Forrester數據顯示，在2021年，全球云原生應用持續上升，組織中容器和無服務器技術的使用率在一年內都增長了75%以上。

Gartner預測，到2025年，將會有超過95%的新數字工作負載被部署在云原生平臺上。

“未來的軟件一定是長在云上，企業也必將長在云上。”隨著“上云用數賦智”成為大勢所趨，云原生這一提出不到十年的概念迎來了爆炸式增長。

01何為云原生

“云原生”顧名思義，就是“生在云上、長在云上”。

早在云原生概念被提出前，企業中就已有相關實踐。

比如，谷歌在2004年就開始使用了容器技術，2006推出的進程容器（Process Container），就是一種具有“云原生”特征的技術實踐；2009年，Netflix等廠商就開始開始啟動上公有云戰略，將 IT 基礎架構從自己的數據中心遷移到公共云上之外，并通過微服務架構，用較小的易管理軟件組件替換單體程序。

業界公認的云原生概念，是在2013年由Pivotal公司的Matt Stine首次提出的，他將其定義為一系列云計算技術和開發管理方法的合集，包括DevOps、持續交付、微服務(MicroServices)、敏捷基礎設施(Agile Infrastructure)和12要素(The Twelve-Factor App)等等。

2015年，云原生領域最具話語權的組織CNCF（Cloud Native Computing Foundation）成立，該組織對云原生的最初定義主要包含三個方面：應用容器化；面向微服務架構；應用支持容器的編排調度。2018年，隨著云原生生態的壯大，CNCF更新了對云原生的定義：云原生技術有利于各組織在公有云、私有云和混合云等新型動態環境中，構建和運行可彈性擴展的應用。

02、詳解云原生的核心技術與架構

由此可見，云原生從誕生起便不僅僅只是一項技術或一個產品，而是一種系統化方法論和技術的集合。

經過不斷地演進與發展，目前云原生的核心主要是微服務、容器、服務網格、不可變基礎設施和聲明式API這五大關鍵技術。

1.微服務

微服務區別于單體應用而生。傳統的單體應用由于耦合度高、擴展性差、迭代緩慢等缺點，已無法適應移動互聯時代用戶體量以及訪問量幾何式倍增、用戶需求快速變化的現狀。微服務便應運而生，其本質上是對傳統的單體應用根據業務領域和模塊進行劃分、解耦，拆分成一個一個單獨部署、運行的微小應用。


2.容器

容器是是一種輕量級、可移植、自包含的軟件打包技術，能夠使應用程序在幾乎任何地方以相同的方式運行。開發人員只要編寫一次應用程序，無須任何修改就能夠在生產系統的虛擬機、物理服務器或公有云主機上等任意位置運行。這種級別的可移動性，對于開發進程和供應商兼容性而言意義重大。

3.不可變基礎設施

基礎設施的不可變性是指運行服務的服務器在完成部署后，就不再進行更改。如果需要以任何方式更新，修復或修改某些內容，則會根據具有相應更改的公共鏡像構建新服務器以替換舊服務器。

不可變基礎架構的好處包括基礎架構中更高的一致性和可靠性，以及更簡單，更可預測的部署過程，它可以緩解或完全防止可變基礎架構中常見的問題，例如配置漂移和雪花服務器。

4.服務網格

服務網格是指用以處理服務與服務之間通信的基礎設施層。在實踐中，它是一組和應用服務部署在一起的輕量級的網絡代理，并且對應用服務透明。

5.聲明式API

聲明式API是一種能夠一次處理多個寫操作、具備Merge能力的API。區別于命令式API直接發出的讓服務器執行的命令，聲明式API聲明的是期望的狀態，系統將不斷地調整實際狀態，直到與期望狀態保持一致。

基于云原生技術的一組架構原則和設計模式的集合便是云原生架構。云原生架構可以幫助企業和開發充分利用云平臺所提供的平臺化能力和彈性資源能力，讓開發人員將精力聚焦于業務。

云原生架構的架構原則如下圖所示，通過遵從這些架構原則可以讓技術主管和架構師在做技術選擇時不會出現大的偏差。

03、擁抱云原生 釋放新生產力
越來越多的行業已入局云原生賽道。

根據全球企業增長咨詢公司沙利文的報告，除互聯網和信息服務等數字原生行業外，制造、政務、醫療等傳統行業的云原生用戶占比呈現較強的增長態勢。據中國信通院調查，不同行業對云原生應用的核心訴求存在一定差異，細粒度、極致彈性、交付標準化、異構資源統一納管、開放架構是企業對云原生的主要關注點。

