Kubernetes 了解云原生的原理

云原生是一種軟件設(shè)計(jì)、實(shí)施和部署方法，旨在充分利用基于云的服務(wù)和交付模型。云原生[1]應(yīng)用程序通常也使用分布式架構(gòu)運(yùn)行。這意味著應(yīng)用程序功能被分解為多個(gè)服務(wù)，然后分布在托管環(huán)境中，而不是整合到單個(gè)服務(wù)器上。

有點(diǎn)令人困惑的是，云原生應(yīng)用程序不一定在云中運(yùn)行?？梢愿鶕?jù)云原生原則構(gòu)建應(yīng)用程序，并使用Kubernetes[2]等平臺將其部署在本地，該平臺模仿云環(huán)境的分布式、基于服務(wù)的交付模型。

盡管如此，大多數(shù)云原生應(yīng)用程序都在云中運(yùn)行。任何按照云原生原則設(shè)計(jì)的應(yīng)用程序都可以在云中運(yùn)行。

云原生是如何工作的？
云原生是一個(gè)高級概念，而不是特定類型的應(yīng)用程序架構(gòu)、設(shè)計(jì)或交付過程。因此，有多種方法可以創(chuàng)建云原生軟件以及可以幫助實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的各種工具。

然而，一般來說，云原生應(yīng)用程序共享某些核心功能：

它們是使用微服務(wù)[3]架構(gòu)構(gòu)建的。這意味著應(yīng)用程序功能分布在許多微服務(wù)中，這些微服務(wù)相互交互以運(yùn)行完整的應(yīng)用程序。
它們廣泛依賴 API 將內(nèi)部組件相互集成，以及與第三方服務(wù)進(jìn)行交互。
它們使用DevOps[4]等軟件開發(fā)策略迭代和持續(xù)更新。
它們部署在分布式環(huán)境中，例如服務(wù)器集群，而不是單個(gè)服務(wù)器上。
您可以總結(jié)以上所有內(nèi)容，即云原生應(yīng)用程序本質(zhì)上是使用現(xiàn)代工具和方法設(shè)計(jì)和構(gòu)建的應(yīng)用程序。在很多方面，“云原生軟件開發(fā)”簡直成了“現(xiàn)代軟件開發(fā)[5]”的簡寫。這兩個(gè)術(shù)語都有些模棱兩可，但這就是重點(diǎn)：正如有很多方法可以使軟件設(shè)計(jì)和開發(fā)操作現(xiàn)代化一樣，也有很多方法可以接近云原生。

云原生有什么好處？
與傳統(tǒng)的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)和開發(fā)策略相比，云原生提供了多種優(yōu)勢。這意味著那些以單體架構(gòu)、本地部署和單節(jié)點(diǎn)托管環(huán)境等技術(shù)為中心的優(yōu)勢：

彈性和可靠性：由于云原生應(yīng)用程序通常部署在分布式環(huán)境中，因此它們在面對故障和中斷時(shí)更具彈性。單個(gè)服務(wù)器故障，甚至是多個(gè)服務(wù)器的故障，通常不會導(dǎo)致應(yīng)用程序失敗，因?yàn)榉?wù)可以重新部署到集群中的其他服務(wù)器。
可擴(kuò)展性：云原生通過允許將應(yīng)用程序分解為離散的部分來達(dá)到可擴(kuò)展性。每個(gè)部分都可以單獨(dú)縮放，從而可以高效、快速地縮放。例如，如果應(yīng)用程序登錄次數(shù)激增，則可以擴(kuò)展應(yīng)用程序的身份驗(yàn)證服務(wù)以應(yīng)對這種增加，即使應(yīng)用程序的其余部分繼續(xù)以正常容量運(yùn)行。
效率：從成本和性能的角度來看，云原生應(yīng)用程序往往是高效的。這是因?yàn)樗麄冎荒軓呐c之交互的云服務(wù)中消耗他們需要的資源。單體應(yīng)用程序和單節(jié)點(diǎn)應(yīng)用程序通常效率不高，因?yàn)樗鼈兛赡軙加谜麄€(gè)服務(wù)器，即使它們并不總是需要服務(wù)器上的所有可用資源。
更快的創(chuàng)新：云原生將應(yīng)用程序分解為多個(gè)組件，這些組件可以使用自己的代碼庫單獨(dú)開發(fā)。它還鼓勵通過持續(xù)集成/持續(xù)交付6 等方法進(jìn)行持續(xù)的迭代開發(fā)。在這兩種方式中，云原生都讓創(chuàng)建新功能和創(chuàng)新變得更加容易。
可移植性：使用云原生方法設(shè)計(jì)的應(yīng)用程序通?？梢栽谌魏卧浦羞\(yùn)行，以及在基于服務(wù)的模型（如 Kubernetes）上管理資源的任何本地托管平臺。在這方面，云原生應(yīng)用程序往往與云和基礎(chǔ)設(shè)施無關(guān)，因此可以輕松地將它們從一個(gè)環(huán)境移植到另一個(gè)環(huán)境，而無需修改應(yīng)用程序本身。
自動化：云原生可以在部署和管理應(yīng)用程序時(shí)輕松充分利用自動化工具。例如，云原生應(yīng)用程序經(jīng)常使用容器進(jìn)行部署，可以使用 Docker Swarm 或 Kubernetes 等工具進(jìn)行編排，這些工具可以自動處理負(fù)載平衡和工作負(fù)載放置等任務(wù)。
云原生的缺點(diǎn)是什么？
雖然云原生是加速應(yīng)用程序開發(fā)、最大化效率和提高可靠性的好方法，但它帶來了一些挑戰(zhàn)。最常見的包括：

