【云原生】什么是云原生?云原生篇章序幕

一丶前言

经历了九九八十一难,我终于开始进行撰写云原生的文章了,也因为最近事情比较多,导致我的脑子很乱,并不能很好的输出内容,文章更新频率并不是很高,不过就在昨天,终于把一部分的事情解决了,我也打算拿本周来认真写一下文章,这篇文章是这个系列的开始,我们也不会止步于此,这周会先把学习路线搞出来,然后去写一下服务网格这方面的知识,我会尽我最大的能力去讲好这些知识,如果有什么错误的地方也希望大家指正出来,咱们共同进步!

二丶什么是云计算?云计算上半场


在2006 年,电子商务服务商 Amazon上线了云计算服务 AWS,包括计算服务 EC2、存储服务 S3 和队列服务 SQS。并且对外提供计算、存储资源的租用,以 AWS 的营收弥补在销售淡季服务器所需的各项成本,开创了公共云计算服务的先河。

经过十多年的发展,云计算已经成为如水电气一样人们习以为常的计算资源和计算模式。有意思的是,网格计算的网格(Grid)的概念就是源于 State Grid,其本意是提供一种如电力一样即插即用的普适资源。然而,网格计算主要还是面向科学计算领域,没有经过商业化运作,所以也就没法通过商业变革创造一种新的计算模式 而亚马逊CEO 杰弗里·贝索斯在推出 AWS 时,就坚信要提供一种普适的基础设施服务。从自身角度看,云计算的确具备了如秒级启动、弹性扩容、随时访问等“Grid”所具备的特点。虽然如很多其它新技术一样,云计算起源于美国,但千万不要照搬美国的云计算发展过程到国内复制一套相似的产品。事实上,中国的云计算和云安全发展表现出了鲜明的“中国特色”,这与国内的国情是有密切关系的。

具体而言,美国的云计算发展是先 SaaS 后 IaaS 的阶段。虽然云计算传入中国最早的印象是 Amazon 的 EC2,但事实上 SaaS 是最早的云计算服务形态。然而,中国的云计算发展则是从虚拟化起步,从私有云到公有、行业云,走出了具有中国特色的发展路线。最早在 2000 年以后,VMWare 进入中国时,引入了商业级的虚拟化解决方案,国内企业开始接触到虚拟化技术,当然这远远谈不上云计算,甚至连私有云都不算。

具有里程碑的标志是开源的 IaaS 项目 Openstack 在国内兴起,Openstack是由公有云服务商 Rackspace和 NASA 发起,最初是对标EC2,目标是构建组件化的、开源的公有 IaaS 平台并提供服务。随着国内云计算需求的不断增强,国内厂商EasyStack,华为等企业基于Openstack研发了各自的云平台,此时国内的云计算需求主要是将硬件服务器虚拟化,再加入多租户管理、网络隔离等需求,因而,多数云计算服务商提供的是私有云的解决方案,当然这也比纯虚拟化已经进了一大步。通常商用私有云系统是封闭的,缺乏对网络流量按需控制的应用接口,因而,针对这类私有云的安全机制多为安全资源池,即构建独立的安全资源,然后通过路由、VLAN 或开放网络接口将流量牵引到资源池处理。

可见,云计算应用在 2020 年已经成熟,企业上云已经成为一种默认选项。除了渐进式的产业升级、人们观念改变等因素外,近两年的一些趋势发展,使得云计算接受程度增加、云业务变革到来,具体有以下几点:

