關於雲原生需要了解什麼

• 2019 年 10 月 5 日
• 筆記

儘管隨處可聞雲原生，卻鮮少有人告訴你到底什麼是雲原生，若是找資料來看，讀完大多會感覺雲繚霧繞，一知半解，總之虛得很，甚至會讓你一度懷疑自己的智商，不過我對於讀不懂的文章，一律歸因於文章寫得不夠直白，當然這不一定是事實，但這樣的思考方式能讓我避免陷入自我懷疑的負面情緒。

雲原生之所以解釋不清楚，是因為雲原生沒有確切的定義，雲原生一直在發展變化之中，解釋權不歸某個人或組織所有。

技術的變革，一定是思想先行。

何謂雲原生？

雲原生是一種構建和運行應用程序的方法，是一套技術體系和方法論。雲原生（CloudNative）是一個組合詞，Cloud+Native。Cloud 表示應用程序位於雲中，而不是傳統的數據中心；Native 表示應用程序從設計之初即考慮到雲的環境，原生為雲而設計，在雲上以最佳姿勢運行，充分利用和發揮雲平台的彈性+分佈式優勢。

Pivotal 公司的 Matt Stine 於2013年首次提出雲原生（CloudNative）的概念；2015年，雲原生剛推廣時，Matt Stine 在《遷移到雲原生架構》一書中定義了符合雲原生架構的幾個特徵：12因素、微服務、自敏捷架構、基於 API 協作、扛脆弱性；到了2017年，Matt Stine 改了口風，將雲原生架構歸納為模塊化、可觀察、可部署、可測試、可替換、可處理6特質；而 Pivotal 最新官網對雲原生概括為4個要點：DevOps+持續交付+微服務+容器。

2015年雲原生計算基金會（CNCF）成立，CNCF 摻和進來後，最初把雲原生定義為包括：容器化封裝+自動化管理+面向微服務；到了2018年，CNCF 又更新了雲原生的定義，把服務網格(Service Mesh)和聲明式 API 給加了進來。

可見，不同的人和組織對雲原生有不同的定義，相同的人和組織在不同時間點對雲原生也有不同的定義，我的應對很簡單，選一個我最容易記住和理解的定義：DevOps+持續交付+微服務+容器。

總而言之，符合雲原生架構的應用程序應該是：採用開源堆棧（K8S+Docker）進行容器化，基於微服務架構提高靈活性和可維護性，藉助敏捷方法、DevOps支持持續迭代和運維自動化，利用雲平台設施實現彈性伸縮、動態調度、優化資源利用率。

雲原生構建應用簡便快捷，部署應用輕鬆自如、運行應用按需伸縮。優點不一而足，缺點微乎其微，秒殺傳統 Web 框架，吊打祖傳 IT 模式，實在是保命或評優晉級的不可多得的終極絕密武器。

雲原生的四要素

微服務

幾乎每個雲原生的定義都包含微服務，跟微服務相對的是單體應用，微服務有理論基礎，那就是康威定律，指導服務怎麼切分，很玄乎，凡是能稱為理論定律的都簡單明白不了，定律的大概意思是組織架構決定產品形態，不知道跟馬克思的生產關係影響生產力有無關係。

微服務架構的好處就是按 function 切了之後，服務解耦，內聚更強，變更更易；另一個劃分服務的技巧據說是依據 DDD 來搞，不過鄙人對 DDD 知之甚少。

容器化

Docker 是應用最為廣泛的容器引擎，在思科、谷歌等公司的基礎設施中大量使用，是基於 LXC 技術搞的，容器也是一個進程，容器化為微服務提供實施保障，起到應用隔離作用；K8S 是容器編排系統，用於容器管理，容器間的負載均衡，谷歌搞的，Docker 和 K8S 都採用 Go 編寫，都是好東西，你值得擁有。

DevOps

這是個組合詞，Dev+Ops，就是開發和運維合體，不像開發和產品，經常刀劍相見，實際上 DevOps 應該還包括測試，DevOps 是一個敏捷思維，是一個溝通文化，也是組織形式，為雲原生提供持續交付能力。

持續交付

持續交付是不誤時開發，不停機更新，小步快跑，反傳統瀑布式開發模型，這要求開發版本和穩定版本並存，其實需要很多流程和工具支撐。

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如何雲原生？

首先，雲原生借了雲計算的東風，沒有雲計算，自然沒有雲原生，雲計算是雲原生的基礎。

隨着虛擬化技術的成熟和分佈式框架的普及，在容器技術、可持續交付、編排系統等開源社區的推動下，以及微服務等開發理念的帶動下，應用上雲已經是不可逆轉的趨勢。

雲計算的3層劃分，即基礎設施即服務(IaaS)、平台即服務(PaaS)、軟件即服務(SaaS)為雲原生提供了技術基礎和方向指引，真正的雲化不僅僅是基礎設施和平台的變化，應用也需要做出改變，擯棄傳統的土方法，在架構設計、開發方式、部署維護等各個階段和方面都基於雲的特點，重新設計，從而建設全新的雲化的應用，即雲原生應用。

