【原】從理念到方案，企業(yè)應(yīng)用架構(gòu)在云原生時代如何重塑？

TGO鯤鵬會 2021-01-08

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在 11 月 28 日舉行的 GTLC 廈門站上，華為云云原生解決方案架構(gòu)師陳斌帶來了主題演講《云原生基礎(chǔ)設(shè)施，重塑企業(yè)應(yīng)用架構(gòu)未來》，他從多個方面入手，全面分析了云原生的一些技術(shù)方案和應(yīng)用案例，并詳細介紹了云原生 2.0 會如何影響企業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施、泛在應(yīng)用和架構(gòu)升級，以下為演講內(nèi)容的文字整理。

整理：道偉

嘉賓介紹：陳斌，云原生解決方案架構(gòu)師，在華為主要負責(zé)華為云云原生解決方案及架構(gòu)設(shè)計，在軟件行業(yè)工作十年，先后在網(wǎng)易，阿里負責(zé)中間件，微服務(wù)平臺等架構(gòu)設(shè)計，在元數(shù)據(jù)庫，Serverless 領(lǐng)域都有著深入的研究。

大家好！我是陳斌，今天要討論的內(nèi)容是時下熱門的話題——云原生，最近兩年出現(xiàn)了一個趨勢，幾乎所有云產(chǎn)品都開始擁抱云原生，只要一提到云或者云服務(wù)，自然就會提及云原生。

云原生的背后有一個實體組織——CNCF（云原生計算基金會），它對云原生有著確切的解釋：云原生技術(shù)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(gòu)建和運行可彈性擴展的應(yīng)用。

在我看來，云原生的核心主旨不難理解，其本質(zhì)是基于強大的云平臺，去支撐上層的應(yīng)用服務(wù)，同時能把應(yīng)用從共用部分下沉到平臺中，進而讓應(yīng)用聚焦到業(yè)務(wù)當中。

云原生的核心理念和發(fā)展趨勢

細分來看，云原生的核心主旨重點體現(xiàn)在兩個方面：

首先需要有強大的云平臺。強大的云平臺可以理解為一套標準的云技術(shù)，實際中公有云用的技術(shù)棧和機房的技術(shù)棧，通常會演變成兩套技術(shù)棧，想把公有云的應(yīng)用下沉到自建機房，或者自建機房上遷徙到公有云，就必須進行改造和升級。

最理想的情況就是形成標準的云平臺技術(shù)理念，讓它可以用在多個云平臺上，同時也能用于 IDC 自建機房，甚至是多種混合云的場景。

第二個主旨是 IaaS、PaaS 的一體化。企業(yè)在部署應(yīng)用之時，許多操作需要在 I 層和 P 層間反復(fù)交互，這導(dǎo)致等值運維的復(fù)雜度直線升高。云原聲的理念是把 I 層和 P 層形成 IP 統(tǒng)一起來，可以實現(xiàn)應(yīng)用聯(lián)動底層的資源，進而達到應(yīng)用自動化，同時將應(yīng)用部分通用的能力下沉到平臺中，讓應(yīng)用真正聚焦到業(yè)務(wù)層面。

站在這個角度去看，云原生能夠?qū)ρ邪l(fā)人員實現(xiàn)減負，因為它可以把 40% 到 50% 共同的能力下沉到平臺，讓研發(fā)者可以真正聚焦到業(yè)務(wù)當中。

解釋了云原生的理念，接下來分析云原生的發(fā)展趨勢，在目前的行業(yè)發(fā)展之下，大的趨勢主要體現(xiàn)在 4 個方面：

趨勢 1 是軟硬件一體化。早期容器的調(diào)度平臺選擇空間很大，隨著社區(qū)的發(fā)展建設(shè)，相關(guān)的標準也逐漸在清晰并且固化，社區(qū)需要把軟件和硬件結(jié)合起來，激發(fā)出硬件的真正實力，從而實現(xiàn)軟硬一體化，讓云原生在基礎(chǔ)設(shè)施上發(fā)揮更大能力。

趨勢 2 體現(xiàn)在剝離通用部分的能力并下沉到平臺中。比如在服務(wù)治理的方面， Service Mesh 在早期擁有很多的產(chǎn)品，而現(xiàn)在逐步統(tǒng)一到了 Istio。

趨勢 3 是實現(xiàn)對多情況應(yīng)用的支撐?，F(xiàn)階段無狀態(tài)應(yīng)用 + Job 類應(yīng)用趨于成熟，而有狀態(tài)應(yīng)用逐步增長，目前的容器平臺對無狀態(tài)應(yīng)用支撐相對比較好，而未來的一個方式，是如何實現(xiàn)有狀態(tài)應(yīng)用或者部署復(fù)雜的應(yīng)用進行支撐，此外 AI、大數(shù)據(jù)等 Job，如何更好地運行也受到了越來越多的關(guān)注。

