#1。什么是云原生？

根據(jù)您的要求，云原生可能意味著很多不同的事情。十年前，云原生一詞是由 Netflix 等利用云技術(shù)的公司創(chuàng)造的，從一家郵購(gòu)公司發(fā)展成為世界上最大的消費(fèi)者點(diǎn)播內(nèi)容交付網(wǎng)絡(luò)之一。 Netflix 開創(chuàng) 了我們所謂的云原生模式，重塑、轉(zhuǎn)變和擴(kuò)展了我們所有人都希望以何種方式進(jìn)行軟件開發(fā)。

隨著 Netflix 的巨大成功及其更快地向客戶提供更多功能的能力，公司想知道云原生技術(shù)如何幫助 Netflix 獲得如此巨大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

那么，為什么云原生如此重要？ 從 本質(zhì)上講，云原生 是一種提高業(yè)務(wù)速度的方法，也是一種構(gòu)建團(tuán)隊(duì)以利用 Kubernetes 等云原生技術(shù)提供的自動(dòng)化和可擴(kuò)展性的方法。

#2。云原生開發(fā)和架構(gòu)：它是什么樣的？

單體與微服務(wù)架構(gòu)

在一個(gè)錯(cuò)誤的分號(hào)發(fā)布災(zāi)難性版本之后，前 Netflix 云架構(gòu)師 Adrian Cockcroft 將他們的整個(gè)架構(gòu)從單體架構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒎?wù)。

單體架構(gòu)的問題在于，在開發(fā)和測(cè)試新功能時(shí)，將這些更改部署到生產(chǎn)環(huán)境需要付出很多努力：

• 多個(gè)團(tuán)隊(duì)必須協(xié)調(diào)他們的代碼更改。

• 一次部署多個(gè)功能需要大量的前期集成和功能測(cè)試。

• 開發(fā)團(tuán)隊(duì)僅限于使用一種或兩種語(yǔ)言。

向微服務(wù)的轉(zhuǎn)變使 Netflix 開發(fā)人員能夠更快地向他們的客戶提供新功能。

微服務(wù)導(dǎo)致松散耦合的面向服務(wù)的架構(gòu)與有界上下文。這意味著如果每個(gè)服務(wù)都必須同時(shí)更新，它就不是“松散耦合”。同樣，如果您必須對(duì)周圍的服務(wù)了解太多，那么您就沒有“有界上下文”。另請(qǐng)參閱 Martin Fowler 和 James Lewis 討論定義的原始博客： “微服務(wù)：這個(gè)新架構(gòu)術(shù)語(yǔ)的定義”。

微服務(wù)、Docker 和 Kubernetes

Docker 容器非常適合微服務(wù)。通過(guò)在多帶帶的容器中運(yùn)行微服務(wù)，它們都可以獨(dú)立部署，甚至可以使用不同的語(yǔ)言。容器化消除了語(yǔ)言、庫(kù)或框架之間任何摩擦或沖突的風(fēng)險(xiǎn)。由于容器是可移植的并且可以彼此隔離運(yùn)行，因此使用容器創(chuàng)建微服務(wù)架構(gòu)并在需要時(shí)將它們移動(dòng)到另一個(gè)環(huán)境非常簡(jiǎn)單。

容器編排

一旦你有大量的微服務(wù)都在 Docker 容器中運(yùn)行，你需要一種方法來(lái)管理或編排這些容器，以便它們作為應(yīng)用程序有意義。這就是您需要 Kubernetes、Docker Swarm 或其他編排器（集群管理器）的地方。

過(guò)去，您必須對(duì)使用哪個(gè)編排器做出明智的選擇，但現(xiàn)在編排大戰(zhàn)已獲勝，谷歌的 Kubernetes 脫穎而出。所有主要的云提供商 都通過(guò)易于安裝的解決方案支持 Kubernetes。

本次討論的要點(diǎn)是，對(duì)于大多數(shù)公司來(lái)說(shuō)，要具有競(jìng)爭(zhēng)力，他們必須圍繞微服務(wù)構(gòu)建應(yīng)用程序并在 Kubernetes 集群中運(yùn)行它們——盡管有些公司也在其他編排器上運(yùn)行 Docker 容器。

自動(dòng)化部署

隨著在容器中運(yùn)行并在 Kubernetes 中編排的應(yīng)用程序，下一步是自動(dòng)化部署。持續(xù)自動(dòng)化的功能流是 DevOps 與其他軟件開發(fā)理念和實(shí)踐的區(qū)別，例如瀑布模型，其中開發(fā)遵循有序的階段序列。

