云原生

1云原生是什么
2云原生的优势

3云原生应用与传统应用的区别
4云原生的特点

5云原生的发展历程
6云原生典型应用场景

云原生是什么

有专家指出云原生(Cloud Native)指有利于各组织在公有云、私有云和混合云等新型动态环境中构建和运行可弹性扩展的应用，代表技术包括容器、服务网络、微服务、不可变基础设施和声明式API，这些技术能够构建容错性好、易于管理和便于观察的松耦合系统。

比较正式的云原生的定义来自于云原生计算基金会(Cloud Native Computing Foundation，CNCF)，其认为“云原生技术有利于各组织在公有云、私有云和混合云等新型动态环境中，构建和运行可弹性扩展的应用。云原生的代表技术包括容器、服务网格、微服务、不可变基础设施和声明式API。

云原生架构的构成主要包含4方面：微服务、容器化、DevOps以及持续交付。微服务是将一个大型复杂软件应用解构成多个微服务组成，每种微服务是一个能独立发布、独立升级的应用服务，从而改变软件的构建方式，而容器则是微服务的最佳载体，微服务在容器中运行。正是由于微服务和容器的特征，使得应用的频繁发布、动态扩容、运维测试一体化成为了可能。

云原生的优势

云原生不是一个具体的产品，而是基于与之相关的微服务架构、容器化部署、持续交付与DevOps方法，真正发挥出云价值的一种全新IT理念。对于应用开发团队而言，云原生技术可以提升应用开发的效率，提升应用交付的质量。对于业务方来说，云原生的好处是所提交的需求，可以更快地被响应和实现。云原生应用可以更好地弹性扩展，满足不同业务的需求。例如容器应用提供的应用自愈能力，可以帮助减少应用的停机时间提升用户的体验。目前基于开源平台的云原生技术得到广泛应用，开源社区运营的全球化趋势模糊了地域界限，研发及使用人员选择多样；对于传统企业，遗留系统的迁移、数据迁移和安全存储、开发人员的思想转变是云原生落地的难点。

(1)从在场玩家来看，目前主要包括综合云服务厂商、容器平台供应商、传统IT实施服务商、应用软件开发厂商和初创企业，云厂商上半场竞争结果看，目前仍处于头部集中阶段，但考虑数据安全等因素影响，部分具备国资背景的云厂商仍有机会在部分特定领域占据优势。

(2)需求角度看，伴随传统行业上云，包括工业制造、交通物流、金融、零售、医疗等领域对服务要求愈加复杂，单体架构无法满足其对迭代速度、可用性、流量峰值、系统互通等需求，使得对微服务架构转型需求越来越多。同时，其更加友好的开发者环境也促使应用创新加速。

(3)从技术发展的角度来看，基于云原生技术的云架构将逐步成为企业上云首选方案。与传统架构相比，云原生架构在架构设计、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应用，即云原生应用。对于企业来说，云原生是一种更高效更灵活的结构，、从云基础架构出发，高度自动化、敏捷迅速、演进式设计和快速迭代的应用设计开发原则。而对厂商来说，云原生是对云基础设施的进一步优化，是满足客户更高需求的技术升级，使其性能更好、更高效、更灵活。

(4)与本地部署的传统应用相比，云原生架构在持续交付能力、动态扩展性、运维方式、系统环境要求等方面都有显著优势，随着容器化、可持续交付、编排系统领域技术的日益成熟，云原生架构将逐步成为企业上云首选。

(5)从技术趋势看，云原生已经进入成熟阶段。当前云原生引领数字化转型已成为必然趋势，包括容器、微服务、DevOps等云原生技术提供的极致弹性能力和故障自愈能力已成为应用开发的最佳技术手段。其中，ServiceMesh目前已被大部分大型云上企业接受，越来越多微服务应用采用该基础能力。但自AWS推出Serverless后众多云厂商纷纷推进，包括全托管服务和函数即服务(FaaS)等也逐步成熟。同时容器技术与Serverless的融合实现计算密度升级，提供最佳的性能功耗比和性能价格比，大幅降低用户使用门槛^[1]。

云原生应用与传统应用的区别

(1)部门协同：传统应用部门独立，开发、运营、维护部门相互独立缺少协同。而云原生应用组织融合，简化了DevOps的实现，包括人员、流程和工具的组合，达到组合更好的协同工作

(2)可预测性：传统应用不可预测，应用程序的架构和开发方式独特，需要更长的时间来构建和批量发布，只能逐步扩展。而云原生应用可预测，遵循一个框架或原则，应用使用高度自动化、容器驱动的基础设施云平台进行构建，旨在通过可预测的行为最大化应用的弹性。

(3)开发方式：传统应用采用瀑布开发方式，团队定期发布软件，间隔周期较长且影响客户使用。而云原生应用采用持续交付的方式，快速发布软件的组织得到快速反馈循环，有效地响应客户需求

