云原生

什么是云原生?

云原生是一种通过软件开发应用的底层方法,本身具有可扩展性、可靠性和高性能等特征。采用这种方法,应用和服务可以基于云架构而运行。

企业为何要使用云原生?

传统的应用开发周期(例如,瀑布式模式)通常会在流程的各个阶段都产生延迟。然而,应用开发人员通过云环境 便能以协同方式,确保从分析到实施、再从测试到维护的步调一致。

对于企业和开发人员来说,这么做不仅缩短了部署时间,还可大幅削减成本。在云中配置分段环境时,设置简单,且与内部部署环境相比,价格更低。云环境可提供一套自动化工具来加速及时调试或代码完整性解析,与此同时,允许同时在多部设备上测试。更新及持续维护将在后台部署。

云原生有哪些优势?

云原生架构的变革性力量为企业带来了以下好处。

  • 独立性:云原生使企业能够利用多个云提供商及其服务,避免受特定供应商的束缚。在为应用的不同组件选择最合适、最具成本效益的云解决方案时,这种独立性带来了灵活性。此外,企业还可在其助力下,在云环境或本地基础设施之间无缝迁移工作负载。
  • 恢复能力:应用内置容错和灾难恢复机制,旨在提高弹性。原生云应用使用分布式架构和自动扩展功能,通过重新分配资源和保持服务可用性来无缝处理流量中断或高峰。这种弹性是通过复制、负载平衡和容错设计模式实现的。
  • 基于标准:云原生架构遵循行业标准实践和框架,可确保互操作性和兼容性。企业可通过遵守开放标准,例如用于容器编排的 Kubernetes,充分利用各种供应商工具和服务。这提高了可移植性,并实现了跨本地云环境的无缝集成和协作。
  • 业务敏捷性:云原生支持快速应用开发和部署,使企业能够快速响应不断变化的业务需求。微服务等云原生架构提供了更快的迭代、独立的扩展能力并简化了维护工作。企业可凭借这种灵活性,更频繁地将增强功能和更新纳入其应用,始终保持市场竞争优势。
  • 自动化:云原生架构利用自动化来确保可扩展性、部署、监控功能和管理功能,减少了人工操作。各种基础设施即代码 (IaC) 工具和编排平台(如 Kubernetes)有助于自动执行基础设施配置、容器部署、自动扩展和服务监控等任务。自动化可简化并加速部署和管理流程、确保一致性、减少人为错误,并可腾出资源用于价值更高的任务。
  • 不会宕机:原生云应用可以实现连续可用性,无需宕机进行部署且可自动扩展。组织可以通过利用滚动更新、蓝绿部署和金丝雀发布等做法,在不打断最终用户的情况下更新或更改其应用。此外,云原生平台可以根据需要动态扩展资源,即使在流量或工作负载增加期间也能确保高可用性。

如何开发云原生应用?

要想构建和维护云原生应用,就需要重新思考实现方法并了解云原生架构的原则。开发人员和 IT 运维协作,可实现增量更新的一致交付,降低风险并提供持续反馈。

云原生应用的开发与传统软件开发生命周期在许多方面仍有共通点。所有基础知识是一致的,包括规划、分析和设计。也有原型设计、内部测试和外部测试,以及最后一环 - 部署。但是层之间的无缝集成和协同可提供高速度和多样功能,而 10 年前不可能实现这些。

应用仍需要写入无数行代码,然而,实时调试和数据完整性工具颠覆了开发速度和敏捷性。多个团队可从全球任意位置同时处理不同(或相同)部分的代码。此外,用于测试的编译版可整合到云的处理能力,能够近乎即时地分享给团队其他人。

常见的基于云的应用可从“分批思考”大为获益,这种模式可让多个团队成员专注小型、个性化任务和流程,待这些任务和流程完成后,对其进行管理并编入应用之中。在云中开发应用受到开发人员的推崇,原因不仅在于其能够提供速度、协作和在线工具,还在于其所带来的可扩展性、敏捷性和安全性。

