天下武功唯快不破，傳統(tǒng)的開發(fā)模式已經(jīng)無法適應快節(jié)奏的市場需求，在此背景下催生出敏捷、精益、DevOps 等新概念的誕生。
尤其以云原生為代表的下一代架構更是進入火箭式發(fā)展階段，以容器、Kubernetes、Serverless 等為代表的新技術引領移動互聯(lián)網(wǎng)進入急速賽道。
一、什么是云原生？
“云原生”這個概念歷史并不長，業(yè)內對它的理解也有很多版本。其中，認可度較高的是 CNCF（云原生計算基金會）給出的定義：
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(tài)環(huán)境中，構建和運行可彈性擴展的應用。云原生的代表技術包括容器、服務網(wǎng)格、微服務、不可變基礎設施和聲明式 API。這些技術能夠構建容錯性好、易于管理和便于觀察的松耦合系統(tǒng)。結合可靠的自動化手段，云原生技術使工程師能夠輕松地對系統(tǒng)作出頻繁和可預測的重大變更。
云原生是包括了容器、微服務、DevOps、CI/CD、敏捷、無服務器、應用現(xiàn)代化、企業(yè)數(shù)字化轉型等等新概念為一體的技術體系，沒有特別清晰的邊界，且在持續(xù)演進發(fā)展之中。本質上來講，云原生是為了應對企業(yè) IT 場景一系列需求變化的產物：
在云計算技術普及之前，IT 系統(tǒng)主要以項目制的形式孤立建設，其需求和設計都是可規(guī)劃的；但在今天的場景下，分布式的系統(tǒng)部署方式和池化的資源分配方式是非常大的變化，此外應用系統(tǒng)的處理峰值需求往往難以預估，對可擴展能力提出了非常高的要求。
傳統(tǒng) IT 系統(tǒng)以單體架構為主，云計算時代的技術則更多以分布式架構落地。帶來了很多系統(tǒng)架構實現(xiàn)和業(yè)務實現(xiàn)方式、技術實現(xiàn)體系等的不同。
傳統(tǒng) IT 場景更重視穩(wěn)定性，操作以工具 + 人工介入為主；如今企業(yè)更看重流水線的價值，希望通過全方位的自動化提升 IT 的運維和開發(fā)的生產率。
云計算時代的業(yè)務追求持續(xù)在線，盡量減少停機，催生了灰度、藍綠、金絲雀等新一代發(fā)布流程。
云計算時代，開源軟件盛行，利用開源軟件的技術提升技術先進性，同時也帶來了很多新的問題。
正是因為不同時期的需求與技術路徑存在諸多差異，云計算業(yè)務場景需要針對性打造高效的實現(xiàn)方式，進而產生了云原生的理念：專為云計算場景設計的原生實現(xiàn)。
二、原生應用有什么 “關鍵特征”？
1、彈性伸縮性：根據(jù)業(yè)務負載自動伸縮，做到秒級擴縮容能力，靈活動態(tài)分配或釋放資源，結合彈性計費策略，這是降低用戶費用重要手段之一，對服務而言需要的關鍵技術點就是服務本身的 “輕量級容器化” 和以此為基礎的 “不可變基礎設施” 特征。
2、容錯性：負載均衡，自動限流降級熔斷，異常流量自動調度，故障隔離，宕機自動 遷移等。
3、可觀測性：豐富且細粒度的監(jiān)控（實時指標、鏈路追蹤、日志），秒級監(jiān)控能力，做到自動化報警，可持久化的提供查詢。
4、發(fā)布穩(wěn)定性：為應對頻繁變更帶來的穩(wěn)定性風險，需建立無人值守的變更發(fā)布系統(tǒng)，具備自動化的灰度、藍綠等發(fā)布策略，同時建立變更前中后的監(jiān)控基線，具備異常變更的熔斷和自動化回滾能力。
5、易于管理：需要從人工 運維到自動運維的轉變，具備自動化異常分析診斷能力，無需登錄服務器。
6、極致體驗：包括應用分配/創(chuàng)建/資源申請/環(huán)境配置/開發(fā)測試/發(fā)布/監(jiān)控報警/排障定位等需要做到通暢與簡單，一站式體驗，避免繁雜的搭積木式操作。
