云原生--基础篇-3--云原生概述(云、原生、云计算、核心组成、核心特点)

1、什么是云和原生

(1)、什么是云?

"云"指的是云计算环境,代表应用运行的基础设施和资源。依赖并充分利用云计算的弹性、分布式和资源池化能力。

核心含义:
1、云计算基础设施

  • 云原生应用的设计和运行完全基于云平台(如公有云、私有云或混合云),而非传统的本地物理服务器或数据中心。
  • 通过云计算的弹性、分布式、资源池化等特性,实现按需扩展、快速部署和高可用性。

2、云的特性:

  • 弹性伸缩:云原生应用可根据负载动态扩缩容(如电商大促时自动增加服务器资源),这是传统应用迁移到云后难以完全实现的。
  • 分布式架构:云原生天然支持分布式部署,利用云平台的多节点、跨地域特性提升容灾能力。
  • 资源抽象化:开发者无需关注底层硬件,只需通过API或声明式配置管理资源(如Kubernetes的YAML文件),这与传统虚拟机或物理机的直接管理方式形成对比。

(2)、什么是原生?

"原生"强调应用从设计之初就深度融合环境。即:应用从设计到部署全程为云环境而生,与云平台深度融合,而非传统应用向云端迁移。

核心含义:
1、为云而生的设计理念

  • 传统应用通常是在本地环境中设计的,迁移到云后需大量改造才能利用云的优势(如"瀑布开发模式")。而云原生应用从开发阶段就遵循云原生原则(如微服务、容器化),确保与云环境无缝结合。
  • 例如,云原生应用通过容器化(Docker)实现环境一致性,无需依赖特定操作系统或硬件,直接适配云平台。

2、最大化利用云的能力

  • 微服务架构:将应用拆分为独立服务,每个服务可独立部署、扩展,充分利用云的分布式特性。
  • 自动化与声明式管理:通过Kubernetes等工具,以声明式API定义资源状态(如Pod、Service),系统自动调整到目标状态,无需人工干预。
  • 持续交付与DevOps:云原生通过CI/CD流水线实现快速迭代,与云平台的自动化能力深度整合。

3、与云环境的"共生关系"

  • 传统应用迁移到云后,仍可能受限于单体架构、紧耦合等问题,导致资源利用率低、扩展困难。而云原生应用从设计到部署全程"生于云、长于云",能真正释放云的潜力。

(3)、云和原生的组合

"云原生"是云(cloud)和原生(native)的组合,表示了技术与环境的深度融合。

1、技术与环境的共生

  • 云原生不仅是"在云上运行",而是基于云环境重新定义应用的设计、开发、部署和运维模式。例如,微服务的拆分逻辑与云的分布式特性天然契合,容器的轻量化与云的弹性伸缩相辅相成。

2、对传统模式的颠覆

  • 传统应用的"云迁移"往往是"形式上的上云",而云原生是"本质上的云化"。例如,传统单体应用迁移到云后仍需手动扩缩容,而云原生应用通过HPA(水平自动扩缩容)实现全自动调整。

3、技术生态的演进

  • 云原生技术(如Kubernetes、Istio)本身就是为云环境设计的,无法脱离云平台独立存在,进一步强化了"原生"的属性。

2、云计算是基础

云原生是指利用云计算提供的弹性、敏捷性和持续交付能力来构建和运行应用程序的方法。它不仅仅是将传统应用迁移到云端,而是重新设计应用以充分利用云计算的特点。

(1)、资源支持与环境依赖

  • 资源抽象化:

    • 云计算通过虚拟化、容器化等技术将物理资源抽象为可灵活分配的"云资源"(如虚拟机、容器)。云原生应用(如微服务)直接依赖这些资源进行部署和扩展。
    • 例如,Kubernetes编排的容器需要云计算平台(如AWS EKS、阿里云ACK)提供的底层资源支持。
  • 弹性与自动化:

    • 云计算的弹性伸缩能力(如自动扩缩容)是云原生应用实现高可用和高效资源利用的基础。例如,云原生的HPA(Horizontal Pod Autoscaler)依赖云平台的资源调度能力。

(2)、技术演进的必然性

  • 云计算推动云原生需求:

    • 传统应用迁移到云后,受限于单体架构、手动运维等问题,无法充分利用云的弹性优势。云原生通过容器、微服务等技术,重新设计应用以适应云环境。
    • 例如,Docker容器的轻量化设计依赖于云计算的资源池化能力,而Kubernetes的编排能力则基于云计算的分布式架构。
  • 云原生是云计算的深化应用:

    • 云计算提供基础设施,而云原生通过技术栈(如容器、服务网格、声明式API)将云计算的能力转化为应用开发的最佳实践。
    • 例如,云原生的"十二要素应用"原则(如依赖显性化、环境变量配置)直接依赖云计算的资源隔离和环境一致性。

(3)、服务模式的互补性

  • 云计算是云原生的"土壤":

    • 云原生应用必须运行在云计算环境中,无法脱离云平台独立存在。例如,云原生的无服务器架构(Serverless)直接依赖云计算提供的FaaS(函数即服务)能力。
    • 云原生技术(如Kubernetes)本身是为云计算设计的,其核心功能(如跨节点调度、负载均衡)需依托云平台的分布式基础设施。
  • 协同推动数字化转型:

    • 云计算提供底层资源,云原生提供上层应用架构,两者结合实现敏捷开发、快速迭代和高效运维。例如,DevOps与CI/CD流水线依赖云计算的自动化能力,而云原生的微服务架构则最大化利用云的弹性资源。

3、云计算与云原生的关系

4、什么是云原生?