持續(xù)并不意味著工程師正在 24/7 更新代碼，或者他們?cè)诿看胃拇a行時(shí)部署更新。從這個(gè)意義上說(shuō)，持續(xù)是指通過(guò)自動(dòng)持續(xù)集成和持續(xù)部署管道 (CICD) 定期推出的軟件更改和新功能。在電子書： GitOps 實(shí)用指南中查找更多用于構(gòu)建 CICD 管道的 DevOps 策略。

監(jiān)控

借助容器和微服務(wù)，監(jiān)控解決方案必須管理比以往更多的服務(wù)和服務(wù)器。不僅有更多的對(duì)象需要管理，而且云原生應(yīng)用程序還會(huì)生成大量需要跟蹤的額外數(shù)據(jù)。

從由許多移動(dòng)部件組成的環(huán)境中收集數(shù)據(jù)是很復(fù)雜的。Prometheus 是這些動(dòng)態(tài)云環(huán)境的最佳現(xiàn)代解決方案。它是專門為監(jiān)控在容器中大規(guī)模運(yùn)行的應(yīng)用程序和微服務(wù)而構(gòu)建的，并且是容器化環(huán)境的本機(jī)。

閱讀有關(guān)使用 Prometheus 進(jìn)行 Kubernetes 監(jiān)控的更多信息。

文化變遷

在您的組織中實(shí)施云原生技術(shù)和 DevOps 最佳實(shí)踐的成功很大程度上取決于您現(xiàn)有的公司文化。內(nèi)部團(tuán)隊(duì)不僅必須學(xué)會(huì)采用跨職能方法，以確保軟件以連續(xù)的節(jié)奏迭代并補(bǔ)充公司的業(yè)務(wù)目標(biāo)。實(shí)際切換到云原生可能是您旅程中最簡(jiǎn)單的部分。讓這些改變堅(jiān)持下來(lái)并在整個(gè)組織中傳播很可能是這個(gè)過(guò)程中最困難的部分。

在我們的白皮書《生產(chǎn)就緒 Kubernetes 集群指南》中了解生產(chǎn)就緒的五個(gè)步驟，包括您需要對(duì)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行的文化改變，以及在生產(chǎn)中使用 Kubernetes 時(shí)要考慮的最重要的要求。

#3。云原生方法有什么好處？

企業(yè)采用云原生的最大好處可以總結(jié)如下：

提高敏捷性和生產(chǎn)力

借助 GitOps 和 DevOps 最佳實(shí)踐，開發(fā)人員可以使用全自動(dòng)持續(xù)集成 持續(xù)交付管道 (CICD) 快速測(cè)試新代碼并將其推送到生產(chǎn)環(huán)境。企業(yè)可以在幾分鐘或幾小時(shí)內(nèi)（而不是幾周和幾個(gè)月）將新想法帶入生產(chǎn)，從而提高創(chuàng)新率和競(jìng)爭(zhēng)力。

改進(jìn)的可擴(kuò)展性和可靠性

按需彈性擴(kuò)展或云爆發(fā)提供了近乎無(wú)限的計(jì)算、存儲(chǔ)和其他資源擴(kuò)展。企業(yè)可以利用內(nèi)置的可擴(kuò)展性來(lái)匹配任何需求配置文件，而無(wú)需額外的基礎(chǔ)架構(gòu)規(guī)劃或配置。

GitOps 和 DevOps 最佳實(shí)踐為開發(fā)人員提供了一種還原更改的低風(fēng)險(xiǎn)方法，為創(chuàng)新掃清了道路。憑借干凈回滾的能力，在集群崩潰的情況下從災(zāi)難中恢復(fù)也更快。更長(zhǎng)的正常運(yùn)行時(shí)間保證企業(yè)更具競(jìng)爭(zhēng)力，并可以提供更嚴(yán)格的服務(wù)水平協(xié)議和更好的服務(wù)質(zhì)量。

降低成本

由于云原生技術(shù) 支持按使用付費(fèi)模式，規(guī)模經(jīng)濟(jì)得以傳遞，并將支出從 CAPEX 轉(zhuǎn)移到 OPEX。這種前期 CAPEX 支出的較低準(zhǔn)入門檻允許更多的 IT 資源用于開發(fā)而不是基礎(chǔ)設(shè)施。此外，總體 TCO/托管成本也將更低。