趨勢 4 是統(tǒng)一化管理和治理，這也是許多企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)。因為 K8s 北向接口已經(jīng)趨于穩(wěn)定，但還是會遇到多云甚至是邊云的環(huán)境，比如有私有云、自建 IDC，公有云甚至混合云，在這樣的復(fù)雜情況下，如何進行統(tǒng)一管理和統(tǒng)一治理，就顯得尤為重要。

談?wù)摿嗽圃陌l(fā)展趨勢，接下來談?wù)勂髽I(yè)在數(shù)字化轉(zhuǎn)型時，云原生可能會帶來的一些改變。

云原生技術(shù)對數(shù)字化轉(zhuǎn)型帶來的幫助

根據(jù)我過去的經(jīng)歷，發(fā)現(xiàn)企業(yè)數(shù)字化發(fā)展過程中，通常會面臨三個階段：

一是服務(wù)器階段。這通常也是早期的階段，其特點是以設(shè)備為中心，許多應(yīng)用的部署需要通過運維來協(xié)助裝機。

二是云化階段。其實也是資源自動化階段，因為運維成本的增加而出現(xiàn)，是目前多數(shù)企業(yè)停滯的階段。這個階段具備自動化資源分發(fā)的能力，隨著在線應(yīng)用場景越來越多樣化，應(yīng)用會越來越多，人肉運維將無法繼續(xù)維持。

三是云原生化階段。這個階段是從云化階段升級而來，對應(yīng)于應(yīng)用自動化過程的轉(zhuǎn)變，在這個過程中，企業(yè)需要思考如何進行有效的升級。

在實際情況中，企業(yè)從“Cloud First”變化到“Cloud native First”的過程，通常會選擇以容器為入口，云原生將會是企業(yè)架構(gòu)升級的新動力，隨著容器在市場的占有比例上升，大家對運維自動化的需求越來越強烈，而且容器發(fā)展技術(shù)越來越受到認可。

縱觀頭部的各大云廠商，他們在云原生方向上的關(guān)注點，其共性體現(xiàn)在以下幾個方面：

1. 軟件層面 K8s 已經(jīng)很成熟，未來的重心將放在如何將軟件硬件結(jié)合，以更好地發(fā)揮優(yōu)勢；

2. 逐步過渡到多云化管理，很多企業(yè)面臨基于多云，有多機房的場景，多云化的管理已經(jīng)成為了剛需；

3. 針對有狀態(tài)應(yīng)用，大數(shù)據(jù)等應(yīng)用的支撐，目前很多企業(yè)開始推廣基于 Opreator 的框架和社區(qū)。

華為也早在云原生領(lǐng)導(dǎo)有所布局，2015年，華為作為唯一的中國企業(yè)參與了云原生計算基金會（CNCF）的組建，也是 CNCF 在亞洲的首個白金會員，自社區(qū)成立起至今，華為主導(dǎo)了網(wǎng)絡(luò)、調(diào)度、多云等大量核心子項目及關(guān)鍵特性開發(fā)，代碼貢獻排名位居亞洲第一，加速了云原生技術(shù)從起步到成熟的過程。

隨著云原生技術(shù)的逐步成熟，企業(yè)在落地云原生技術(shù)的過程中會面臨哪些實際的挑戰(zhàn)？又會存在哪些破解之法？

首先要面臨的挑戰(zhàn)是應(yīng)用生態(tài)的單一性。因為目前云原生可以支撐無狀態(tài)應(yīng)用，但對企業(yè)來說，還需要面對部署有狀態(tài)的應(yīng)用等復(fù)雜情況。

隨著 5G 的快速發(fā)展，對技術(shù)的需求也在增大，除了多云的需求還出現(xiàn)了邊云等場景，當前一些開源做法只是在逐步進行沉淀，并沒有出現(xiàn)很好解決方案，所以還要不停地進行探索。

此外云原生社區(qū)多是從軟件層面推動的，軟件需要部署在硬件資源上，就算做到了兼容也無法將底層硬件資源的價值發(fā)揮出來，這也是云原生 1.0 時代所面臨的挑戰(zhàn)。

另一個挑戰(zhàn)是泛在應(yīng)用的管理。需要考慮如何把多集群的環(huán)境資源統(tǒng)一起來，盤活企業(yè)內(nèi)部的資源，同時去推動企業(yè)未來的技術(shù)演進，并對可能的邊緣云場景提供支撐。

最后的挑戰(zhàn)是再升級應(yīng)用架構(gòu)。當前有些方法可以支持無狀態(tài)應(yīng)用，但如何使有狀態(tài)應(yīng)用更好地運行，如何進行服務(wù)治理，包括在 AI、大數(shù)據(jù)場景中，怎樣提升系統(tǒng)整體性能，都是需要仔細考慮的問題。