(4)恢复速度：传统应用恢复缓慢，虚拟机启动/关闭速度很慢，基于虚拟机的基础设施缓慢而低效。而云原生应用恢复迅速，容器的运行环境和编排管理是在虚拟机之上提供动态的的虚拟化层，动态地管理跨虚拟机集群的容器，故障时提供弹性伸缩和恢复/重启。

(5)操作系统：传统应用操作系统依赖，在应用程序和底层操作系统之间依赖关系紧密。而云原生应用操作系统抽象，允许开发人员将平台作为底层基础设施依赖的抽象，只需使用平台提供的功能和服务，忽略底层的实现细节。

(6)系统耦合：传统应用系统紧耦合，单体架构将各类捆绑在一个部署包中，导致开发和部署过程中丧失敏捷性，无法独立的部署、发布更新、重启。而云原生应用系统松耦合，微服务架构将应用程序分解为小的、松散耦合的、独立的服务。

(7)资源利用：传统应用资源浪费，传统架构按业务流量高峰做常备冗余部署资源，其他时期资源浪费严重。而云原生应用精益的资源，提供自动化基础设施的配置，部署时根据应用程序需求动态地分配资源

(8)扩展方式：传统应用手动化扩展，传统架构依赖操作人员手动扩展，效率教低。而云原生应用自动化扩展，云原生是建立在传统面向系统虚拟化的编排管理之上的自动化。

云原生的特点

云原生是以容器技术、微服务、DevOps等技术为基础建立的一套云技术产品体系。云原生极大的释放了云的红利，云原生充分继承云的设计思想，未来应用将更多基于云上进行本土应用开发，云原生应用更加适合云的架构，而云计算也为云原生应用提供较好的基础支撑，如资源隔离、分布式、高可用等，云原生最大程度发挥了云的优势。云计算的发展已进入成熟期，云原生作为新型基础设施支撑数字化转型的重要支撑技术，逐渐在人工智能、大数据、边缘计算、5G等新兴领域崭露头角，成为驱动数字基础设施的强大引擎。伴随全行业上云的逐步深化，企业云原生化转型进程将进一步加速

(1)极致的弹性能力：不同于虚拟机分钟级的弹性响应，以容器技术为基础的云原生技术架构可实现秒级甚至毫秒级的弹性响应。

(2)服务自治故障自愈能力：基于云原生技术栈构建的平台具有高度自动化的分发调度调谐机制，可实现应用故障的自动摘除与重构，具有极强的自愈能力及随意处置性。

(3)大规模可复制能力：可实现跨区域、跨平台甚至跨服务商的规模化复制部署能力。

(4)异构资源标准化：容器技术有效解决了异构环境的部署一致性问题，促进了资源的标准化，为服务化、自动化提供了基础。

(5)加速数字基础设施升级解放生产力：降低用户数字化技术的使用门槛，提高资源的复合利用率，变革研发运营的生产方式，打破组织壁垒，实现研发与运维的跨域协同，提升交付效率，解放生产力。

(6)提升业务应用的迭代速度：云原生技术实现了应用的敏捷开发，大幅提升交付速度，降低业务试错成本，高效响应用户需求，增强用户体验加速业务创新。

云原生的发展历程

纵观云原生技术发展历程，PaaS概念的普及为I领域平台型业务模式建立了思想先导，Docker的开源拉开了云原生的序幕，也重新定义了PaaS的全新容器化思路。随后，CNCF的诞生宣告云原生技术演进的重心从容器转移到以Kubernetes为核心的容器编排，社区开始在Kubernetes的基础上构建上层的业务抽象，伴随微服务、Serverless、FaaS等技术理念的实践，Kubernetes逐渐成为云原生技术生态的操作系统，企业在此基础上搭建业务侧的上层建筑，最大程度利用云价值^[2]。

云原生典型应用场景

云原生产业作为现阶段云计算PaaS市场的重要支点，在云计算市场中的占比会快速提升。2019年Gartner在容器报告中预测，到2020年将有50%的传统老旧应用被以云原生化的方式改造，到2022年将有75%的全球化企业将在生产中使用云原生的容器化应用。根据中国信息通信研究院相关调研数据显示，2019年，我国云原生产业市场规模已达350.22亿元，占中国整个云计算市场的26%。云原生将会在深度学习、区块链、边缘计算、传统行业的互联网化等场景中应用。数字经济大潮下传统行业的数字化转型成为云原生产业发展的强劲驱动力，“新基建”带来的万亿级资本投入，也将在未来几年推动云原生产业的发展迈向新阶段[]。

Gartner报告的数据显示：2022年将会有75%的全球化企业在生产中使用云原生的容器化应用。另外，其他机构的研究表明到2022年，90%的新应用会采用微服务架构来提高设计、调试、更新、利用第三方代码的能力，三分之一的企业在生产环境中的应用将能够原生支持云计算服务；到2023年，四分之三的IT支出将被用于第三代平台技术，另外，仅有不到10%的企业不会建立“数字化原生”环境，超过90%的企业会建立“数字化原生”IT环境。