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什么是云原生

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一. 云原生概述

云原生(Cloud Native) 是一种构建和运行应用程序的方法,充分利用云计算的灵活性、可扩展性和弹性。其核心理念围绕微服务、容器技术、DevOps以及持续交付等方面展开,旨在加快软件开发的速度,提高系统的可维护性和扩展性,并确保应用能够在任何环境中一致地运行。云原生代表了一种现代化的应用程序开发和部署方式,帮助企业更有效地利用云平台的优势,实现敏捷开发、高效运维和快速响应市场变化的目标。

二. 核心特征对比分析

维度

传统架构

云原生架构

典型实践

开发效率

数周/月发布新功能

分钟级持续交付(GitLab CI/CD 自动化流水线)

亚马逊日均数百万次部署,可用性 99.99%

资源成本

物理服务器闲置率 >80%

容器共享内核,资源利用率 >60%

AWS EKS 弹性伸缩,高峰期自动扩容 50% 实例

系统可靠性

单点故障导致全局瘫痪

多集群自愈(Kubernetes 跨区域容灾)

Uber 故障恢复时间从小时级缩短至分钟级

运维复杂度

人工干预频繁,易出错

自动化运维(IaC、GitOps)减少人为错误

Terraform 定义基础设施,Argo CD 同步 K8s 清单

业务响应能力

难以应对高并发

弹性扩缩容(K8s HPA/VPA)支持实时流量洪峰

双十一期间电商系统自动扩容 10 倍资源

三. 云计算服务模型

  1. On-Premises(本地部署):企业在自己的物理地点安装和运行软件及硬件的传统模式,对企业IT基础设施具有完全的控制权和责任。
  2. IaaS (Infrastructure as a Service,基础设施即服务):提供虚拟化的计算资源(如服务器、存储、网络),允许企业外包硬件需求但仍需管理操作系统等中间件。
  3. PaaS (Platform as a Service,平台即服务):除了基础设施外,还提供了开发工具、数据库管理等服务,为开发者提供无需担心底层硬件和操作系统的环境。
  4. SaaS (Software as a Service,软件即服务):通过互联网提供软件应用,用户无需在本地计算机上安装和运行这些应用。SaaS解决方案通常是基于订阅的,并且可以随时访问,只需有一个浏览器和网络连接即可。
  5. FaaS (Functions as a Service,函数即服务):无服务器架构形式,允许开发者执行代码响应事件,而无需管理服务器或其他底层资源,适合高度可扩展的小段代码或“函数”。

四. 核心技术体系

1.微服务

  • 定义:微服务架构是一种设计方法,它将单一应用程序划分为一组小的、独立的服务集合,每个服务实现特定的业务功能,并且可以独立地部署和扩展。
  • 特点
    • 每个微服务都是一个小型的、自包含的应用程序,专注于完成一个特定的任务。
    • 微服务之间通过轻量级的通信机制(如HTTP REST或消息队列)进行交互。
    • 允许不同的团队使用最适合的技术栈开发各自负责的服务。
    • 提高了系统的可扩展性和灵活性,但同时也增加了复杂性。

2.容器技术

  • 定义:容器化是将软件代码及其所有依赖项打包到一个容器中,以确保该软件能够在任何环境中一致地运行。Docker是最流行的容器技术之一。
  • 特点
    • 提供了一个隔离的执行环境,使应用可以在不同的计算环境中可靠地运行。
    • 相比于虚拟机更加轻量级,启动速度更快。
    • 容器化有助于简化部署流程,并支持微服务架构中的服务独立部署。

3.DevOps

  • 定义:DevOps是一种集成了软件开发(Dev)和IT运维(Ops)的工作文化或实践,旨在缩短系统开发生命周期,同时提供高质量的持续交付。
  • 特点
    • 强调开发与运维之间的紧密合作和沟通,消除两个部门间的隔阂。
    • 利用自动化工具来优化开发、测试、发布过程。
    • 促进快速迭代和反馈循环,以便迅速响应市场需求和技术变化。

4.CI/CD

  • 定义:CI/CD分别代表持续集成(Continuous Integration)和持续交付/部署(Continuous Delivery/Deployment),是一组用于改进软件开发过程的最佳实践。
    • 持续集成(CI):指开发者频繁地将代码变更合并到共享仓库中,并通过自动化的构建和测试流程来验证这些变更,以便尽早发现问题。
    • 持续交付(CD):在此基础上进一步确保软件在任何时刻都可以安全地部署到生产环境。
    • 持续部署:某些情况下,CD也指自动将通过所有测试阶段的应用程序部署到生产环境。
  • 特点
    • 提高了软件质量和开发效率,减少了手动操作可能带来的错误。
    • 支持快速反馈和迭代,使得团队能够更加快速地响应用户需求和市场变化。
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