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。向下滚动查看作者的简介和照片。

用户体验是云技术的巅峰。随着云数据中心处理 94% 的所有工作负载，云优化至关重要。用户需要快速、敏捷、可扩展和稳定的长期解决方案。但如何构建这些解决方案？这正是云原生技术发挥作用的地方。

云原生计算为在云中构建、设计、运行和管理应用程序提供基础。它使您能够高效地在现代、动态的多云环境中构建、部署和扩展应用程序。

本文将介绍云原生计算及其重要性。

什么是云原生技术？

云原生技术帮助构建和运行可扩展的应用程序，简化基于云的工作负载，实现最高效率和提升用户体验。CI/CD 启用的 DevOps 流程、基于微服务架构的编码和容器化托管只是云原生技术的一小部分示例。

根据 云原生计算基金会 (CNCF)，您应该选择云原生，因为它使松散耦合的系统具有弹性、可管理和可观察性。此外，云原生技术与适当的自动化相结合，使工程师可以简化任何更改，而不会严重影响底层架构。

借助云原生架构，各种规模和数字化成熟度的企业都可以在云中诞生，效仿 Netflix、Uber 和 Airbnb 等企业。

云原生计算的核心支柱

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构建、运行和更新跨一系列云服务的软件。

在以下部分，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石。

云原生应用利用云服务模型，并使用平台即服务（PaaS）来提供计算基础设施和托管服务。它们将这种基础设施视为可丢弃的，因为它可以在几分钟内部署，并通过自动化按需进行扩展、缩放或销毁。

如果您是一名开发者，您可能听说过宠儿与牲畜的概念。云原生系统采用牲畜的概念。无论运行在哪些机器上，只要基础设施规模变化，它们就会持续运行。

现代设计

现代设计包括开发者遵循的原理和实践，以创建现代云环境。您如何设计云原生应用程序以及它们的架构通常成为在创建现代云环境中的应用程序的起点。

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个广泛接受的方法，其中包含构建基于云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系列小型、独立的分布式服务，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，因为它们是独立的、可以自动部署的服务。采用微服务而非单体架构的另一个原因是，每个微服务可以在应用程序内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成一个二进制容器镜像。容器是云原生软件的强大推动者。实际上，CNCF将微服务容器化视为云原生路径图的第一步。

容器化是将代码、其依赖项和运行时打包成一个称为容器镜像的二进制文件的过程。镜像存储在容器注册库中，它充当镜像存储库或库。注册库可以驻留在您的开发机器、数据中心或公共云上。

使用容器，您将微服务和其依赖项统一到一个单独的包中，并将其与底层基础设施隔离开来。容器提供了可移植性和保证跨环境的连贯性——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附加资源和服务。云原生生态系统需要支持存储、安全、分析、流式处理、消息传递、分发等服务。

云原生应用程序高度依赖于后端服务，因为它们简化了应用程序从一个阶段移动到另一个阶段的过程。例如，假设您正在将微服务从QA移动到预发布环境。在这种情况下，您只需更新微服务配置，使其指向预发布环境中的后端服务，并通过环境变量将设置推送到您的容器。

自动化

自动化可以实现云原生架构的扩展、修复和部署，而无需人工干预。由于重复性操作可以编码到脚本中，并响应于定义的条件触发，因此云中的基础设施自动化更加容易。

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，来注释所需的云基础设施。

云原生应用程序的特性

云原生应用程序由于是为快速变化的多云环境而构建的，因此更加灵活和响应迅速。以下是它们的一些关键特性：

可丢弃的基础设施

云原生架构按需使用和释放资源。换句话说，它与IaC（基础设施即代码）一样好。IaC将自动化注入资源管理和处理中，提供高可扩展性、弹性和可用性。这也适用于云原生架构。

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。使代码更加模块化使其更容易测试、调试和更新，而不会影响其他组件。这种构建方式表明，云原生构建块作为有限、独立和隔离的元素存在。

可扩展性

云原生应用程序可以在不牺牲性能、效率和成本的情况下支持多个设备和用户。由于该架构基于云技术，云原生系统具有云设置的所有功能，并且具有高度的可扩展性。根据流量需求，您可以有效地扩展或缩小应用程序。这种高可扩展性最终通过允许您无限制地扩展存储和处理能力来提高您的业务速度。