云原生与传统应用开发

云原生应用最重要的两大特色是部署的速度和最终用户兼容性的大幅提升。开发人员不必再纠结于多个版本的不同操作系统能否一致、能否兼容。桌面 OS 和移动 OS 几乎每天都会更新,而此前适用几个迭代的应用始终无法做到完全可靠、稳定,甚至是兼容。

从云提供非原生、基于浏览器的应用之后,只要用户运行兼容浏览器,开发人员便无需担心硬件和操作系统的兼容性。操作系统和浏览器也可从基于云的部署获益(且用户通常会选择在后台更新),不必太关注对每一个可能的硬件和操作系统配置进行预测。

第二个主要优势是快速及无缝部署更新。和之前一样,通常由用户选择在后台完成更新。事实上,除了偶有通知之外,大部分人甚至不会注意到后台操作。大型整体式应用通常需要经过大量的改动(及测试)才可更新。能够以云速度执行一切操作,为开发人员和用户提供可观收益。

最后,能够在设备之间、在工作场所和家之间移动、在平板电脑和 PC 之间,为开发人员及其企业和用户提供极大的灵活性。

云原生为何如此重要?

云原生应用的优势主要体现在开发和发行的速度、降低的成本以及管理易用性。云原生会组合更可靠及更稳定的版本、无限的可扩展性以及自动配置,因此云原生成为影响应用写入、测试、更新和部署方式的关键环节。

云原生能够提高工作效率、可靠性,加快速度

对于在云中运作的组织来说,与使用旧式或本地应用相比,原生应用让员工能够大幅提升工作效率。让应用保持更新十分简单,可自动完成,且所需的基础设施管理大量减少。可靠性、速度和成本降低会提供诸多好处。最后,云原生应用允许用户按需、动态访问其他计算资源;如果高度密集型流程需要更多存储或 CPU 核心,云管理软件就会相应添加。 

旧式模式的应用能力有限

由于向基于云应用的数字化转型 仍在演进,旧式模式的应用自身存在的限制日益凸显。模型渲染和视听/图文制作等应用对资源有更大需求,能够通过云访问必要计算能力越来越具吸引力。

云原生可应用在哪些领域?

现代云原生应用的示例随处可见。甚至是笔记本电脑,都能作为一个终端和互联网连接予以提供,文件存储和应用因此能够采用近乎完全虚拟的形式。

基于浏览器的电子邮件和生产力应用就是云原生应用的绝佳示例。越来越多的用户逐渐舍弃将专有桌面应用用于文字处理或电子表格;即便是知名的软件包目前也可完全从浏览器访问。

对于开发人员和 IT 专业人员来说,迁移更有益处。现代云架构能够大幅提升能力,将许多流程的工作负担转移到云中。AI 辅助的分析和工具可释出本地资源,大大简化维护。

不论是完成电子表格、查看电子邮件,还是开发及测试应用(或者,甚至是休息和玩在线游戏),云原生应用每天都能用新方式为用户和企业提供助力。

云原生架构包含哪些组成部分?

