發(fā)起的一個基金會組織，其目的非常明確，就是為了對抗當(dāng)時大紅大紫的 Docker 公司在容器圈一家獨大的局面。CNCF 通過 Kubernetes 項目在開源社區(qū)編排領(lǐng)域一騎絕塵，之后就扛起了云原生定義和推廣的大旗，風(fēng)光無限。
給大家看一眼CNCF的全景圖吧！
2015 年 CNCF 把云原生定義為：應(yīng)用容器化、面向微服務(wù)、容器編排。到了 2018 年，CNCF 更新了云原生的定義，加入了聲明式 API 和服務(wù)網(wǎng)格（2017 年社區(qū)新技術(shù)，和微服務(wù)并列，注意它不是微服務(wù)的升級版本），這些技術(shù)能夠構(gòu)建容錯性好，易于管理和便于觀察的松耦合系統(tǒng)。2018年，大量科技公司開始接受云原生的概念，并紛紛加入到云原生的大家庭。此外，主流云計算供應(yīng)商相繼加入 CNCF，持續(xù)豐富整個云原生的生態(tài)。
四、云計算的四個層次
4.1 IaaS（基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)）
IaaS（Infrastructure as a Service，基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)）是基礎(chǔ)層。在這一層，通過虛擬化、動態(tài)化將IT基礎(chǔ)資源（計算、網(wǎng)絡(luò)、存儲）聚合形成資源池。資源池即計算能力的集合，終端用戶（企業(yè)）可以通過網(wǎng)絡(luò)獲得自己需要的計算資源，運行自己的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。這種方式使用戶不必自己建設(shè)這些基礎(chǔ)設(shè)施，而是通過付費即可使用這些資源。
4.2 PaaS（平臺即服務(wù)）
在IaaS層之上的是PaaS（Platform as a Service，平臺即服務(wù)）層。這一層除了提供基礎(chǔ)計算能力，還具備了業(yè)務(wù)的開發(fā)運行環(huán)境，提供包括應(yīng)用代碼、SDK、操作系統(tǒng)以及API在內(nèi)的IT組件，供個人開發(fā)者和企業(yè)將相應(yīng)功能模塊嵌入軟件或硬件，以提高開發(fā)效率。對于企業(yè)或終端用戶而言，這一層的服務(wù)可以為業(yè)務(wù)創(chuàng)新提供快速、低成本的環(huán)境。
4.3 SaaS（軟件即服務(wù)）
最上層是SaaS（Software as a Service，軟件即服務(wù)）。實際上，SaaS在云計算概念出現(xiàn)之前就已經(jīng)存在，并隨著云計算技術(shù)的發(fā)展得到了更好的發(fā)展。SaaS的軟件是“拿來即用”的，不需要用戶安裝，軟件升級與維護也無須終端用戶參與。同時，它還是按需使用的軟件，與傳統(tǒng)軟件購買后就無法退貨相較具有無可比擬的優(yōu)勢。
4.4 DaaS（數(shù)據(jù)即服務(wù)）
越來越多的數(shù)據(jù)沉淀、抽象形成了新的服務(wù)——DaaS（Data as a Service，數(shù)據(jù)即服務(wù)）。
數(shù)據(jù)聚合抽象，把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成通用信息，從而為公眾提供公共信息服務(wù)。例如，對于天氣信息，可能A需要根據(jù)天氣信息來判斷出門穿著，B需要根據(jù)天氣信息判斷是否洗車，C需要根據(jù)天氣信息判斷是否準備防洪防澇設(shè)施等。不同用戶均可利用DaaS滿足自己的訴求。
此外，通過對各類數(shù)據(jù)信息進一步加工形成信息組合應(yīng)用，會進一步盤活數(shù)據(jù)，提升數(shù)據(jù)價值。這就像搭積木一樣，對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息塊以不同的方式進行組裝，可以達到千變?nèi)f化的效果。DaaS服務(wù)已成為當(dāng)下數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要抓手。
五、云原生如何構(gòu)建
5.1 云原生架構(gòu)
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。
來看一看這個我早些年畫的一個簡易的架構(gòu)圖：
從上圖Spring Cloud組件的架構(gòu)可以看出在微服務(wù)架構(gòu)中所必須的組件，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。