吸引和留住頂尖人才

使用云原生和其他尖端開源技術(shù)可以讓您更快地移動(dòng)并在基礎(chǔ)設(shè)施上花費(fèi)更少的時(shí)間，這對(duì)開發(fā)人員很有吸引力。雇用更高質(zhì)量的開發(fā)人員會(huì)產(chǎn)生更好的產(chǎn)品，從而為您的業(yè)務(wù)帶來(lái)更多創(chuàng)新。額外的好處是開源貢獻(xiàn)可以幫助建立您作為技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者的聲譽(yù)。

減少供應(yīng)商鎖定

云原生為您提供了多種工具選擇，而不會(huì)被遺留產(chǎn)品所束縛。通過(guò)盡可能利用多云兼容工具，云原生應(yīng)用程序更加便攜，并且超出了供應(yīng)商掠奪性定價(jià)的范圍。您可以輕松遷移到具有更好產(chǎn)品的替代公共云或合規(guī)性需要多云基礎(chǔ)架構(gòu)的地方。

#4。云原生技術(shù)實(shí)踐

隱形基礎(chǔ)設(shè)施意味著便攜性和速度

大多數(shù)公司都希望將應(yīng)用程序遷移到云端，但他們也可能希望將一些應(yīng)用程序或數(shù)據(jù)保留在防火墻后面和內(nèi)部部署。有些人可能希望能夠改變?cè)铺峁┥桃岳酶玫亩▋r(jià)模型，或者他們可能需要遵守合規(guī)性法規(guī)并跨越多個(gè)云提供商。為了使應(yīng)用程序如此易于移植，企業(yè)要求他們的系統(tǒng)能夠正常工作，這樣他們就可以通過(guò)發(fā)布新的應(yīng)用程序和功能而不是投資于基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)重新建立業(yè)務(wù)價(jià)值。

“我們需要停止編寫基礎(chǔ)架構(gòu)……總有一天會(huì)有一群開發(fā)人員不再編寫基礎(chǔ)架構(gòu)代碼。就像你們中可能沒有多少人制造計(jì)算機(jī)一樣?！?- Weaveworks 首席執(zhí)行官 Alexis Richardson

進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型的企業(yè)以及需要推動(dòng)業(yè)務(wù)發(fā)展以保持競(jìng)爭(zhēng)力的企業(yè)都對(duì)創(chuàng)建我們所說(shuō)的無(wú)形基礎(chǔ)設(shè)施感興趣。為了加快步伐，您需要一種簡(jiǎn)化基礎(chǔ)架構(gòu)更改的方法，以便開發(fā)人員可以專注于創(chuàng)新和構(gòu)建新功能而無(wú)需開銷。最終目標(biāo)是讓開發(fā)人員永遠(yuǎn)不要編寫基礎(chǔ)設(shè)施代碼，而是專注于功能。當(dāng)基礎(chǔ)設(shè)施摩擦減少時(shí)，企業(yè)將更加敏捷和具有競(jìng)爭(zhēng)力。

因此，當(dāng)我們談?wù)搼?yīng)用程序是云原生時(shí)，我們從根本上談?wù)摰氖强蓴U(kuò)展性、可移植性和開發(fā)速度。

提高速度意味著更敏捷的業(yè)務(wù)

從業(yè)務(wù)的角度來(lái)看，云原生的回報(bào)是應(yīng)用程序始終處于打開狀態(tài)，高度可用，可以由您的開發(fā)團(tuán)隊(duì)在零停機(jī)時(shí)間的情況下進(jìn)行更新。云原生應(yīng)用程序允許您的開發(fā)團(tuán)隊(duì)或多或少地處理客戶的請(qǐng)求，而不是等待數(shù)周。提高速度和敏捷性是這種新型現(xiàn)代應(yīng)用程序、架構(gòu)和實(shí)踐的主要特征和優(yōu)勢(shì)。

云原生開發(fā)團(tuán)隊(duì)可以實(shí)踐持續(xù)交付

采用云原生的公司已將平均部署時(shí)間從每周 1 或 2 次部署增加到每天 150 多次部署。如果您的網(wǎng)站出現(xiàn)故障，您可以使用云原生在五分鐘內(nèi)修復(fù)它，而不是讓您的客戶離線。

