云原生简介

作者：社区 / 用例, 开发者
2022 年 8 月 2 日

本文由 Savan Kharod 撰写。向下滚动查看作者简介和照片。

用户体验是云技术的顶峰。随着云数据中心处理 94% 的所有工作负载，云优化至关重要。用户需要长期快速、敏捷、可扩展且稳定的解决方案。但是，如何构建这些解决方案？这就是云原生技术的用武之地。

云原生计算为在云中构建、设计、运行和管理应用程序奠定了基础。它使您能够在现代、动态和多云环境中高效地构建、部署和扩展应用程序。

在本文中，您将了解云原生计算以及它为何重要。

什么是云原生技术？

云原生技术有助于构建和运行可扩展的应用程序，以简化基于云的工作负载、实现最大效率并增强用户体验。启用 CI/CD 的 DevOps 流程、基于微服务架构的编码以及容器化托管只是云原生技术的一些示例。

根据 云原生计算基金会 (CNCF) 的说法，您应该 选择云原生，因为它使松散耦合的系统具有弹性、可管理性和可观察性。此外，云原生技术与正确的自动化相结合，使工程师能够简化任何更改，而不会严重影响底层架构。

借助云原生架构，各种规模和数字成熟度的企业都可以诞生于云端，追随 Netflix、Uber 和 Airbnb 等企业的步伐。

云原生计算的支柱

云原生计算利用云服务，如 Amazon Elastic Compute Cloud (Amazon EC2) 和 Amazon Simple Storage Service (Amazon S3)，以实现动态和敏捷的应用程序开发，同时采用模块化方法来构建、运行和更新跨一系列基于云的服务的软件。

在以下部分中，您将了解云原生计算的六个主要支柱，并学习如何规划和构建云原生应用程序。

云基础设施

硬件和软件组件，如存储、服务器、API、网络、虚拟化软件和编排工具，构成了云计算生态系统的基础。

云原生应用程序利用云服务模型，并将平台即服务 (PaaS) 用于计算基础设施和托管服务。它们将此基础设施视为可随意使用的，因为它可以在几分钟内部署，并通过自动化根据需要调整大小、扩展或销毁。

如果您是开发人员，您可能听说过 宠物与牲畜 的概念。云原生系统使用牲畜概念。无论它们在哪些机器上运行，它们都会随着基础设施的扩展或缩小而保持运行。

现代设计

现代设计包括开发人员创建现代云环境所遵循的原则和实践。您如何设计云原生应用程序以及它们的架构外观通常成为为现代云环境创建应用程序的起点。

在这种情况下，建议遵循 十二要素应用方法。十二要素应用方法是一种广泛接受的方法，其中包含构建基于云的应用程序的原则和最佳实践。

微服务

微服务架构是一种软件架构模式，它将单体应用程序分解为一组分布式的小型独立服务，这些服务可以相互交互以构建云原生应用程序。

云原生系统使用微服务来构建现代应用程序，因为它们是可以自动部署的独立服务。采用微服务而不是单体架构的另一个原因是，每个微服务都可以在应用程序中执行特定的业务功能。

容器

容器将应用程序代码、其依赖项和运行时打包到二进制容器镜像中。容器是云原生软件的重要推动者。实际上，CNCF 认为微服务容器化是 云原生路线图 中的第一步。

容器化是将代码、其依赖项和运行时打包到名为容器镜像的二进制文件的过程。镜像存储在容器注册表中，该注册表充当镜像存储库或库。注册表可以驻留在您的增长机器、数据中心或公共云上。

借助容器，您可以将微服务及其依赖项统一到一个包中，并将其与底层基础设施隔离。容器提供可移植性并保证跨环境的一致性 — 这是云原生软件意味着容器的原因之一。

后端服务

后端服务是支持云原生系统的其他资源和服务。云原生生态系统需要存储、安全、分析、流媒体、消息传递、分发等支持服务。

云原生应用程序严重依赖后端服务，因为它们简化了将应用程序从一个阶段移动到另一个阶段的过程。例如，假设您要将微服务从 QA 移动到暂存环境。在这种情况下，您只需更新微服务配置以指向暂存中的后端服务，并通过环境变量将设置推送到容器中即可。

自动化

自动化使云原生架构能够扩展、修复和部署，而无需人工干预。云中的基础设施自动化更容易，因为重复性操作可以编码到脚本中，并在响应定义的条件时触发。

您可以使用许多基础设施即代码 (IaC) 工具，如 Azure Resource Manager、Terraform 和 Azure CLI，来注释所需云基础设施。

云原生应用程序的特性

云原生应用程序更具响应性和敏捷性，因为它们是为快速变化的多云环境构建的。以下是它们的一些关键特性

可随意使用的基础设施

云原生架构根据需要使用和处置资源。换句话说，它与 IaC 一样好。IaC 将自动化注入到资源处理和管理中，从而提供高可扩展性、弹性和可用性。这也扩展到云原生架构。

自包含

如前所述，云原生开发遵循自下而上的开发方法，从应用程序的最小单元：微服务开始。使代码更模块化使其更容易测试、调试和更新，而不会影响其他组件。这种构造表明云原生构建块以有限、独立和隔离的元素形式存在。