  1. 行业云、政务云兴起,将大量具有类似需求的用户的基础设施、平台和
    应用部署在一个云计算系统上,可以提升整体运营能力,降低边际成
    本,在典型领域,如政府、金融、运营商,近年新建的集约化云平台,
    使得大量传统 IT 系统云化。
  2. 5G、边缘计算等新基建热潮。5G、边缘计算和工业互联网的业务场景
    虽然与传统云计算有较大差异,但这些系统的基础设施均基于虚拟化、
    容器等技术,所以可以认为是云计算在垂直领域中的应用。新基建的大
    量投入,也会扩大整个云计算市场的容量。
  3. SDWAN。软件定义广域网以较低成本实现了分支机构多地互联的问
    题,特别是 5G 的切片技术能实现按需的服务质量,会进一步弱化以往
    昂贵的专线。那么大量的服务会下沉到 SDWAN 网络中,形成云化资
    源。
  4. 新冠疫情。谁也没有想到的是,2020 年上半年的新冠疫情全球蔓延,
    大量企业员工在家办公,现场商务会议取消。结果是企业接受远程办
    公、远程会议等工作、沟通模式,承需各类支撑业务的 SaaS 服务,很
    有可能疫情会变成促使国内外 SaaS 增长的重要动力。

综合而言,云服务商提供了成熟的虚拟化基础设施,企业客户也做好了上云的思想、技术和体系的准备,整个云计算的势头已起。

如果说 2020 年云计算的玩家已经踢完了上半场:那么云计算的下半场在哪里,会出现哪些玩家,云服务商、企业客户又将会做什么准备呢。

三丶什么是云原生,云计算的下半场


相信各位这段时间也已经被云原生的浪潮“卷”到了,或多或少都听过这个名字,这里我们要详细说一下的。

理解云原生

云原生包含了两个部分:


我们现在不管是做安全还是技术各种方面都是需要用到云,阿里云,华为云,这些都是云平台,现在的云也叫做云基础设施。

原生
原生这个概念不止在这里,在其他的情况下也是存在的,这里举一个例子,比如张三,张三和他的亲生父母组成的就是原生家庭,如果张三被姑姑等这种亲戚领养了,那就不能叫做原生家庭了。在这里原生的意思是能够在云平台上原生的去开发,也就是基于这个云基础设施来开发,运行的。

云原生这个概念是在2013年被Pivotal公司的Matt Stine提出的,并且在2015年谷歌带头成立了云原生计算基金会(CNCF),CNCF的目的也是基于k8s集群生态的所有应用都能发扬光大。

怎么让云原生的概念落地呢,比如之前提出了一个devops的概念,到底什么是devops呢?于是就有人开始落地方案,只有落地了才能有更多人用,环境更完善。

云原生落地的定义
来自一个红帽的技术大牛提出了一个概念:基于微服务原理而开发应用,以容器方式打包*,(到这里,就是原生的概念)*在运行时,容器基于云基础设施之上的平台进行调度,应用开发采用持续交付和DevOps实践(到这里就是云的概念)两个概念加起来就是云原生。

云原生技术有利于各组织在公有云,私有云和混合云等新型动态环境中,构建运行可弹性扩展应用,这些技术构建起来容错性高,易于管理,便于观察的松耦合系统。让工程师轻松的对系统作出频繁和可预测的变更。

综上所述,云原生本质上就是用容器化封装+自动化管理+微服务+服务网格+声明式API实现的。

微服务

大家知道,我们的服务分为单体服务(部署到一台主机或者一个进程里面的),比如在一台物理服务器中部署了一个Nginx ,这就是单体服务,如果Nginx或者主机坏了,服务就不能用了,于是分布式服务出现了(在部署过程中,把服务部署到其他主机,一个坏了其他还可以使用)
分布式服务出现之后其实有些服务和单体服务差不多,比如安装一个mysql,我们发现他坏了,最好的情况就是做一个集群,但是如果我们做了一个集群,那就意味着做了一个高可用的mysql架构出来,我们还要进行方便管理,如果纯手工解决很麻烦。所以在这里我们可以把mysql进一步容器化,容器化管理起来,也就是微服务,更小的服务。