快速移動(dòng)的能力是那些不斷更改和更新其應(yīng)用程序的人與那些努力對(duì)其網(wǎng)站進(jìn)行小幅更改的人之間的主要區(qū)別之一。您可以量化持續(xù)交付，這就是人們對(duì) Airbnb 和 Netflix 等獨(dú)角獸公司如此興奮的原因之一，它們已經(jīng)弄清楚了這一點(diǎn)。

云原生是大多數(shù)公司都知道并認(rèn)為很重要的東西。當(dāng)然，棘手的部分是使知識(shí)民主化和傳播。我們?nèi)绾巫屗腥硕寄苁褂眠@項(xiàng)技術(shù)，而不僅僅是硅谷的精英科技公司？

#5。CNCF 的角色

云原 生計(jì)算基金會(huì) (CNCF) 成立于 2015 年，是 Kubernetes 的供應(yīng)商中立之家——一個(gè)用于自動(dòng)化部署以及擴(kuò)展和管理應(yīng)用程序的開源系統(tǒng)。Kubernetes 最初是由谷歌創(chuàng)建來(lái)運(yùn)行他們的搜索引擎的，但今天它得到了亞馬遜、微軟和思科以及 300 多家其他公司的貢獻(xiàn)。

使用 Kubernetes，構(gòu)成應(yīng)用程序的容器被分組為邏輯單元，以便于管理和發(fā)現(xiàn)。它可以隨您的應(yīng)用程序擴(kuò)展，您無(wú)需向 Ops 團(tuán)隊(duì)添加更多資源。

除此之外，還可以安全地進(jìn)行自動(dòng)部署以及多個(gè)同時(shí)部署。這種發(fā)布和產(chǎn)品更新的新方式對(duì)大多數(shù)人來(lái)說(shuō)是一個(gè)非常新的概念。所有這些想法都是所謂的云原生革命的一部分。

CNCF 的主要任務(wù)是圍繞一系列 高質(zhì)量項(xiàng)目 構(gòu)建可持續(xù)的生態(tài)系統(tǒng)和社區(qū)，這些項(xiàng)目支持和管理基于 Kubernetes 構(gòu)建的云原生應(yīng)用程序的容器。

除了托管和支持新的云原生項(xiàng)目外，CNCF 還提供培訓(xùn)、 技術(shù)監(jiān)督委員會(huì)、管理委員會(huì)、社區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施實(shí)驗(yàn)室和多個(gè)認(rèn)證計(jì)劃。

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通用云平臺(tái)

為了將數(shù)字解決方案引入不同的業(yè)務(wù)環(huán)境，開發(fā)人員需要停止擔(dān)心底層基礎(chǔ)設(shè)施，轉(zhuǎn)而專注于為底線增加直接價(jià)值的應(yīng)用程序和其他功能。這將我們引向 CNCF 的一個(gè)重要目標(biāo)，即構(gòu)建一個(gè)通用的開放式云原生平臺(tái)和工具包，企業(yè)可以輕松地在其組織內(nèi)采用和適應(yīng)。

為了使這個(gè)通用平臺(tái)成型，我們需要以下內(nèi)容：

1. 提供可擴(kuò)展性的物理基礎(chǔ)設(shè)施，還允許您的應(yīng)用程序在任何地方運(yùn)行，無(wú)論是在公共云中還是在本地或兩者兼而有之。

2. 一個(gè)通用的云技術(shù)平臺(tái)，具有用于下一代應(yīng)用程序的一組可插拔工具。一個(gè)具有可插拔工具的平臺(tái)，可輕松在云中運(yùn)行云原生應(yīng)用程序。

3. 許多現(xiàn)代云原生架構(gòu)的采用和開發(fā)為數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)、金融、無(wú)人機(jī)、汽車、物聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)學(xué)、通信和其他垂直業(yè)務(wù)領(lǐng)域帶來(lái)了新機(jī)遇。

現(xiàn)成的云原生組件

通過(guò)利用 CNCF 中提供的許多孵化項(xiàng)目，您可以輕松設(shè)置基礎(chǔ)架構(gòu)并為您的團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新奠定基礎(chǔ)。在云原生技術(shù)出現(xiàn)之前，向您的單體平臺(tái)添加一個(gè)新的業(yè)務(wù)組件意味著要雇傭一支顧問團(tuán)隊(duì)，即便如此，也需要 9 個(gè)月的時(shí)間來(lái)實(shí)施。