本地部署的傳統應用往往採用 c/c++、企業級 java 編寫，而雲原生應用則需要用以網絡為中心的 go、node.js 等新興語言編寫。

本地部署的傳統應用可能需要停機更新，而雲原生應用應該始終是最新的，需要支持頻繁變更，持續交付，藍綠部署。

本地部署的傳統應用無法動態擴展，往往需要冗餘資源以抵抗流量高峰，而雲原生應用利用雲的彈性自動伸縮，通過共享降本增效。

本地部署的傳統應用對網絡資源，比如 ip、端口等有依賴，甚至是硬編碼，而雲原生應用對網絡和存儲都沒有這種限制。

本地部署的傳統應用通常人肉部署手工運維，而雲原生應用這一切都是自動化的。

本地部署的傳統應用通常依賴系統環境，而雲原生應用不會硬連接到任何系統環境，而是依賴抽象的基礎架構，從而獲得良好移植性。

本地部署的傳統應用有些是單體(巨石)應用，或者強依賴，而基於微服務架構的雲原生應用，縱向劃分服務，模塊化更合理。

可見，要轉向雲原生應用需要以新的雲原生方法開展工作。雲原生包括很多方面：基礎架構服務、虛擬化、容器化、容器編排、微服務。幸運的是，開源社區在雲原生應用方面做出了大量卓有成效的工作，很多開源的框架和設施可以通過拿來主義直接用，2013年 Docker 推出並很快成為容器事實標準，隨後圍繞容器編排的混戰中，2017年誕生的 k8s 很快脫穎而出，而這些技術極大的降低了開發雲原生應用的技術門檻。

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雖說雲原生的推介文檔有引導之嫌，但面對它列舉的優點，作為杠精的我亦是無可辯駁。這麼說的話，雲原生也忒好了吧，應用是不是要立刻馬上分分鐘切換到雲原生架構？我的觀點是：理想很豐滿，現實很骨感，需從應用的實際需要出發，目前的問題是否真的影響到業務發展？而推倒重來的代價能否承受得來？我曾經經歷過遊戲團隊要把帶狀態的遊戲服務器用微服務思路去做，折騰得死去活來最後以失敗告終。

技術的趨勢和影響

軟件設計有兩個關鍵目標：高內聚、低耦合，圍繞這2個核心目標，又提出了單一職責、開閉原則、里氏替換、依賴倒置、接口隔離、最少知識等設計原則。

軟件工程師一直都在為這兩個目標而努力奮鬥，以求把軟件編寫得更加清晰、更加健壯、更加易於擴展和維護。

但後來，人們發現有更多的訴求，希望開發軟件變得更簡單、更快捷，程序員希望更少編寫代碼，非專業人員也希望能開發程序，於是，更多更傻瓜式的編程語言被發明出來，更多的編程技術(組件)和編程思想(復用)被發明出來，比如庫、組件、雲基礎設施。

於是很多技術變成了屠龍之技，比如彙編，時代變了，然後很多軟件工程師搖身一變成了調參工程師、Call API 專家、用庫包能手、拼組件達人，這是效率分工的結果，也是技術發展的使然。

縱觀近二十年的科技互聯網發展歷程，大的趨勢是技術下沉，特別是近些年，隨着雲計算的發展和普及，基礎設施越來越厚實，業務開發變得越來越容易，也越來越沒有技術含量，而之前困擾小團隊的性能、負載、安全性、擴展性問題都不復存在，這不禁讓互聯網行業的油膩大叔們噤若寒蟬，彷彿分分鐘就要被捲入歷史洪流而萬劫不復。

雖然不可否認技術的重要性在降低，但也還不至於那麼悲觀。遙想 PC 時代，當VB、Delphi、MFC 出現的時候，也有類似論調，所見即所得，點點鼠標，就可以開發 PC 桌面程序，有沒有很高端？那時候工程師的擔心相比現在恐怕是只多不少吧，但後來隨着互聯網興起，出現了後端開發這個工種，工程師很快找到了新的戰場：網絡、分佈式、數據庫、海量服務、容錯容災，於是又不亦樂乎地玩出一堆新花樣。

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