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同志,云原生了解一下?

来源:荣华软件   2019-07-16 12:13



尽管随处可闻云原生,却鲜少有人告诉你到底什么是云原生,若是找资料来看,读完大多会感觉云缭雾绕,一知半解,总之虚得很,甚至会让你一度怀疑自己的智商,不过我对于读不懂的文章,一律归因于文章写得不够直白,当然这不一定是事实,但这样的思考方式能让我避免陷入自我怀疑的负面情绪。



云原生之所以解释不清楚,是因为云原生没有确切的定义,云原生一直在发展变化之中,解释权不归某个人或组织所有。


技术的变革,一定是思想先行。


何谓云原生?


云原生是一种构建和运行应用程序的方法,是一套技术体系和方法论。云原生(CloudNative)是一个组合词,Cloud+Native。Cloud 表示应用程序位于云中,而不是传统的数据中心;Native 表示应用程序从设计之初即考虑到云的环境,原生为云而设计,在云上以最佳姿势运行,充分利用和发挥云平台的弹性+分布式优势。

Pivotal 公司的 Matt Stine 于2013年首次提出云原生(CloudNative)的概念;2015年,云原生刚推广时,Matt Stine 在《迁移到云原生架构》一书中定义了符合云原生架构的几个特征:12因素、微服务、自敏捷架构、基于 API 协作、扛脆弱性;到了2017年,Matt Stine 改了口风,将云原生架构归纳为模块化、可观察、可部署、可测试、可替换、可处理6特质;而 Pivotal 最新官网对云原生概括为4个要点:DevOps+持续交付+微服务+容器。



2015年云原生计算基金会(CNCF)成立,CNCF 掺和进来后,最初把云原生定义为包括:容器化封装+自动化管理+面向微服务;到了2018年,CNCF 又更新了云原生的定义,把服务网格(Service Mesh)和声明式 API 给加了进来。


可见,不同的人和组织对云原生有不同的定义,相同的人和组织在不同时间点对云原生也有不同的定义,我的应对很简单,选一个我最容易记住和理解的定义:DevOps+持续交付+微服务+容器。


总而言之,符合云原生架构的应用程序应该是:采用开源堆栈(K8S+Docker)进行容器化,基于微服务架构提高灵活性和可维护性,借助敏捷方法、DevOps支持持续迭代和运维自动化,利用云平台设施实现弹性伸缩、动态调度、优化资源利用率。

云原生构建应用简便快捷,部署应用轻松自如、运行应用按需伸缩。优点不一而足,缺点微乎其微,秒杀传统 Web 框架,吊打祖传 IT 模式,实在是保命或评优晋级的不可多得的终极绝密武器。


云原生的四要素


微服务


几乎每个云原生的定义都包含微服务,跟微服务相对的是单体应用,微服务有理论基础,那就是康威定律,指导服务怎么切分,很玄乎,凡是能称为理论定律的都简单明白不了,定律的大概意思是组织架构决定产品形态,不知道跟马克思的生产关系影响生产力有无关系。


微服务架构的好处就是按 function 切了之后,服务解耦,内聚更强,变更更易;另一个划分服务的技巧据说是依据 DDD 来搞,不过鄙人对 DDD 知之甚少。


容器化


Docker 是应用最为广泛的容器引擎,在思科、谷歌等公司的基础设施中大量使用,是基于 LXC 技术搞的,容器也是一个进程,容器化为微服务提供实施保障,起到应用隔离作用;K8S 是容器编排系统,用于容器管理,容器间的负载均衡,谷歌搞的,Docker 和 K8S 都采用 Go 编写,都是好东西,你值得拥有。


DevOps


这是个组合词,Dev+Ops,就是开发和运维合体,不像开发和产品,经常刀剑相见,实际上 DevOps 应该还包括测试,DevOps 是一个敏捷思维,是一个沟通文化,也是组织形式,为云原生提供持续交付能力。


持续交付


持续交付是不误时开发,不停机更新,小步快跑,反传统瀑布式开发模型,这要求开发版本和稳定版本并存,其实需要很多流程和工具支撑。



如何云原生?