在云原生架构中,微服务、容器、编排和可观察性无缝结合,让未来的应用开发一帆风顺。

  • 微服务:云原生架构将应用分解为可以独立开发、使用和扩展的独立服务。这些微服务专注于特定的业务功能,并通过 API 与其他微服务通信。这种模块式方法允许单个微服务根据需要进行扩展,提高了可维护性,实现了快速开发,并促进了可扩展性。
  • 容器:云原生应用打包在轻量且可移植的容器中,这些容器提供了跨各种环境的一致性和可扩展性。容器会封装应用及其依赖事项,使其与外部隔离,并实现一致执行,无论底层云原生基础设施如何。这种可移植性简化了应用部署和管理,提高了包括开发、测试、生产在内的所有环境中的一致性,且有助于快速扩展。
  • 编排:原生云平台使用各种编排工具(如 Kubernetes)来管理并自动执行容器化应用的部署、扩展和管理。这些工具可确保容器部署到正确的节点,管理其生命周期和运行状况。编排的用途非常多,它可以简化应用程序部署、实现高效的资源利用,并提供自动可扩展性和自我修复功能。
  • 可观察性:云原生架构重点关注了观察能力。日志记录、监视和跟踪工具可以深入了解应用的行为和性能。可观察性有助于识别和诊断问题,并确保云原生应用的健康和可靠性。这些可观察性实践确保了云原生应用的主动监控、高效调试和持续优化。

什么是云原生部署?

云原生部署指用于开发原生云应用的一组实践。其特点是敏捷开发、DevOps 和持续交付方法。

  • 敏捷开发:敏捷开发有助于制定可调整的适应性规划,并支持跨职能团队在整个开发过程中密切合作。它专注于将项目分解为更小的、可管理的分段(子项目),称为 Sprint。这些分段中的各项功能将在短周期内开发、测试和交付。工作重点是客户满意度、持续反馈和对变化的快速响应。这样公司能够交付高质量软件来满足用户不断变化的需求。
  • DevOps:DevOps 是软件开发 (Dev) 和 IT 运维 (Ops) 的结合,可以促进协作、简化流程并自动执行软件交付。其目的是打破开发和运营团队之间的孤岛,使他们能够在整个软件开发生命周期中无缝合作。DevOps 有利于实现自动化、持续集成、持续交付和基础设施即代码。它可提高效率、减少人为错误,并加快软件更新。它还可培养协作和共担责任的文化,帮助组织更可靠、更快地交付软件。
  • 持续部署:持续部署的重点是自动执行将软件更新部署到生产环境的流程。它包括以小规模频繁的增量构建、测试和部署软件,以确保软件始终处于可发布状态。持续交付的目的是缩短上市时间、改善软件质量,并提高软件交付管道的效率。

什么是云原生部署?

云原生部署是将云原生应用部署到生产环境的过程。云原生部署的一些关键方面有:

  • 基础设施即代码 (IaC):IaC 使用代码来定义和管理基础设施资源,以保持版本控制、自动化和可复制性。它使用声明式语言(如 JSON 和 YAML)来指定基础设施需求,以自动执行资源部署和配置。此外还使用最佳实践来确保基础设施组件的可扩展性、安全性和可维护性。
  • 连续部署:使用连续部署可自动构建、测试代码更改并将其传播到生产环境中。这样可以确保应用始终处于最新状态并修复所有问题。使用 GitLab CI/CD 和 Jenkins 创建 CI/CD 管道,用于配置、构建、测试和部署。可以使用 Docker 和 Kubernetes for CI/CD 等技术来查找和解决部署过程中的问题。
  • 自动扩展:自动扩展功能可以根据需要自动增加或减少应用所使用的资源数量。以此确保应用高效运行并能从容面对流量高峰。根据各种指标指定扩展计划,包括内存使用量、CPU 占用率和请求速率。根据预定义的阈值使用自动扩展群集来扩展资源,并监控性能和资源利用情况。

什么是云原生安全?

云原生安全的一些关键方面有:

  • 零信任安全:此模式设定为默认情况下不信任网络外围内外的任何用户或设备。它包括应用访问控制、身份识别和身份验证机制(多因素身份验证)来保护资源和应用。其他一些可靠的技术,包括身份和访问管理 (IAM) 解决方案、加密、安全通信协议,确保了传输和静态时的数据安全。
  • 基础设施即代码:IaC 提供了一种用于管理和配置基础设施资源的标准化和自动化方法。这种方法将安全配置指定为代码,用于跨各种基础设施资源实施安全实践。需要更新和维护安全修补程序和改进内容的版本控制。此外,通过安全测试(渗透测试和漏洞评估)识别和解决瓶颈也至关重要。
  • 连续监控:连续监控功能会扫描应用和基础设施以查找安全威胁和漏洞,确保应用和基础设施始终安全。组织可以使用 IDPS(入侵侦测和预防系统)和 SIEM(安全信息和事件管理)工具进行威胁检测,获得关于不信任活动的警报。

什么是云原生服务?

