云原生究竟意味著什么？

通常，圍繞云原生的對話會直接潛入諸如容器化和微服務(wù)之類的技術(shù)選擇中。這些絕對是云原生項(xiàng)目的潛在組成部分，但絕對不是全部。在本系列文章中，我們將從幾個(gè)不同的角度探討本機(jī)云，當(dāng)然包括技術(shù)和基礎(chǔ)架構(gòu)，還包括架構(gòu)，設(shè)計(jì)，以及可能最被忽略的人員和流程。用最簡單的術(shù)語來說，云原生意味著不僅要遷移到云，還要充分利用云基礎(chǔ)架構(gòu)和服務(wù)的獨(dú)特性來快速交付業(yè)務(wù)價(jià)值。

在該術(shù)語本身開始使用之前，就已經(jīng)存在云原生概念。從某種意義上說，云原生始于公共云供應(yīng)商開始提供對彈性計(jì)算能力實(shí)例的輕松且負(fù)擔(dān)得起的訪問。問題就變成了，如何利用該新基礎(chǔ)架構(gòu)的靈活性來編寫應(yīng)用程序，以及由此帶來的業(yè)務(wù)收益?

在過去十年中，云原生方法和技術(shù)發(fā)生了很大變化，并且仍在不斷發(fā)展，但是云原生應(yīng)用程序要實(shí)現(xiàn)的核心技術(shù)和業(yè)務(wù)目標(biāo)卻保持不變。這些包括：

敏捷性和生產(chǎn)力：實(shí)現(xiàn)以業(yè)務(wù)指標(biāo)為指導(dǎo)的快速創(chuàng)新。降低維護(hù)風(fēng)險(xiǎn)，并使環(huán)境保持最新狀態(tài)。 彈性和可伸縮性：以自我修復(fù)和無停機(jī)的持續(xù)可用性為目標(biāo)。提供彈性縮放和無限容量的感知。 優(yōu)化和效率：優(yōu)化基礎(chǔ)設(shè)施和人力資源的成本。啟用位置和提供者之間的自由移動。

當(dāng)我們回顧云原生的“為什么”時(shí)，我們將在后面的文章中進(jìn)一步細(xì)分這些目標(biāo)，但是希望即使是從這個(gè)簡單的定義來看，也應(yīng)該清楚的是，云原生的范圍比僅僅向新的類型遷移還廣?；A(chǔ)設(shè)施。但是，盡管這些目標(biāo)是準(zhǔn)確的，但很難看出它們專門適用于本機(jī)云。我們需要做更多的工作來定義云原生的真正含義。

與云原生相關(guān)的流行參考點(diǎn)(例如微服務(wù))和較早的清單(例如12factor應(yīng)用)可能會讓您得出結(jié)論，云原生是對體系結(jié)構(gòu)樣式的描述，其他選擇也隨之而來。毫無疑問，云原生架構(gòu)確實(shí)存在。但是，為了在云原生平臺上取得成功，公司必須采取更全面的看法。除了架構(gòu)和基礎(chǔ)架構(gòu)決策外，還存在組織和流程決策。這導(dǎo)致我們實(shí)現(xiàn)了一個(gè)關(guān)鍵的實(shí)現(xiàn)：

單憑技術(shù)無法取得業(yè)務(wù)成果

 

下圖顯示了這些決策如何相互作用。

單憑技術(shù)無法取得業(yè)務(wù)成果

我們的文章“避免使用不完整的云原生采用”中描述了如何將這些方面相互鏈接以及有關(guān)鏈接斷開時(shí)發(fā)生的警告的一個(gè)很好的示例。在本系列文章中，我們將展示云原生的成功如何與這三個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域的變更協(xié)調(diào)相關(guān)聯(lián)，以便成功進(jìn)行協(xié)調(diào)：架構(gòu)與設(shè)計(jì)，技術(shù)與基礎(chǔ)架構(gòu)，人員與流程。讓我們更詳細(xì)地探討每一個(gè)。

技術(shù)與基礎(chǔ)設(shè)施：在“云原生”的背景下，“云”是什么?

 

十年或更早之前，“云”一詞主要是關(guān)于位置的。它通常指的是位于可通過Internet訪問的其他人的數(shù)據(jù)中心中的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。但是，今天的“云”更多地說明了您如何與該基礎(chǔ)架構(gòu)進(jìn)行交互。確實(shí)，位置元素幾乎消失了，因?yàn)楝F(xiàn)在很常見的是在您自己的數(shù)據(jù)中心中運(yùn)行類似云的設(shè)施-“私有云”，以及可能涉及在兩者之間運(yùn)行的服務(wù)和工作負(fù)載的混合解決方案。

因此，今天的云更多地與您如何與基礎(chǔ)架構(gòu)互動有關(guān)，至少必須提供以下內(nèi)容：

自我配置：即時(shí)獲取新的虛擬資源(服務(wù)器，存儲，網(wǎng)絡(luò))。 彈性：根據(jù)需求自動向上和向下擴(kuò)展資源(及其相關(guān)的成本)。 自動恢復(fù)：資源旨在從故障中恢復(fù)而無需干預(yù)，并且對服務(wù)可用性的影響最小。