首先,云原生借了云计算的东风,没有云计算,自然没有云原生,云计算是云原生的基础。


随着虚拟化技术的成熟和分布式框架的普及,在容器技术、可持续交付、编排系统等开源社区的推动下,以及微服务等开发理念的带动下,应用上云已经是不可逆转的趋势。


云计算的3层划分,即基础设施即服务(IaaS)、平台即服务(PaaS)、软件即服务(SaaS)为云原生提供了技术基础和方向指引,真正的云化不仅仅是基础设施和平台的变化,应用也需要做出改变,摈弃传统的土方法,在架构设计、开发方式、部署维护等各个阶段和方面都基于云的特点,重新设计,从而建设全新的云化的应用,即云原生应用。


  1. 本地部署的传统应用往往采用 c/c++、企业级 java 编写,而云原生应用则需要用以网络为中心的 go、node.js 等新兴语言编写。

  2. 本地部署的传统应用可能需要停机更新,而云原生应用应该始终是最新的,需要支持频繁变更,持续交付,蓝绿部署。

  3. 本地部署的传统应用无法动态扩展,往往需要冗余资源以抵抗流量高峰,而云原生应用利用云的弹性自动伸缩,通过共享降本增效。

  4. 本地部署的传统应用对网络资源,比如 ip、端口等有依赖,甚至是硬编码,而云原生应用对网络和存储都没有这种限制。

  5. 本地部署的传统应用通常人肉部署手工运维,而云原生应用这一切都是自动化的。

  6. 本地部署的传统应用通常依赖系统环境,而云原生应用不会硬连接到任何系统环境,而是依赖抽象的基础架构,从而获得良好移植性。

  7. 本地部署的传统应用有些是单体(巨石)应用,或者强依赖,而基于微服务架构的云原生应用,纵向划分服务,模块化更合理。


可见,要转向云原生应用需要以新的云原生方法开展工作,云原生包括很多方面:基础架构服务、虚拟化、容器化、容器编排、微服务。幸运的是,开源社区在云原生应用方面做出了大量卓有成效的工作,很多开源的框架和设施可以通过拿来主义直接用,2013年 Docker 推出并很快成为容器事实标准,随后围绕容器编排的混战中,2017年诞生的 k8s 很快脱颖而出,而这些技术极大的降低了开发云原生应用的技术门槛。



虽说云原生的推介文档有引导之嫌,但面对它列举的优点,作为杠精的我亦是无可辩驳。这么说的话,云原生也忒好了吧,应用是不是要立刻马上分分钟切换到云原生架构?我的观点是:理想很丰满,现实很骨感,需从应用的实际需要出发,目前的问题是否真的影响到业务发展?而推倒重来的代价能否承受得来?我曾经经历过游戏团队要把带状态的游戏服务器用微服务思路去做,折腾得死去活来最后以失败告终。


技术的趋势和影响


软件设计有两个关键目标:高内聚、低耦合,围绕这2个核心目标,又提出了单一职责、开闭原则、里氏替换、依赖倒置、接口隔离、最少知识等设计原则。


软件工程师一直都在为这两个目标而努力奋斗,以求把软件编写得更加清晰、更加健壮、更加易于扩展和维护。


但后来,人们发现有更多的诉求,希望开发软件变得更简单、更快捷,程序员希望更少编写代码,非专业人员也希望能开发程序,于是,更多更傻瓜式的编程语言被发明出来,更多的编程技术(组件)和编程思想(复用)被发明出来,比如库、组件、云基础设施。


于是很多技术变成了屠龙之技,比如汇编,时代变了,然后很多软件工程师摇身一变成了调参工程师、Call API 专家、用库包能手、拼组件达人,这是效率分工的结果,也是技术发展的使然。


纵观近二十年的科技互联网发展历程,大的趋势是技术下沉,特别是近些年,随着云计算的发展和普及,基础设施越来越厚实,业务开发变得越来越容易,也越来越没有技术含量,而之前困扰小团队的性能、负载、安全性、扩展性问题都不复存在,这不禁让互联网行业的油腻大叔们噤若寒蝉,仿佛分分钟就要被卷入历史洪流而万劫不复。


虽然不可否认技术的重要性在降低,但也还不至于那么悲观。遥想 PC 时代,当VB、Delphi、MFC 出现的时候,也有类似论调,所见即所得,点点鼠标,就可以开发 PC 桌面程序,有没有很高端?那时候工程师的担心相比现在恐怕是只多不少吧,但后来随着互联网兴起,出现了后端开发这个工种,工程师很快找到了新的战场:网络、分布式、数据库、海量服务、容错容灾,于是又不亦乐乎地玩出一堆新花样。


留一个话题仅供探讨:如果说 PC 时代的基础设施是控件库,互联网时代的基础设施是云,那 AI 时代基础设施是什么?又会有什么高端玩法和变化?

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