开篇——初识云原生

开篇——初识云原生

作为云原生专栏的开篇，本节不会介绍具体的技术，而是先浅谈下我自己对于云原生的一些体感。

从云计算说起

云的本质就是对计算资源的抽象，对使用者屏蔽底层硬件的细节。 传统的云计算如典型的 OpenStack 等，是建立在虚拟化的技术之上的，其中的关键就是 Hypervisor，即在一台真实的物理机上，可以运行多个虚拟机操作系统，多个虚拟机共享物理机的硬件资源。

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但是这种方案在大规模的服务集群下就会存在一些问题，例如：

• 资源利用率低：每个虚拟操作系统都需要消耗宿主机的资源，如 CPU、内存、网络带宽等，使得每台宿主机上可以搭建的虚拟机是有限的，无法实现规模化。
• 维护和问题排查困难：一旦虚拟机上的应用出现问题，涉及到的排查路径可能是虚拟机应用->虚拟机操作系统->物理机应用->物理机操作系统->物理机硬件资源，导致问题排查的效率较低。
• …

什么是云原生

为了解决传统云计算领域的问题，容器化技术逐渐大放异彩，并推动云原生的快速发展。

简单来说，云原生指的是在包括公有云、私有云、混合云等动态环境中构建和运行规模化应用的能力。 这里面涉及几个关键点：

• 云原生鼓励混合云部署： 这也是目前很多互联网大厂所采用的方式，即同时选择几家公有云，并且在企业内部也搭建私有云，将不同的业务部署在不同的云环境上，以达到冗余和容灾的目的。
• 云原生强调动态环境： 利用云原生的弹性调度能力，应用可以实现资源的动态扩缩容和环境的快速切换。
• 云原生可以实现规模化： 基于云原生的容器化、弹性调度、服务治理等等技术手段，可以实现服务的大规模快速部署，解决了传统云计算的问题。

可以看出，云原生并不是某一项具体的技术，而是一种思想，是技术、业务和企业管理方法的集合。其中涉及到多种设计思想和技术手段，包括但不限于：

• 应用容器化封装：基于操作系统的 cgroup、namespace 等技术，对应用进行容器化封装，解决了传统基于虚拟化云计算中的资源利用率、应用隔离等问题。
• 服务网格：最近大火的 Service Mesh 技术和其中的佼佼者 Istio，使得微服务治理、可观测性等等问题得到了很好的解决。
• 声明式 API：Kubernetes 致力于推动云原生的标准化，对各种技术都制定了标准化的 API，接口与实现分离。
• …

基于上述的设计思想和技术手段，云原生的意义在于：

• 提升系统的可用性、可管理性、可观察性。
• 使工程师能以最小成本进行频繁和可预测的系统变更。
• 提升速度和效率，助力业务成长，缩短 I2M（Idea to Market）。

核心项目概览

在 CNCF 官网，我们可以看到云原生技术栈的 Landscape，几乎大多数主流的框架和中间件都和云原生有或多或少的关联。

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我们不可能每个项目都去学习，下面我简单梳理一下其中最核心的技术：

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• Core Control Plane 核心控制平面：这一层最核心的就是 Kubernetes，它可以实现集群管理、容器编排、资源调度、服务发现等功能，是整个云原生体系的基石。 再结合 gRPC 作为轻量级网络通信，和 etcd 作为持久化存储，核心控制层就搭建完成了。
• Runtime Management 运行时管理：有了核心控制层，下一步我们需要做的就是在此基础上运行服务。运行时管理最重要的就是三个要素：计算、存储和网络。 Kubernetes 基于声明式 API，对每一项都进行了标准化的 API 抽象，分别对应了 containerd、CSI 和 CNI。
• Service Discovery 服务发现：服务运行之后，就涉及到服务治理相关的工作，包括服务发现、负载均衡、路由策略、动态权重、鉴权等等，这些功能都可以基于 Istio 的 ServiceMesh 技术轻松实现。
• Image Registry 镜像管理：镜像就是对服务所需资源的描述。 通过 Harbor 镜像仓库，我们可以实现服务镜像的可复用、可重现、可管理、可追溯。
• CI/CD：云原生技术整合了 Jenkins、Helm、Tekton，可以快速搭建项目持续部署、持续集成和生命周期管理平台。