但是現(xiàn)在通過(guò)使用CNCF 的 社區(qū)支持組件環(huán)境可以節(jié)省大量時(shí)間 。這使您可以專注于手頭的任務(wù)，可以將機(jī)器學(xué)習(xí)或其他數(shù)據(jù)科學(xué)方法引入您的業(yè)務(wù)以推動(dòng)創(chuàng)新。

#6。云原生與 DevOps 有何關(guān)系

DevOps 和持續(xù)交付

云原生讓我們找到了一套全新的軟件開發(fā)方法和理念，也就是所謂的 DevOps 文化轉(zhuǎn)變。有了一套新工具，團(tuán)隊(duì)自然會(huì)想出使用它們的新方法。這通常發(fā)生在新一代開發(fā)人員身上，他們以全新的眼光和對(duì)舊問題的純潔旋轉(zhuǎn)。特別是，云原生技術(shù)已經(jīng)導(dǎo)致新的持續(xù)交付工具和方法的實(shí)施，這些工具和方法可以幫助您加快開發(fā)速度。  

速度是持續(xù)交付的關(guān)鍵

提供持續(xù)交付組件（以及其他）的 Kubernetes 平臺(tái)可以提高速度，同時(shí)也降低了進(jìn)入門檻。有了持續(xù)交付，您的團(tuán)隊(duì)可以全天部署變更，而不是每季度或每月一次。持續(xù)交付還提供了一種在需要時(shí)回滾更改的機(jī)制。有了持續(xù)交付管道，開發(fā)人員可以直接從源代碼到生產(chǎn)進(jìn)行更改，但更重要的是，他們還能夠輕松地恢復(fù)和退出更改。

持續(xù)部署更改的能力意味著您的團(tuán)隊(duì)可以將測(cè)試部署到客戶子集或更輕松地推出特定客戶請(qǐng)求。而且由于只需單擊一下即可回滾，因此開發(fā)人員可以更快地從故障中恢復(fù)。

這與 15 年前的軟件開發(fā)非常不同，當(dāng)時(shí)需要大量的協(xié)調(diào)工作來(lái)部署單個(gè)更改。借助 Kubernetes 等云原生技術(shù)和其他支持項(xiàng)目，持續(xù)部署更改是微不足道的，因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)使之成為可能。

“基于容器的基礎(chǔ)設(shè)施和微服務(wù)為軟件部署提供了前沿，為希望提供大規(guī)?？蓴U(kuò)展、靈活和分布式應(yīng)用程序的企業(yè)創(chuàng)造了巨大的潛力。最近，他們開始將 Kubernetes 標(biāo)準(zhǔn)化為單一目標(biāo)架構(gòu)，從而為圍繞特定部署目標(biāo)調(diào)整 DevOps 實(shí)踐創(chuàng)造機(jī)會(huì)?！?約翰、柯林斯、GigaOm

閱讀完整報(bào)告“云原生世界中的 DevOps 編排”。

云原生方法推送代碼，而不是使用 GitOps 的容器

云原生非常適合 GitOps 風(fēng)格的部署。作為構(gòu)建云原生應(yīng)用程序的操作模型，GitOps 統(tǒng)一了部署、監(jiān)控和管理。

GitOps 的目標(biāo)是加快開發(fā)速度，以便您的團(tuán)隊(duì)可以安全可靠地對(duì) Kubernetes 中運(yùn)行的復(fù)雜應(yīng)用程序進(jìn)行更改和更新。它使用開發(fā)人員熟悉的工具和工作流程來(lái)執(zhí)行此操作。有關(guān) GitOps 的更多信息，包括它與云原生應(yīng)用程序的關(guān)系，請(qǐng)參閱 GitOps - 您需要了解的內(nèi)容。  

編織 GitOps

使用 Weave GitOps 快速上手。

Weave GitOps 是一個(gè)持續(xù)交付產(chǎn)品，可以在任何 Kubernetes 中運(yùn)行應(yīng)用程序。它使簡(jiǎn)單的聲明式工作流能夠一次完全控制 Kubernetes 的拉取請(qǐng)求。云原生團(tuán)隊(duì)通過(guò)將所有內(nèi)容推送到他們的環(huán)境中來(lái)閃電般地快速。環(huán)境不變性、應(yīng)用程序部署、漸進(jìn)式交付和集群健康生命周期，所有這些都來(lái)自 Git?？刂圃啤⑦吘壓湍臋C(jī)器，持續(xù)提供增量?jī)r(jià)值。