云原生服务包含一系列针对应用需求量身定制的产品。其中一些关键业务支持服务为:

  • 容器注册表:容器注册表提供了一个集中的存储库,用于存储和管理容器映像。它允许开发人员存储和分发容器映像并确定其版本,确保了一致性并有助于跨不同环境部署容器化应用。容器注册表通常包括访问控制、图像扫描以及与容器编排平台集成等功能。
  • 通知:通知服务可向用户或系统提供实时警报、消息或通知。这些服务有助于及时通信,并可发送各种目的的通知,如系统事件、应用更新或用户参与。通知服务通常提供有多种传递渠道,包括电子邮件、短信、推送通知和网钩。
  • 流媒体:流媒体服务可实现实时数据处理和分析。它们允许组织以可扩展且高效的方式从连续的数据流中吸收、处理和获取洞见。流媒体服务通常用于实时分析、事件驱动型架构、物联网数据处理,以及构建需要低延迟数据处理的交互式应用。
  • 容器引擎:容器引擎(如 Kubernetes)是一种编排平台,可自动执行容器化应用的部署、扩展和管理。它提供了在机器群集中计划和分发容器所需的基础设施和工具,因此可确保高可用性、负载平衡和高效的资源利用。容器引擎负责处理容器生命周期管理、服务探查和基于需求的扩展。
  • 功能:功能即服务 (FaaS) 平台或称无服务器平台允许开发人员将功能作为单独的代码单元部署和运行,而无需管理底层的云原生基础设施。功能由事件驱动,并根据需求自动扩展。这种无服务器模式使开发人员能够专注于编写代码来实现特定功能,而无需配置或管理服务器。功能通常用于事件处理、数据转换以及构建无服务器架构。

云原生的未来如何?

云原生技术仍然是一项相对较新的技术,但正在逐步普及。随着越来越多的企业采用云原生架构,这一领域定会涌现出更多创新。云原生技术已准备好迎接创新和增长。随着各类组织越来越多地采用云原生架构,人类有望在无服务器计算、边缘计算以及机器学习和人工智能等新兴技术领域取得进步。

此外,随着技术提供商不断扩大其产品范围并提供更专业的服务,组织将能够使用各种各样的工具和平台。这将推动原生云技术的采用和发展。总的来说,云原生的未来一片光明。随着越来越多的企业采用云原生架构,这一领域定会涌现出更多创新和进步。

HPE 和云原生

HPE 的 GreenLake 和 Ezmeral 环境可让 IT 专业人员做到事半功倍。作为适用于几乎所有类型企业或组织、正在经历高速发展的专用应用套件,HPE GreenLake 通过可在本地、边缘或任何其他组合运行的即服务平台,可为数字化转型提供多样且弹性的基础。

例如,HPE 屡获殊荣的 Ezmeral 是基于热门的开源 Kubernetes 构建的,有助于统一旧式和云原生应用的开发。对于开发人员来说,Ezmeral 推出的全新方法可促成快速开发、可扩展架构、代码合并以及自动部署。Ezmeral Data Fabric 结束了数据孤岛,可从全球各地管理和分析 EB 级数据。

HPE Aruba Networking 是另一个热门应用,其可提供顶尖的边缘基础设施、更好的边缘到云集成以及采用 AI 技术的网络监控和管理。最近收购的 Ampool 能够为工程师和分析师提供卓越的 SQL 分析。HPE GreenLake 提供基于云的数据安全性和完整性的所有优势,因此企业及其客户能享受一流、顺畅的交互性。