但是，隨著云平臺和概念的日趨成熟，云原生云實(shí)際上也意味著對基礎(chǔ)架構(gòu)的更大抽象。

不變的部署-例如基于容器映像的部署 聲明式配置-提供基礎(chǔ)狀態(tài)的“基礎(chǔ)架構(gòu)即代碼” 與運(yùn)行時(shí)無關(guān)—平臺將組件(例如容器)視為黑盒，而無需了解其內(nèi)容 組件編排—通過通用的聲明性策略和配置啟用管理(監(jiān)視，擴(kuò)展，可用性，路由等)。

在云原生的早期，這些功能通常是高度專有的，但是現(xiàn)在，這種功能幾乎以容器和容器編排功能(例如Kubernetes)的形式無處不在。因此，上面的列表非常特定于容器的詞匯表，但是值得認(rèn)識到還有其他選擇，例如無服務(wù)器/作為服務(wù)的服務(wù)會進(jìn)一步從基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中抽象出來，并且將來可能會變得更加突出。

我們可以包括更多內(nèi)容，例如構(gòu)建自動化，服務(wù)網(wǎng)格，日志記錄，跟蹤，分析，軟件定義的網(wǎng)絡(luò)和存儲等。但是，我們隨后將涉足云平臺當(dāng)前更具專有性的方面。希望隨著時(shí)間的流逝，這些也將變得更加標(biāo)準(zhǔn)化。因此，在這種情況下，“云”實(shí)際上表示具有上面列出的特殊屬性的基礎(chǔ)架構(gòu)和技術(shù)。

架構(gòu)與設(shè)計(jì)：“云原生”中的“原生”是什么意思?

 

“原生”是指我們將構(gòu)建的解決方案不僅要“在云上運(yùn)行”，而且要特別利用云平臺的獨(dú)特性。應(yīng)用程序不僅神奇地繼承了底層云基礎(chǔ)架構(gòu)的優(yōu)勢，還必須教會他們?nèi)绾尾僮鳌?/p>

在這里，我們需要非常小心地使用語言。當(dāng)我們使用“原生”來指“云平臺的唯一性”時(shí)，我們并不是指特定云提供商的特定于供應(yīng)商的方面。那將是“云提供商本機(jī)”，實(shí)際上，這將完全與圍繞可移植性和使用開放標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)背道而馳。我們的意思是概念上所有云平臺都通用的東西。換句話說，我們在上一節(jié)中有關(guān)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和技術(shù)的內(nèi)容中強(qiáng)調(diào)了這些內(nèi)容。

對體系結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)有重要影響。我們需要編寫解決方案以確保例如它們可以水平縮放，并且可以與自動恢復(fù)機(jī)制一起使用。在這里，云原生可能與微服務(wù)概念重疊最多。例如，這包括編寫以下組件：

最小化狀態(tài) 減少依賴 具有定義明確的界面， 輕巧 是一次性的

在下一篇文章中，我們將對它們進(jìn)行更深入的描述，但是到目前為止，可能要注意的最重要的一點(diǎn)是它們都是高度相互依賴的。例如，如果要創(chuàng)建具有高度狀態(tài)的一次性組件，則要困難得多。減少依賴關(guān)系從本質(zhì)上將有助于使組件更輕便。具有明確定義的界面將使可拋棄的組件更容易重新實(shí)例化，依此類推。這只是一個(gè)更廣泛點(diǎn)的小例子，即遷移到云原生方法需要同時(shí)在許多相關(guān)方面進(jìn)行更改。我們逐漸發(fā)現(xiàn)的這些云原生成分是相輔相成的。

人員和流程：“云原生”如何改變我們的組織和工作方式?

 

可能不太明顯的是，當(dāng)我們使用有關(guān)架構(gòu)和底層基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的上述假設(shè)和決策時(shí)，它為我們提供了從根本上改變我們處理人員和流程方式的機(jī)會。的確，可以認(rèn)為必須進(jìn)行這些更改。

下面，我們探討了微服務(wù)方法對人員/流程的影響：

微服務(wù)意味著您是在小型自治團(tuán)隊(duì)中構(gòu)建服務(wù)。這只是Conway定律的應(yīng)用-如果您希望系統(tǒng)由小的，解耦的組件組成，則必須允許您的團(tuán)隊(duì)規(guī)模較小，并且不能與其他團(tuán)隊(duì)緊密耦合-僅允許通過定義明確且受控接口。 微服務(wù)還意味著您正在使用敏捷方法并將DevOps原理應(yīng)用于開發(fā)流程。如果沒有，您將如何獲得端到端的反饋以及對代碼的快速迭代，這是該方法的核心優(yōu)勢。反過來，DevOps將意味著進(jìn)一步的流程改進(jìn)，例如持續(xù)集成和持續(xù)交付/部署(CI / CD)。 DevOps要求您采用其他特定的技術(shù)流程，例如自動化測試(可能包括測試驅(qū)動的開發(fā))，并強(qiáng)烈引導(dǎo)您進(jìn)行基于主干的開發(fā)。最小化測試周期的渴望可能會進(jìn)一步導(dǎo)致您探索改變?nèi)藗兣c工作相結(jié)合的方式(例如，結(jié)對編程)。