云原生(Cloud Native)是一种基于云计算环境设计和运行应用程序的技术体系与方法论。其核心是通过容器化、微服务、DevOps、服务网格等技术,充分利用云计算的弹性、分布式和可扩展性优势,构建高效、灵活、可靠的应用系统。

(1)、技术定位

  • 面向云环境设计:从开发到部署,应用程序生来就适配云基础设施(如公有云、私有云或混合云)。
  • 非位置概念:云原生强调构建和部署方式,而非应用所在的位置。

(2)、技术基础

  • 由容器、微服务、DevOps、服务网格、声明式API等技术组成。
  • 以Kubernetes为代表的编排工具为核心,管理大规模容器化应用。

5、核心组成部分

(1)、容器化(如Docker)

  • 容器是一种轻量级的虚拟化技术,它将应用程序及其依赖项打包成一个独立的单元。这样,应用程序就能在不同的环境中保持一致的运行状态。以 Docker 为例,它能把应用程序及其所需的库、环境变量等打包成一个容器镜像,这个镜像可以在任何支持 Docker 的环境中运行,极大地提升了应用的可移植性。
  • 优势:资源占用低、启动快、隔离性强。

(2)、微服务架构

  • 微服务架构是将一个大型应用拆分成多个小型、自治的服务。每个服务都专注于单一的业务功能,并且可以独立开发、部署和扩展。这种架构使得开发团队能够更高效地进行开发和维护,不同的服务可以使用不同的技术栈,提高了开发的灵活性。例如,一个电商应用可以拆分成用户服务、商品服务、订单服务等多个微服务。
  • 通信方式:通过API、消息队列(如Kafka)或服务网格(如Istio)实现服务间协作。

(3)、容器编排(如Kubernetes)

  • 当容器数量增多时,管理和调度这些容器就变得至关重要。容器编排工具可以自动化地管理容器的部署、扩展、故障恢复等操作。Kubernetes 是目前最流行的容器编排工具,它能够根据应用的负载情况自动调整容器的数量,还能在容器出现故障时快速进行替换,确保应用的高可用性。
  • 案例:阿里云、AWS等均基于Kubernetes构建云原生平台。

(4)、服务网格(如Istio)

  • 服务网格主要用于处理微服务之间的通信。它提供了流量管理、故障恢复、安全认证等功能,让微服务之间的通信更加可靠和安全。Istio 是一个典型的服务网格实现,它可以自动为微服务之间的通信添加加密、流量控制等功能,而无需修改应用程序的代码。

(5)、DevOps与CI/CD

  • 强调快速迭代和持续集成/持续交付(CI/CD),通过自动化工具链(如Jenkins、GitLab CI)实现持续集成、持续交付,缩短开发周期。能够频繁且可靠地发布新功能。同时,促进开发(Dev)与运维(Ops)团队之间的紧密合作,以提高效率和产品质量。
  • 目标:快速迭代、高频发布,支持业务敏捷性。

(6)、声明式API与不可变基础设施

  • 通过API定义资源状态(如Kubernetes的YAML配置),系统自动调整到目标状态,避免手动操作。基础设施的所有组件都是不可变的,一旦创建就不会被修改。如果需要更新,会创建一个新的实例来替换旧的实例。这样可以避免因为基础设施的配置变更而导致的问题,提高系统的稳定性和可维护性。

6、核心特点

(1)、弹性与可扩展性

  • 根据负载动态扩缩容,例如电商大促时自动扩容服务器。
  • 案例:GPT-3模型通过7500个云原生节点并行训练,成本降低80%。

(2)、松耦合架构

  • 微服务独立部署,故障隔离,避免"牵一发而动全身"。

(3)、自动化与自服务

  • 从部署到运维全链路自动化,减少人工干预。

(4)、持续交付与快速迭代

  • 支持每日甚至每小时发布新版本,加速功能上线。

(5)、跨云与混合云支持

  • 应用可无缝迁移至不同云平台,避免厂商锁定。

7、应用场景

(1)、企业级应用现代化改造

  • 将传统单体应用拆分为微服务,提升灵活性。
  • 案例:某城商行通过云原生技术实现核心系统零代码改造。

(2)、AI与大数据

  • 百度智能云的"AI原生技术栈"利用云原生支撑文心一言等大模型训练。

(3)、DevOps与敏捷开发

  • 通过CI/CD流水线实现快速交付,例如火山引擎帮助杭州银行搭建"百业云"。

(4)、安全与可观测性

  • 云原生安全体系(如零信任架构)可拦截攻击,提升运维效率。

8、云原生的优势

(1)、资源利用率提升

  • 通过容器化和编排,资源利用率可提高40%。

(2)、开发效率提升

  • 微服务与DevOps缩短交付周期,支持高频迭代。

(3)、成本优化

  • 按需使用云资源,避免硬件投资,成本降低。

(4)、高可用与容灾

  • 自动故障转移、多副本容灾(如阿里云同城冗余云盘)。

9、与传统架构的对比

10、总结

云原生是云计算技术的进化形态,通过容器、微服务、DevOps等技术,解决了传统架构在弹性、效率、成本上的痛点,成为企业数字化转型的核心驱动力。其核心目标是最大化利用云资源的优势,实现应用的快速开发、灵活部署和高效运维,最终支撑业务的敏捷创新与规模化增长。

逆风前行,Dare To Be!!!

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