云原生由數字化轉型催生，同時，它又以其極致彈性、自動部署、開放共享、按需服務、自治管理、獨立高效等特性，幫助政企數字化釋放新生產力。

1、極致彈性

彈性計算是云計算的核心特征，也是云原生技術中容器的重要特征。云原生應用彈性，包括應用使用資源的彈性和應用實例彈性擴展的彈性。在單實例擴展資源遭遇瓶頸時，可以配合負載均衡機制實現容器實例的彈性擴展。如以Kubernetes為代表的容器來提供離散和可重用的功能，這些功能以良好描述的方式集成，甚至跨越多云等技術邊界，這使得交付團隊可以使用重復的自動化和編排來快速迭代。

2、自動部署

云原生方法遠優于傳統的面向虛擬化的業務流程，傳統方法需要投入大量的精力來構建開發環境，以及軟件交付過程中的其他不同環境。而云原生架構具備自動化和組合功能，并且依賴于可靠、經過驗證和審核的已知良好流程的基礎，交付十分敏捷，而不再需要人工干預重復執行。

3、開放共享

云計算可以分為IaaS、PaaS、SaaS三種類型，分別通過這三種類型實現資源共享、平臺共享、應用共享。而云原生應用則是部署在IaaS或PaaS層，通過SaaS層提供開放式服務。

4、按需服務

云應用部署在云端，客戶可以根據自己的需求，通過網絡訪問，自助使用服務，不需要聯系云應用管理人員。通常會有個云應用服務目錄，每個應用服務都有使用說明，通過服務目錄可以找到適合自己滿足自身需求的應用。

5、自治管理

云原生應用的交付一定是按照標準交付，可以在云端任何支持標準的位置部署，這樣就與位置和環境無關，同時構建應用所需要的依賴包、配置文件和后端服務等都是和應用構成一個整體，實現自治管理。使用容器的好處就是可以使得應用以標準化鏡像的方式交付和運行，而用微服務實現云原生應用，也正是符合這一自治原則的。

6、獨立高效

云原生帶來了微服務化架構，一個微服務基本是一個能獨立發布的應用服務，因此可以作為獨立組件升級、灰度或復用等，對整個大應用的影響也較小，每個服務可以由專門的組織來單獨完成，依賴方只要定好輸入和輸出口即可完全開發、甚至整個團隊的組織架構也會更精簡，因此溝通成本低、效率高。

云原生的這些特性極大地釋放了云的紅利，它能幫助企業構建彈性可靠、松耦合、易管理可觀測的應用系統，提升交付效率，降低運維復雜度，讓企業在競爭激烈以及疫情等不確定背景下保持一種高速迭代、持續創新的能力，成為驅動業務增長的重要引擎。

04、挑戰并存 落地云原生的一點建議

云原生帶來的不僅僅是應用的云上部署，而是意味著全新IT的重塑，包括開發模式、系統架構、部署模式、基礎設施、組織文化等一系列的自動化、敏捷化演進和迭代，這些為企業的數字化轉型帶來了更多可能性，同時也帶來了諸多挑戰。

要進行全面云原生化的轉型并非易事，拋開最基礎的技術和資金的挑戰不談，在云原生的落地推廣階段，企業還需解決人員的思維與認知更新、新老技術如何融合、多云資源的管理、如何保障信息安全等問題。

首先是人員的思維和認知方面。目前各行業對云原生的認知尚有待完善。云原生有著龐大的技術與方法論體系，各行業的云原生應該是以更加全面的視角覆蓋應用全生命周期的體系，而不只是簡單的技術堆疊。而且云原生的學習成本較高，從開發階段貫穿到運維階段，云原生引入許多復雜、全新的技術，不只是編程語言，還有從K8S管理到各種CI/CD工具，學習難度與成本相當高。

其次是新舊技術的融合應用層面。目前許多企業傾向于對增量應用做云原生轉型，但絕大部分的存量應用依舊在云下，是單體式架構。若想將所有存量應用從單體式重構成為分布式，需要按批次、慢節奏的逐步轉型。而在轉型分布式架構后，仍需選型應用層面的開發框架，做統一的技術棧管理。

然后是多云資源的管理方面。在公有云、私有云等多元化的云環境下，大家手頭往往都有兩套或者多套云資源，如何讓這些割裂的云資源統一進行管理？如何基于一個平臺讓應用快速進行跨云遷移、發布？比如：開發在私有云，生產在公有云等這些問題伴隨資源環境多元化問題會越來越突出。

最后是安全層面。云原生環境下，一些傳統的安全工具無法適應新的云環境，無法有效保護跨集群、跨云的信息；此外，容器環境的快速發展迭代，也給安全保護策略的制定帶來了難題；同時，虛擬化技術本身也對安全管控形成了一定的屏障。

對于要入局云原生的企業來說，首先要梳理好完整的云原生全景圖，并對自身做好充分的現狀分析，并基于業務目標梳理并制定平臺與應用兩方面的目標架構，制定可執行的分階段的實施計劃，并完善更新相應的安全保護策略與工具，從而在保障安全的前提下，將云原生的效能最大化。