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。这些支持服务可以作为云中的增值服务提供，使其更容易扩展应用程序的范围，以更好地满足业务需求。

多语言云

多语言编程是一种语言无关的开发风格，它给开发者提供了根据自己的舒适度或偏好进行选择的自由。多语言云平衡开发需求，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、专门的团队可以轻松构建和部署云原生应用程序。与传统技术依赖的架构不同，您不需要单独的前端和后端团队。

采用云原生的利弊

云原生开发不仅使开发者的工作变得更简单，还有助于创建用户友好的应用程序。云原生转换的一些优点包括以下内容

• 云原生应用程序可以独立开发。这种定制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，这使得它们可以在多个环境中便携和互操作。

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

• 云原生解决方案继承了云技术的可扩展性、弹性和灵活性。

• 通过虚拟化开发平台和资源共享，云原生生态系统可以构建为多租户模型。多租户促进了资源的有效利用，并最大限度地减少了与单租户模型相关的一般性低效或浪费。

• 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新路由以减轻停机时间。

• 云原生环境对安全威胁和违规的恢复能力和可靠性，除了中断和技术故障之外，也值得称赞。

• 由于云原生应用程序是无状态的实体，因此它们可以在多个服务器上扩展，占用更少的存储空间，并更容易缓存以提高性能。

• 云原生基础设施提供多种形式的自动化，例如基础设施或DevOps方法，这提高了生产力并优化了资源利用。

• 云原生应用程序的成本要低得多，因为企业只需为所需的服务的支付。

由于云原生架构源于云技术，它也继承了其一些限制，包括以下内容

• 从提升和迁移方法迁移应用程序到云对于云原生开发不起作用。相反，应用程序需要重新设计，或者需要为它创建原生应用程序才能使其工作。在不重新设计应用程序的情况下将数据迁移到云在这种情况下没有帮助。

• 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，因为你需要部署、监控和维护可能成百上千个微服务。

• 采用云原生可能对许多企业有吸引力，但并不适合所有人。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利弊。例如，如果你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，你应该修复和改进现有的架构，而不是将整个架构迁移到云端。

• 在云原生生态系统中具有去中心化的特性可能导致应用程序的运营复杂性（如配置错误和安全问题）。

云原生开发的益处

那么，为什么你应该考虑云原生开发呢？以下是一些它可以为您的组织带来的好处

缩短上市时间

大约70%的IT专业人士、开发人员和开发经理认为云原生开发可以缩短上市时间。它使公司能够快速有效地发布产品（和随后的更新）以保持竞争优势。

减少供应商锁定

随着世界越来越依赖于云计算技术，服务提供商因提高成本或添加损害盈利能力的细印而臭名昭著。然而，云原生架构允许组织在需要时选择和更换供应商。

提高成本效益

80%的企业认为维护基础设施可能会对公司的预算造成很大的压力。然而，只有70%的数据中心被使用。云原生计算帮助组织在避免浪费性支出的同时，充分利用资源。

更强的业务弹性

云原生解决方案对基础设施中断的反应更敏捷，因为容器编排器会自动介入以解决问题。通过最小化停机时间，组织可以维持对不可预见中断的高弹性。当然，如果你有应用程序代码的问题，容器无法弥补这一点。

丰富的客户体验

云原生生态系统不仅使公司受益。自动发布更新、安全修复和增强功能可以改善客户体验，从而提高客户忠诚度。

增长空间

通过云原生开发，公司发现与或整合其他公司的产品和服务更容易。这种互利共赢的合作伙伴关系导致长期可持续的增长。

结论

为了使您和用户的生活更轻松，您需要跟上技术进步并适应不断发展的趋势。

云原生开发是利用这种增长型开发的合适和战略性的方法。因为迁移到云或构建在云中可能是一次雄心勃勃的文化转变，您需要一个开发团队来引导您通过这个过程。

在云原生开发方面，访问正确的API和工具集进行实时监控可以带来很大的差异，而InfluxDB可以帮助。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，以获得对应用程序的实时可见性。

关于作者

萨万·卡拉德是一位增长营销员（同时也是一位科技爱好者），他通过内容营销和SEO帮助企业实现成功。他在客户体验和项目管理领域与一些知名品牌合作过。在LinkedIn上联系他，进行免费探索性通话。