云原生 2.0，華為云的部署方案

針對這些方面的挑戰(zhàn)，華為云基于云原生 2.0 的理念，打造了以應(yīng)用為中心的云原生基礎(chǔ)設(shè)施，為企業(yè)提供了更高效、敏捷的云原生解決方案：

在重定義基礎(chǔ)設(shè)施方面，華為云基于擎天架構(gòu)的軟硬協(xié)同能力，打造了業(yè)界獨家實現(xiàn)“容器卸載”的云原生裸金屬容器，使得資源 100% 用于業(yè)務(wù)處理，客戶資源成本節(jié)約 30%，網(wǎng)絡(luò)性能提升 40%，相同規(guī)格集群業(yè)務(wù)處理性能提升 2 倍。

同時，華為云也是國內(nèi)首家推出 Serverless 容器的廠商，實現(xiàn)了 30s 擴容 1 千容器實例的極速擴容能力，幫助企業(yè)輕松應(yīng)對高并發(fā)、高流量沖擊的業(yè)務(wù)突發(fā)場景，保障企業(yè)IT基礎(chǔ)設(shè)施穩(wěn)定可靠。

此外，華為云云原生基礎(chǔ)設(shè)施還支持 x86、GPU、鯤鵬、昇騰等多樣性算力，并以“云原生”的方式提供給企業(yè)，滿足不同場景下應(yīng)用的算力訴求。

為了應(yīng)對企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型中面臨的國際化布局、跨地域高可用、低時延訪問等業(yè)務(wù)場景，企業(yè) IT 基礎(chǔ)設(shè)施逐步從單數(shù)據(jù)中心架構(gòu)演進到多數(shù)據(jù)中心、多云、以及邊云協(xié)同的架構(gòu)，亟需分布式、統(tǒng)一計算架構(gòu)的云基礎(chǔ)設(shè)施平臺。

華為云云原生基礎(chǔ)設(shè)施新賦能泛在應(yīng)用，通過云原生開放、標準的特質(zhì)使其成為構(gòu)建企業(yè)泛在、統(tǒng)一計算平臺的最佳選擇。華為云通過業(yè)界領(lǐng)先的云原生集群聯(lián)邦技術(shù)、邊云協(xié)同操作系統(tǒng)，為企業(yè)打造高效、高可靠的泛在計算平臺，實現(xiàn)應(yīng)用在公有云、混合云、邊緣云等形態(tài)下的有機協(xié)同。

同時，基于擎天架構(gòu)，以容器為核心，構(gòu)建包括容器、裸機、虛機、函數(shù)多種資源的統(tǒng)一計算平臺，讓傳統(tǒng)應(yīng)用與云原生應(yīng)用能協(xié)同得更好。

以上重點解決了企業(yè)業(yè)務(wù)在資源利用率、性能以及分布式架構(gòu)建設(shè)的難題，在業(yè)務(wù)應(yīng)用層面，傳統(tǒng)企業(yè)應(yīng)用生命周期管理形成煙囪林立，應(yīng)用交付和運維難度，隨著業(yè)務(wù)規(guī)模的擴大成指數(shù)級增長。

華為云云原生基礎(chǔ)設(shè)施以“應(yīng)用”為中心打造通用、標準、開放的企業(yè)應(yīng)用生命周期管理平臺再升級企業(yè)應(yīng)用架構(gòu)，為企業(yè)傳統(tǒng) IT、互聯(lián)網(wǎng)、中間件、數(shù)據(jù)及智能等業(yè)務(wù)構(gòu)建統(tǒng)一的云原生應(yīng)用部署、運行、運維、治理端到端標準化流程，使得企業(yè)應(yīng)用生命周期管理更完整、高效、智能：

一鍵式部署：華為云云原生基礎(chǔ)設(shè)施基于 CRD、Operator、Helm 等開放云原生技術(shù)，實現(xiàn)包括微服務(wù)、中間件、大數(shù)據(jù)、AI、邊緣等云原生應(yīng)用的一鍵式部署與交付規(guī)范；

智能化調(diào)度：對于運行態(tài)的應(yīng)用，華為云原生基礎(chǔ)設(shè)施向上通過 Volcano 感知應(yīng)用 SLA，實現(xiàn)高效批量調(diào)度；向下通過瑤光智慧云腦為應(yīng)用匹配最佳算力，實現(xiàn)應(yīng)用與資源的高效協(xié)同；

全方位治理：華為云云原生基礎(chǔ)設(shè)施還提供非侵入式服務(wù)網(wǎng)格與完善的云原生監(jiān)控體系，為企業(yè)提供全網(wǎng)應(yīng)用拓撲視圖、調(diào)用鏈追蹤及實時故障管理，實現(xiàn)應(yīng)用的全方位在線治理。