云原生（CloudNative）将成为应用云化开发的主流方式

云原生（CloudNative）将成为应用云化开发的主流方式

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1 什么是云原生（CloudNative）平台？

2015年谷歌成立了原生云计算基金会（CNCF），目前基金会成员包含Box、华为、思科、Docker、eBay、IBM、英特尔、红帽、Twitter、VMware、三星等70多家成员。



CNCF认为CloudNative系统需包含的属性：

(a) 容器化封装：以容器为基础，提高整体开发水平，形成代码和组件重用，简化云原生应用程序的维护。在容器中运行应用程序和进程，并作为应用程序部署的独立单元，实现高水平资源隔离。

(b) 自动化管理：统一调度和管理中心，从根本上提高系统和资源利用率，同时降低运维成本。

(c) 面向微服务：通过松耦合方式，提升应用程序的整体敏捷性和可维护性。

2 传统开发的问题和挑战有哪些？

开发、测试、运维无法一体化，上线周期长

一般中小企业应用开发相对粗放，开发自行搭建环境，开发后代码给测试，而测试通常也要维护一套相同的运行环境，对每次测试配置应用和环境，容易引起两边不一致，造成测试质量下降。同样的问题也容易发生在部署上线，并可能造成更大的线上故障。

传统应用开发资源利用率低

业务部门通常会根据自己的业务发展规划资源需求，如起初平均只要一台设备，但考虑突发业务峰值，以及后续扩容，通常会冗余3~5倍左右的资源，这部分资源几乎无法被共享使用。而最近几年出现了虚拟化技术后，理论上基于VM的方式对这个问题有所改善，但仍然存在业务部门申请虚拟机后无人主动释放的问题，人为因素仍然造成设备资源利用率低。

单体应用架构无法满足应用快速上线和迭代要求

传统应用开发通常无法在早期就整体上设计架构，造成后续业务发展代码和系统结构高度耦合，继而影响整个开发团队合作，造成组织庞大，分工混乱。同时在新功能开发迭代、问题排查上牵一发而动全身，新功能上线替换式升级，需要中断线上业务，造成整体系统可用性很低；发布上线本身还可能附带BUG风险高，随着时间，人员变动调整，每个企业都有一堆无法维护的毒瘤代码；在运维上，单体应用几乎几法扩容，随着业务发展，只能限于纵向扩容，盲目提升硬件设备能力，购置昂贵的高端服务器，运维成本越来越高。

3 业界CloudNative相关的产品是如何解决这些问题？

DevOps模式全栈开发运维

AWS在云服务层面为开发人员提供了SDK包、命令行工具、IDE（Eclipse、Visual Studio）工具，以及CodeCommit、CodePipeline、CodeBuild、CodeDeploy等服务，对应用程序自动构建、测试应用程序并将其部署至 AWS 或本地环境提供能力。

而微软的Azure，事实上已经在DevOps上耕耘了二十年之久，如广泛为人所知的Visual Studio，1997年发布，2013年发布了Visual Studio Online，包含了源代码控制托管、工作项目管理、协作和构建服务，同时支持直接部署应用到Azure，形成目前业界最全面的DevOps能力。

通过DevOps流水线+Docker容器，实现自动化工程管理，实现开发、测试环境自动申请和构建。通过Docker标准化打包应用配置和环境，生成轻量容器镜像，通过镜像地方式迭代开发、测试、部署，加速应用上线。

自动化运维在合理保障应用高可用的前提下，提升资源利用率，降低成本

AWS Container Service 是一项高度可扩展的高性能容器管理服务，支持 Docker 容器，可在实例群集上轻松运行应用程序。实现应用自动部署、运维、扩展管理基础设施。

Google Container Service 基于开源的Kubernetes系统，实现Docker容器调度到集群中，并根据定义自动管理资源和集群。

容器实现了轻量级“虚拟化”，使得资源隔离切分更细粒度，降低资源碎片。轻量级容器镜像实现了应用实例快速部署，特别在自动化运维下可实现秒级的弹性扩缩容，帮助业务系统灵敏应对大流量峰谷请求，如：电商的抢购秒杀；游戏的大规模玩家聚集团战等场景。

微服务重塑企业架构

微服务架构按功能通常可分为开发框架和治理服务，治理服务是区别微服务和传统SOA服务的关键，SOA通常以总线方式实现不同服务间通信，仍然是松耦合模式，对总线依赖较高。微服务强调服务的点对点通信，对于服务治理没有直接依赖，为解耦模式。

微服务原则实现了业务功能的细化划分，使得开发组织根据不同领域独立运作，职责明确，分工合作简便，客观提升了开发团队效率。同时整体业务细分后可根据团队和业务偏好选择不同的开发语言，通信协议灵活构建服务。

微服务特点使得它领域逻辑单一，代码包更小，更容易配合容器的轻量级打包、配合流水线，实现应用的快速迭代和发布上线，并结合容器的弹性伸缩，形成完美搭配。

当然在业务拆分微服务化后，必然带来开发服务时调试的难度，以及运维管理的碎片化，解决方案通常是调用链分析、微服务监控等功能。

4 业界类CloudNative情况

Azure 微服务架构



Azure实现了从IaaS基础设施到容器、微服务的服务端整体构建，结合Visual Studio开发测试端，实现完整的DevOps平台流程。

华为 ServiceStage



华为 ServiceStage 实现了全栈式应用开发、测试、部署流程，具备了流水线、微服务、容器服务、APM等功能，目前华为在kubernetes、Docker等开源社区领域贡献均为国内第一，ServiceStage 也是国内CloudNative体系最完善的平台。

5 未来展望

在自动化运维领域，CloudNative模式虽然大幅降低了运维成本，但目前业界领先的云解决方案正在向serverless方向演进，serverless也可理解为免运维，平台背后跑的计算、存储和网络完全不用开发人员操心。业界AWS推出的serverless PaaS平台Lambda、step functions、SAM，都基于构建微服务能力。相对目前CloudNative概念，serverless需要解决重量级应用部署；老应用改造成本等问题，未来将有更多的“云原生”概念演进，促进云计算领域蓬勃发展。