同樣，容器技術(shù)也會影響所需的技能，角色和流程：

云基礎(chǔ)架構(gòu)通常使用諸如Kubernetes知識之類的通用云平臺技能，而不是特定的運(yùn)行時(shí)或產(chǎn)品技能，在操作(部署，擴(kuò)展，高可用性等)上實(shí)現(xiàn)更多目標(biāo)。這從根本上減少了跨多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域工作的人員的學(xué)習(xí)曲線，并實(shí)現(xiàn)了更廣泛的角色和知識共享，從而提高了效率并降低了成本。它還鼓勵現(xiàn)場可靠性工程師轉(zhuǎn)向盡可能使操作任務(wù)自動化。 容器，特別是容器映像技術(shù)，簡化了CI / CD管道的自動化，從而縮短了構(gòu)建/發(fā)布周期時(shí)間，并提高了生產(chǎn)率。構(gòu)建管線實(shí)現(xiàn)方式的同質(zhì)性提高意味著可以更輕松地維護(hù)它們，并且確實(shí)可以由更廣泛的人群使用。 不變的容器映像與聲明性的“將基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)作為代碼”結(jié)合使用，可以提高跨不同環(huán)境的部署的一致性。這降低了測試和診斷成本，提高了部署速度，并減少了停機(jī)時(shí)間。從過程的角度來看，這可以實(shí)現(xiàn)可靠性，性能和安全性測試等方面的“左移”。反過來，這又帶來了更多的DevOps / DevSecOps文化，在這種文化中，開發(fā)人員對代碼的操作質(zhì)量負(fù)有更大的責(zé)任。 總結(jié)“云原生”的含義

 

綜合到目前為止所討論的內(nèi)容，我們可以看到需要從三個(gè)不同方面定義云原生。

抽象化基礎(chǔ)架構(gòu)復(fù)雜性的平臺。(基礎(chǔ)設(shè)施和技術(shù)) 充分利用基礎(chǔ)架構(gòu)抽象(架構(gòu)和設(shè)計(jì))的解決方案 開發(fā)，運(yùn)營和業(yè)務(wù)流程的自動化，以及開發(fā)團(tuán)隊(duì)(人員和流程)的自主權(quán)不斷提高

今天，技術(shù)方面當(dāng)然非常關(guān)注容器化，但是重要的是諸如該技術(shù)的自我配置，彈性和自動恢復(fù)之類的屬性，而不是該技術(shù)本身。

在體系結(jié)構(gòu)上，我們最常使用微服務(wù)原理來創(chuàng)建更輕量，細(xì)粒度，狀態(tài)最小的組件，從而更好地映射到抽象基礎(chǔ)架構(gòu)。沒有正確的設(shè)計(jì)原則，我們的解決方案將無法從該平臺中受益。例如，它將不會動態(tài)擴(kuò)展，也不會提供細(xì)粒度的彈性，不會提供快速的構(gòu)建和部署，也不會與平臺上的其他應(yīng)用程序保持操作一致性。

人們通常將人員和流程更改與云原生隔離開來，但實(shí)際上它們是并駕齊驅(qū)的，我們認(rèn)為它們是定義特征的一部分。缺乏軟件開發(fā)生命周期的自動化將意味著團(tuán)隊(duì)需要花更多的時(shí)間在平凡的事情上，而花在商業(yè)價(jià)值上的時(shí)間卻相對較少。繁重，自上而下的組織和治理結(jié)構(gòu)將無法為團(tuán)隊(duì)提供幫助他們進(jìn)行業(yè)務(wù)創(chuàng)新所需的自主權(quán)。

因此，有了對云原生實(shí)際含義的更具體定義，我們就可以開始下一步，并擴(kuò)展之前的圖表。

在上圖中，我們提供了有關(guān)這些方面的關(guān)鍵要素的一些信息。在本系列的后續(xù)文章中，我們將考慮“如何”構(gòu)建云原生解決方案，并從人員和流程問題入手詳細(xì)研究每個(gè)要素。

但是，應(yīng)該已經(jīng)很清楚，完全采用云本地化并非易事，并且需要業(yè)務(wù)贊助。因此，在另一篇文章中，我們將匯總我們所學(xué)到的有關(guān)成功實(shí)現(xiàn)云原生所需的承諾的知識，并退后一步來重新考慮“為什么”您可能首先使云原生移動，以及什么?您可能希望實(shí)現(xiàn)的好處。

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