可扩展

云原生应用程序可以支持多个设备和用户，而不会牺牲性能、效率或成本。由于该架构基于云技术，因此云原生系统具有云设置的所有特性，并且具有高度可扩展性。根据流量需求，您可以有效地向上或向下扩展应用程序。这种高可扩展性最终提高了您的业务速度，使您可以在不受限制的情况下扩展存储和处理能力。

增值云服务

根据用例，云原生应用程序可能还需要支持服务，如存储和监控。这些支持服务可以在云中作为增值服务提供，从而更容易扩展应用程序的范围，以更好地与业务需求保持一致。

多语言云

多语言编程 是一种与语言无关的开发风格，它使开发人员可以根据自己的舒适度或偏好进行选择。多语言云平衡了开发需求，并允许组织在云服务提供商之间切换，以提高效率。

全栈团队

一个小型、专注的团队可以轻松构建和部署云原生应用程序。与传统的技术依赖型架构不同，您不需要单独的前端和后端团队。

云原生的优缺点

云原生开发不仅使开发人员的工作更轻松，而且还有助于创建用户友好的应用程序。原生迁移到云的一些优势包括以下几点

• 云原生应用程序可以彼此独立开发。这种自定义简化了应用程序的管理和部署。

• 云原生应用程序与编程语言无关，使其可以在多个环境中移植和互操作。

• 持续改进和持续交付 (CI/CD) 管理云原生开发，并使生成的应用程序具有高度可升级性。

• 云原生解决方案继承了云技术的可扩展性、弹性和灵活性。

• 云原生生态系统可以通过虚拟化开发平台和共享资源来构建多租户模型。多租户有助于有效利用资源，并最大限度地减少通常与单租户模型相关的资源利用不足或浪费。

• 云原生架构的多租户和分布式特性确保应用程序始终可用。在灾难性中断期间，流量可以通过可用资源重定向，以减轻停机时间。

• 云原生环境对安全威胁和漏洞的弹性和可靠性，除了中断和技术故障之外，更值得称赞。

• 云原生应用程序可以跨多个服务器扩展，占用更少的存储空间，并且更容易缓存以提高性能，因为它们是无状态实体。

• 云原生基础设施以多种形式提供自动化，例如基础设施或 DevOps 方法，可提高生产力并优化资源利用率。

• 云原生应用程序更便宜，因为企业只需为他们需要的服务付费。

由于云原生架构源自云技术，因此它也继承了云技术的一些局限性，包括以下几点

• 从 直接迁移方法 迁移应用程序到云端不适用于云原生开发。相反，应用程序需要重新设计，或者需要为其创建原生应用程序才能工作。在这种情况下，不重新设计应用程序就将数据移动到云端没有帮助。

• 将单体应用程序拆分为更小的、自给自足的微服务可能很复杂，因为您需要部署、监控和维护可能数百个微服务。

• 采用云原生可能对许多企业具有吸引力，但它可能并不适合所有人。组织需要特别关注其特定的业务需求，以评估云原生架构的优缺点。例如，如果您在单体架构上运行应用程序并专注于提高应用程序的响应时间，则应修复和改进现有架构，而不是将整个架构迁移到云端。

• 云原生生态系统中分散的性质可能会导致应用程序的操作复杂性（如配置错误和安全问题）。

云原生开发的优势

那么，为什么要考虑云原生开发呢？以下是它可以使您的组织受益的一些方式

更快的上市时间

大约 70% 的 IT 专业人员、开发人员和开发经理认为云原生开发缩短了上市时间。它使公司能够快速有效地发布产品（和后续更新），以保持竞争优势。

减少供应商锁定

随着世界越来越依赖云技术，服务提供商因提高成本或添加损害盈利能力的细则而臭名昭著。但是，云原生架构允许组织选择和切换提供商（如果他们愿意）。

提高成本效率

80% 的企业 同意维护基础设施可能会严重消耗公司预算。但是，只有 70% 的数据中心被使用。云原生计算帮助组织优化资源利用率，而不会造成浪费性支出。

更强的业务弹性

云原生解决方案对基础设施中断的响应速度更快，因为容器编排器会介入以自动响应问题。通过最大限度地减少停机时间，组织可以对前所未有的中断保持高度弹性。当然，如果您的应用程序代码有问题，容器也无法弥补。

丰富的客户体验

公司不是云原生生态系统的唯一受益者。自动发布更新、安全修补程序和增强功能改善了客户体验，从而提高了客户忠诚度。

增长空间

借助云原生开发，公司发现更容易与其他公司的产品和服务合作或集成。这种互惠互利的合作伙伴关系可以带来长期可持续的增长。

结论

为了让您和用户的生活更轻松，您需要跟上技术进步并适应当前的趋势。

云原生开发是利用这种面向增长的开发的适当且具有战略意义的媒介。由于迁移到云端或在云端构建可能是一项雄心勃勃的文化转变，因此您需要一个开发团队来指导您完成整个过程。

在云原生开发方面，访问用于实时监控的正确 API 和工具集可以发挥重要作用，而 InfluxDB 可以提供帮助。InfluxDB 是一个用于构建和运行时间序列应用程序的平台。它监控指标和事件，以实时了解您的应用程序。

关于作者

Savan Kharod 是一位增长营销人员（和技术爱好者），帮助企业通过内容营销和 SEO 取得成功。他曾与 CX 和项目管理领域的一些知名品牌合作。在 LinkedIn 上联系他进行免费咨询电话。