微服务定义:原有单体应用拆分为多个独立自治的组件,每个组件都可以独立设计,开发,部署,运维,也可以单独对外提供服务,我们称之为微服务。

其实还有比微服务更小的服务,是我们的serverless,这里就不过多提了。

例如:早期的LNMT web部署架构,使用微服务后每一个组件都可以独立自治,运行,扩容,缩减等。
组件之间可以通过轻量的Restful风格接口进行交互协同, 并且,容器化是微服务最好的载体,而不是虚拟机。

容器化

Docker容器,容器基于it基础设施层概念,是比虚拟机虚拟机更轻量化的隔离工具,微服务最佳载体。
使用kubernetes的资源调度和容器编排,可以实现Docker容器更优管理,进一步实现PaaS层能力
如果你学习k8s,需要把pod,容器,app的关系搞清楚,pod就是节点,containerized是容器,app是微服务。我们早期在使用虚拟机就是k8s里的pod,pod提供了环境,container就是容器,里边的应用是微服务。
其实k8s和Docker是有斗争在里面的,感兴趣的可以自己去看一下这两位的故事~

服务网格

有些小伙伴对于服务网格可能有些陌生了,我这里提一下其他概念,正向代理,反向代理,nginx的反向代理等,如果你能理解这些技术,那你就可以理解服务网格了(不理解也没问题,都可以慢慢来~),服务网格的本质就是一种服务的代理方式。
服务网格的目的,就是去中心化的服务治理框架。
为什么会用到服务网格?
以往对微服务或者api接口做治理和管控会用类似ESB服务总线或者API网关,把API接口注册接入到APi网关,API网关本身是一个中心化的结构,所有请求流量都可以通过API网关,它来实现流量拦截,同时对拦截后的流量进行安全,日志,限流熔断,链路监控等各种管控治理,去中心化之后就没有这种集中化流量管理点了,对流量的拦截就下沉到各种微服务中了,这就是我们为什么要在微服务端增加一个代理包的原因,通过这个代理包做流量拦截,同时实现对流量的管控,服务网格也是用同样的思想来治理的。
比如我后面要写的istio,它会在微服务中添加一个边车容器实现流量拦截和管控,属于服务网格治理的核心技术。

不可变基础设施

在传统的开发中,如果做一个软件的部署,部署到一个生产环境之后再去做一个变更,不管是应用程序或者配置变更,都需要在原来的环境重新部署,在云原生应用中,你部署一个应用,它会自动生成实例,这个实例不应该再做任何改变,如果要重新配置或者修改的话可以用基础容器镜像重新生成实例,同时把旧的容器销毁,这就是云原生中的不可变技术点。

DevOps

DevOps在早期提出来的时候仅仅是概念,在早期使用主机的时候落地是很困难的
借助于云原生相关技术,DevOps时代才真正的到来了
1.实现开发,运维,测试协同合作
2.构建自动化发布管道,实现代码快速部署(测试环境,预发布环境,生产环境等)
3.频繁发布,快速交付,快速反馈,降低发布风险

云原生最佳实践三个层面

服务编排要实现计算资源弹性。
服务构建和部署要实现高度自动化。
事件驱动基础设施标准化。

CNCF云原生全景图


云原生应用生态已经覆盖到大数据,人工智能,边缘计算,区块链等领域,发展速度可谓是惊人。

写在最后

云原生是云计算时代的下半场,或许我们可以称之为云计算 2.0。云原生的出现,与云计算不断与具体业务场景融合,与开发运营一体化碰撞的结果,是一场由业务驱动的对云端基础设施、编排体系的重构。
云原生系统与业务系统运营有很强的关系,又要支撑不断演进的快速开发、快速交付模式,可预见云原生安全除了基础设施安全、IT 运营安全外,将会覆盖应用安全、业务安全、开发安全等内容,而且这些细分的安全功能,应该是通过有机、一致的形式共同作用于云原生环境

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目前正在更新的系列:从0开始的蓝桥杯省一之路,云原生系列。
感谢各位的观看,文章掺杂个人理解,如有错误请联系我指出~

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