云原生--CNCF-2-五层生态结构（成熟度3层分类，云原生生态5层结构）

1、CNCF项目成熟度分类

CNCF（Cloud Native Computing Foundation，云原生计算基金会）将开源项目按成熟度分为沙盒（Sandbox）、孵化（Incubating）和毕业（Graduated）三级，用于评估项目的技术成熟度、社区活跃度和行业采用率。

（1）、沙盒（Sandbox）

• 定义：

  沙盒是项目的初始阶段，处于此阶段的项目通常是新兴的、实验性的。它们可能只是一个初步的概念验证，或者是一个小型的工具，还未经过广泛的测试和验证。

• 特点：

  灵活性高，发展方向相对不固定，可能会根据市场反馈和技术趋势快速调整。社区参与度可能相对较低，但充满创新活力。

• 标准：

  • 至少需要2位CNCF技术监督委员会（TOC）成员赞助。
  • 项目需展示潜力，但尚未满足更高阶段的严格要求。

• 作用：

  为创新项目提供安全环境，促进实验和社区协作。

• 示例：

  例如Argo Workflows，它最初进入CNCF时处于沙盒阶段，是一个用于在Kubernetes上运行有向无环图（DAG）工作流的容器原生工具，后续逐渐发展壮大。

（2）、孵化（Incubating）

• 定义：

  当沙盒项目在技术上取得一定进展，有了较为明确的发展方向，并且在社区中获得了一定的关注度和用户基础后，就可能进入孵化阶段。此阶段的项目需要证明其具有广泛的应用前景和可持续的发展能力。

• 特点：

  有更完善的文档、测试用例和社区治理机制。项目团队需要积极与社区合作，收集反馈，不断改进项目。

• 标准：

  • 需满足沙盒阶段要求，额外要求：
    • 至少有3个独立最终用户在生产环境中成功使用。
    • 拥有合理数量的提交者（持续贡献代码的开发者）。

• 有大量持续的代码贡献和社区活动。

• 作用：

  推动项目从实验阶段向生产就绪演进，增强社区协作和用户信任。

• 示例：

• Helm是一个用于管理Kubernetes应用的包管理器，在发展过程中经历了孵化阶段，逐渐完善了其功能和社区支持。

• Envoy：云原生服务代理，后毕业成为Istio的数据平面。

  • Prometheus：后毕业为成熟监控工具。

（3）、毕业（Graduated）

• 定义：

  毕业项目是CNCF生态中最为成熟和稳定的项目。这些项目已经经过了广泛的生产环境验证，拥有庞大的用户社区和强大的技术支持。成为云原生生态的核心组件。

• 特点：

  具有高度的稳定性、安全性和可扩展性。项目的发展方向相对稳定，社区治理机制成熟，能够为企业级用户提供可靠的服务。

• 标准：

  • 需满足孵化阶段要求，额外要求：
    • 在行业中有高采用率和广泛社区支持。
    • 通过CNCF毕业标准（如稳定性、安全性、可扩展性）。

• 作用：

  作为行业标准，支撑关键基础设施，如Kubernetes、Istio等。

• 示例项目：

  • Kubernetes：Kubernetes是CNCF最著名的毕业项目，它已经成为容器编排领域的事实标准，被全球众多企业广泛应用于生产环境。是CNCF的核心项目。
  • Istio：服务网格，快速毕业为成熟项目。
  • Prometheus：监控与告警系统。

2、CNCF云原生生态版图的五层结构

CNCF生态版图按技术栈分为五层，覆盖从应用开发到运维的全生命周期。

（1）、应用定义与开发（App Definition and Development）

• 核心目标：
  为开发者提供构建云原生应用的工具和框架。
• 关键工具：
  • 编程语言与框架：
    • Rust、Go（支持WebAssembly）。
    • Kubernetes Operators（自定义资源控制器）。
  • CI/CD工具：
    • Docker，一种轻量级的容器化技术，允许开发者将应用及其依赖打包成一个独立的容器；
    • Jenkins、GitLab CI/CD。
    • Helm（Kubernetes包管理工具，简化应用部署）。
• 作用：
  这一层主要关注应用的定义、开发和部署过程。包括编程语言、框架、工具等，帮助开发者更高效地构建云原生应用。

（2）、编排与管理（Orchestration & Management）

• 核心目标：
  管理容器化应用的生命周期，实现自动化调度和弹性伸缩。
• 关键工具：
  • Kubernetes：容器编排的核心。容器编排系统的标准，管理容器化应用的生命周期。
  • Volcano：优化 AI/ML大规模训练的调度框架。
  • KubeArmor：基于eBPF的安全策略引擎。
• 作用：
  负责对云原生应用进行编排、调度和管理。确保应用能够在不同的环境中高效运行，并根据需求进行自动扩展和故障恢复。

（3）、运行时（Runtime）

• 核心目标：
  提供容器运行时、存储和网络支持，确保应用高效执行。
• 关键工具：
  • containerd：容器运行时，管理镜像和容器生命周期。
  • CoreDNS，为Kubernetes集群提供域名解析服务
  • Cilium：基于eBPF的高性能网络和安全解决方案。
  • Rook：在Kubernetes上部署分布式存储（如Ceph）。
• 作用：
  提供应用运行的环境，包括容器运行时、网络和存储等基础设施。确保应用能够在安全、可靠的环境中运行。

（4）、资源调配（Provisioning）

• 核心目标：
  管理底层基础设施，支持动态资源分配和配置。
• 关键工具：
  • etcd：分布式键值存储，用于服务发现和配置共享。
  • Terraform：基础设施即代码工具，自动化资源部署。
  • Open Policy Agent（OPA）：策略引擎，实现细粒度权限控制。
• 作用：
  通过声明式配置管理基础设施，支持多云和混合云环境。

（5）、观测与分析（Observability and Analysis）

• 核心目标：
  提供监控、日志和链路追踪，确保系统可调试、可扩展。
• 关键工具：
  • Prometheus：指标监控与告警系统，采集和分析指标数据。
  • Jaeger：分布式链路追踪工具，用于微服务链路分析。
  • OpenTelemetry：统一的观测数据收集和导出框架。
  • Chaos Mesh：混沌工程工具，模拟故障以提升系统韧性。
• 作用：
  通过数据驱动的方式优化系统性能，快速定位问题。

3、五层生态的协同作用

• 应用层：开发者使用工具构建微服务。
• 编排层：Kubernetes 管理容器调度和扩展。
• 运行时层：容器运行时和网络确保应用高效执行。
• 资源层：基础设施自动化部署和策略管理。
• 可观测性层：监控和分析系统状态，支持持续改进。

4、总结

• 成熟度分类：确保项目从实验到生产就绪的有序演进，提升技术可靠性。
• 五层生态：覆盖云原生全生命周期，从开发到运维，形成完整的技术栈。
• 核心项目示例：
  • 毕业项目：Kubernetes、Istio、Prometheus。
  • 孵化项目：Envoy（后毕业）、Falco（安全工具）。
  • 沙盒项目：Wasm 相关工具链（如 Wasmtime）。

通过这种结构，CNCF不仅推动技术创新，还确保技术生态的标准化和可互操作性，成为云原生领域的核心枢纽。

逆风前行，Dare To Be！！！