Spring Cloud和Kubernetes有很大的不同，Spring Cloud和Kubernetes處理了不同范圍的微服務(wù)架構(gòu)技術(shù)點，而且是用了不同的方法。Spring Cloud方法是試圖解決在JVM中的微服務(wù)架構(gòu)要點，而Kubernetes方法是試圖讓問題消失，為開發(fā)者在平臺層解決。Spring Cloud在JVM中非常強大，Kubernetes管理那些JVM很強大?？雌饋砀魅∷L，充分利用這兩者的優(yōu)勢是自然而然的趨勢了。
5.2 DevOps
為了解決應(yīng)用 “持續(xù)交付問題”，我們引入了 Devops。
提到交付問題，就想起大學(xué)的專業(yè)課——軟件工程...這是個讓人頭疼的問題，我們知道，一個軟件從零開始到最終交付，大概包括以下幾個階段：產(chǎn)品規(guī)劃、開發(fā)編碼、構(gòu)建、QA測試、發(fā)布、部署和維護。
最初大家說到DevOps，都是指的‘開發(fā)運維一體化’，現(xiàn)在大家說的 DevOps 已經(jīng)是擴大到“端到端”的概念了。
Devops 理念大家應(yīng)該比較熟悉了，我理解它是一系列價值觀，原則，方法，實踐及工具的集合，目的是實現(xiàn)快速交付價值且具有持續(xù)改進能力，其核心是用于打破研發(fā)和運維之間的隔閡、加快軟件交付流程、提高軟件質(zhì)量。
這里就不過多談?wù)摿?，給大家列出devops平臺搭建工具
- 項目管理（PM）：jira。
運營可以上去提問題，可以看到各個問題的完整的工作流，待解決未解決等； - 代碼管理：gitlab。
jenkins或者K8S都可以集成gitlab，進行代碼管理，上線，回滾等； - 持續(xù)集成CI（Continuous Integration）：gitlab ci。
開發(fā)人員提交了新代碼之后，立刻進行構(gòu)建、（單元）測試。根據(jù)測試結(jié)果，我們可以確定新代碼和原有代碼能否正確地集成在一起。 - 持續(xù)交付CD（Continuous Delivery）：gitlab cd。
完成單元測試后，可以把代碼部署到連接數(shù)據(jù)庫的 Staging 環(huán)境中更多的測試。如果代碼沒有問題，可以繼續(xù)手動部署到生產(chǎn)環(huán)境中。 - 鏡像倉庫：VMware Harbor，私服nexus。
- 容器：Docker。
- 編排：K8S。
- 服務(wù)治理：Nacos。
- 腳本語言：Python。
- 日志管理：Cat+Sentry，還有種常用的是ELK。
- 系統(tǒng)監(jiān)控：Prometheus。
- 負載均衡：Nginx。
- 網(wǎng)關(guān)：Kong，SpringCloud Gateway。
- 鏈路追蹤：SkyWalking。
- 產(chǎn)品和UI圖：藍湖。
- 公司內(nèi)部文檔：Confluence。
六、云原生的關(guān)鍵技術(shù)
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6.1 容器
容器雛形最早出現(xiàn)在 1979 年叫 Chroot Jail ，定義于 2008 年 即 LXC（Linux Container），將 Cgroups 的資源管理能力和 Namespace 的視圖隔離能力組合在一起，實現(xiàn)進程級別的隔離。
然而容器最大的創(chuàng)新在于容器鏡像（即集裝箱，Docker “現(xiàn)象級” 開創(chuàng)），它包含了一個應(yīng)用運行所需的完整環(huán)境（整個操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)），具有一致性、輕量級、可移植、語言無關(guān)等特性，實現(xiàn) “一次發(fā)布，隨處運行”（開發(fā)、測試、生產(chǎn)），使應(yīng)用的構(gòu)建、分發(fā)和交付完全標準化。
它也是 “不可變基礎(chǔ)設(shè)施” 的核心基礎(chǔ)。
6.2 Kubernetes
Kubernetes 是云計算和云原生時代的 Linux，是 Google 基于 Borg 開源的容器編排調(diào)度系統(tǒng)，讓容器應(yīng)用進入大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。
聲明式的 API 與可擴展（CRD + Controller）的編程接口，先進的設(shè)計思想使其在容器編排大戰(zhàn)中（Kubernetes、Swarm、Mesos）處于王者地位，成為容器編排系統(tǒng)的事實標準。
通過采用 Kubernetes 平臺，用戶不必操心資源管理問題，使基礎(chǔ)設(shè)施更加標準化，復(fù)雜度降低，資源使用率提升。同時 Kubernetes 也簡化了混合云，多云，邊緣云等跨數(shù)據(jù)中心的部署成本。