7、彈性計費：支持按量（如流量，存儲量，調用次數(shù)，時長等），按天（固定的如年/月/日），預留式，搶占式等多種定價策略，業(yè)務可根據(jù)實際情況靈活動態(tài)切換匹配出一個最優(yōu)計量模式。
三、云原生有哪些“關鍵技術”？
為便于讀者在了解實踐云原生架構的方法之前能有一個系統(tǒng)性的思維，在此詳解云原生基礎架構的代表技術，及利用云原生構建出來的云原生應用的特征。
1、容器
正如我們現(xiàn)實世界中的集裝箱技術加速了貿易全球化的進程，容器技術的出現(xiàn)也解決了微服務架構下大量應用部署的問題，容器的環(huán)境自包含特性，可以讓我們一次構建，到處運行，其不僅解決了虛擬機所能夠解決的問題，同時也能夠解決由于資源要求過高虛擬機無法解決的問題。
容器的特點主要包括：隔離應用依賴、創(chuàng)建應用鏡像并進行復制、創(chuàng)建容易分發(fā)的即啟即用的應用、支持實例簡單、快速地擴展等。
2、不可變的基礎設施
在傳統(tǒng)的物理服務器或虛擬機部署方式，因其每個都有自己的特征，我們稱之為寵物。
當部署在宿主機上的應用出現(xiàn)故障，我們需要對癥下藥，排除問題恢復業(yè)務，但是在云原生架構下，我們稱部署方式為牲畜，一旦應用部署完成之后，那么這套應用基礎設施就不會再修改了。
如果需要更新，那么需要現(xiàn)更改公共鏡像來構建新服務直接替換舊服務。而我們之所以能夠實現(xiàn)直接替換，就是因為容器提供了自包含的環(huán)境（包含應用運行所需的所有依賴），所以對于應用而言，完全不需要關心容器發(fā)生了什么變化，只需要把容器鏡像本身修改即可。
因此，對于云友好的基礎設施是隨時可以替換和更換的，這就是因為容器具有敏捷和一致性的能力，也就是云時代的應用基礎設施。
容器編排引擎相關工具有 Kubernetes 、Swarm 等，用以解決容器的管理和調度問題。
3、聲明式的 API
聲明式不同于命令式，通過向工具描述自己想要讓事物達到的目標終態(tài)，然后由這個工具自己內部去計算和實現(xiàn)如何令這個事物達到目標狀態(tài)。
簡言之，聲明式設計中，描述的是目標狀態(tài)，其中就為我們極大的簡化了實現(xiàn)過程中的異常情況及調度過程。
4、微服務
微服務相較于單體應用，將架構進行拆解，解決了單體應用后期難以擴展和低效的開發(fā)效率等問題。
根據(jù)領域模型將巨大的單體分成界限清晰的微服務，并保持每個服務獨立可以迭代，具有服務高度自治、高效迭代、易于擴展和支持多語言編程等優(yōu)點。
5、服務網(wǎng)格
微服務之間該如何實現(xiàn)調用，以及中間的調用策略該如何執(zhí)行，此刻就需要用到服務網(wǎng)格。
目前服務網(wǎng)格架構有侵入式和非侵入式兩種架構，區(qū)別在侵入式需要在開發(fā)框架中進行集成，需要使用 SDK 來實現(xiàn)一部分功能。
非侵入式架構在部署階段以 sidecar 模式與業(yè)務運行結合，通過接管網(wǎng)絡流量實現(xiàn)透明代理，從而實現(xiàn)一系列網(wǎng)絡策略及監(jiān)控，開發(fā)者僅需專注業(yè)務即可，無需對代碼進行修改。
這種方式以服務網(wǎng)格（Service Mesh）為代表，讓應用更加輕量，目前最火的服務網(wǎng)格技術有 Istio、Linkerd、Dubbo Mesh 等，將其下沉到基礎設施層，用戶可以快速編排出復雜環(huán)境、復雜依賴關系的應用程序。
同時開發(fā)者又無須過分關心應用程序的監(jiān)控、擴展性、服務發(fā)現(xiàn)和分布式追蹤這些煩瑣的事情，從而更專注于自身業(yè)務程序開發(fā)。