6.3 微服務(wù)(Microservices)
微服務(wù)則是一種用于構(gòu)建應(yīng)用的架構(gòu)方案，微服務(wù)架構(gòu)有別于為傳統(tǒng)的單體應(yīng)用的是將應(yīng)用拆分成多個核心功能，每個功能都被稱為一個獨立的服務(wù)，可以單獨構(gòu)建和部署，其中某個服務(wù)出現(xiàn)故障也不會影響其他的功能模塊，這句體現(xiàn)了其針對特定服務(wù)發(fā)布，影響小，風(fēng)險小等特點。
6.4 無服務(wù)(Serverless)
根據(jù) CNCF 的定義，Serverless 是指構(gòu)建和運行不需要服務(wù)器管理的應(yīng)用程序的概念。即開發(fā)人員無需關(guān)注底層的基礎(chǔ)設(shè)施，只需要關(guān)注應(yīng)用程序的業(yè)務(wù)本身就行，且該服務(wù)是可以自動擴展。
6.5 DevOps
早期的項目使用的是‘瀑布模型’進行軟件交付，即一個階段所有的完成工作之后再往下一個階段，但這樣的模式無法滿足業(yè)務(wù)快速開發(fā)交付及變更需求的情況，于是后面就出現(xiàn)了敏捷開發(fā)這一概念，即一種快速應(yīng)對需求變化軟件開發(fā)能力，而DevOps就是基于敏捷開發(fā)將軟件開發(fā)/測試人員/IT運維關(guān)聯(lián)在一起，通過工具、組織等方式使開發(fā)、測試、發(fā)布流程自動化，軟件發(fā)布頻繁，高效。
6.6 ServiceMesh
ServiceMesh 核心是業(yè)務(wù)邏輯與非業(yè)務(wù)邏輯解耦，實現(xiàn)開發(fā)只需關(guān)注業(yè)務(wù)邏輯的偉大目標。將一大堆和業(yè)務(wù)邏輯無關(guān)的客戶端 SDK（如服務(wù)發(fā)現(xiàn)，路由，負載均衡，限流降級等）從業(yè)務(wù)應(yīng)用中剝離出來，放到單獨的 Proxy（Sidecar） 進程中，之后下沉到基礎(chǔ)設(shè)施中間件 Mesh（類似 TDDL 到 DRDS 的模式）。
針對應(yīng)用減少了系統(tǒng)框架變更帶來的風(fēng)險、瘦身后變的干凈和輕量化，加快了應(yīng)用的啟動速度，使得應(yīng)用往 Serverless 架構(gòu)遷移變得輕松。
針對 Mesh 可以根據(jù)自身需求自行迭代和升級功能，更加利于全局服務(wù)治理、灰度發(fā)布、監(jiān)控等。
同時，Mesh 邊界可以擴展到 DB Mesh，Cache Mesh、Msg Mesh等，真正做到服務(wù)通信的標準化即服務(wù)之間通信的 TCP/IP。
6.7 基礎(chǔ)設(shè)施即代碼（IaC）
將基礎(chǔ)設(shè)施及其完整的生命周期（創(chuàng)建、銷毀、擴容、替換）以代碼的方式進行描述、通過相應(yīng)的工具（terraform、ROS、CloudFormation等）編排執(zhí)行和管理。
比如應(yīng)用用到的所有基礎(chǔ)資源（如：ECS、VPC、RDS、SLB、Redis 等），無需在控制臺不停的切換頁面申請購買，只需定義相應(yīng)代碼，一鍵創(chuàng)建。
這樣做的受益是基礎(chǔ)設(shè)施代碼版本化，可 Review，可測試，可追溯，可回滾，一致性、防止配置漂移，方便共享、模板化和規(guī)?；嵘诉\維整體效率和質(zhì)量，通過代碼也可以輕松了解基礎(chǔ)設(shè)施的全貌。
6.8 Cloud IDE
云端 IDE 深入研發(fā)的整個生命周期，提供了完整的開發(fā)、調(diào)試、預(yù)發(fā)、生產(chǎn)環(huán)境及CI/CD 發(fā)布一體化體驗。云端可提供豐富的代碼庫模板，通過分布式運算提升編譯速度，以 “智能” 方式實現(xiàn)代碼推薦、代碼優(yōu)化、自動掃描發(fā)現(xiàn) BUG、識別邏輯和系統(tǒng)性風(fēng)險。
可以想像云時代開發(fā)模式與本地開發(fā)完全不同，擁有更高的研發(fā)效率，更快的迭代速度，更完善的質(zhì)量控制。
七、云計算和云原生的關(guān)系
7.1 云原生是云計算的趨勢
從市場發(fā)展趨勢看，云計算將是未來IT的主流。
從技術(shù)發(fā)展趨勢看，更多企業(yè)將會廣泛應(yīng)用云原生技術(shù)。
從軟件開發(fā)角度看，云原生技術(shù)為企業(yè)帶來了更快進行業(yè)務(wù)創(chuàng)新的價值。
7.2 云原生是云計算的再升級
整個云原生技術(shù)棧都是基于開源、開放的技術(shù)標準。
云原生是對使用云的應(yīng)用架構(gòu)的再升級。
云原生是對云平臺的技術(shù)和云服務(wù)的再升級。