復(fù)雜性：簡單來說，云原生的開發(fā)策略和應(yīng)用架構(gòu)比傳統(tǒng)應(yīng)用更復(fù)雜。與使用單個(gè)代碼庫開發(fā)的單體應(yīng)用程序相比，云原生應(yīng)用程序包含更多移動部件，并且需要更復(fù)雜的開發(fā)過程。出于這個(gè)原因，采用云原生的組織必須實(shí)施工具和流程，使他們能夠管理應(yīng)用程序開發(fā)過程以及應(yīng)用程序部署和管理過程的復(fù)雜性。
更多工具：與此類似，云原生應(yīng)用程序通常依賴于更多工具，從而導(dǎo)致更復(fù)雜的技術(shù)堆棧。雖然單體應(yīng)用程序通?？梢詢H使用 VM 進(jìn)行部署，但云原生應(yīng)用程序可以使用容器部署，這些容器在 VM 上運(yùn)行并通過 Kubernetes 進(jìn)行編排。此外，CI/CD 等開發(fā)技術(shù)需要團(tuán)隊(duì)管理大量工具（CI 服務(wù)器、IDE、源代碼管理器等）。在有關(guān)云原生應(yīng)用程序的所有這些方面，團(tuán)隊(duì)必須學(xué)習(xí)和跟蹤更多的工具和技術(shù)。
API 依賴：雖然云原生應(yīng)用程序以 API 為中心的設(shè)計(jì)使得按需消耗資源變得容易，但廣泛依賴 API 也存在缺陷。API 可能會引入原本不存在的安全問題。此外，API 性能或可用性問題可能會影響云原生應(yīng)用程序的性能，并且由于對第三方 API（如云供應(yīng)商提供的 API）的可見性有限，這些問題可能難以解決。
鎖定風(fēng)險(xiǎn)：雖然可以通過使用開放 API 和技術(shù)將云原生應(yīng)用程序設(shè)計(jì)為與供應(yīng)商無關(guān)，但情況并非總是如此。一些云原生應(yīng)用程序可能需要來自特定云供應(yīng)商的 API，或者依賴于特定的編排平臺，從而導(dǎo)致供應(yīng)商或平臺鎖定。
云原生開發(fā)示例
如今，云原生開發(fā)在各種類型和規(guī)模的組織中得到廣泛使用?？紤]以下云原生示例和用例：

重構(gòu)遺留應(yīng)用程序
擁有設(shè)計(jì)為在本地運(yùn)行的遺留應(yīng)用程序的企業(yè)可能會采用云原生作為對這些應(yīng)用程序進(jìn)行全面檢查和現(xiàn)代化的手段。通常，這項(xiàng)工作需要重構(gòu)，這意味著重新設(shè)計(jì)應(yīng)用程序，使其可以在分布式環(huán)境中運(yùn)行并充分利用基于服務(wù)的交付模型。

容器化應(yīng)用
尋求利用比虛擬機(jī)更高效且性能更好的容器的組織可能會轉(zhuǎn)向云原生來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。雖然您不必使用容器來實(shí)現(xiàn)云原生，但容器很適合基于微服務(wù)、面向服務(wù)的開發(fā)和部署技術(shù)。

云遷移
擁抱云原生是開始向云遷移的好方法，或者是對現(xiàn)有云投資的雙重投資。從技術(shù)上講，您的應(yīng)用程序不必是云原生的就可以在云中運(yùn)行；例如，您可以在基于云的 VM 上部署單體應(yīng)用程序以在云中運(yùn)行它。但是為了充分利用云，并在云環(huán)境中實(shí)現(xiàn)成本和性能之間的最佳平衡，您需要您的應(yīng)用程序是云原生的。

成本優(yōu)化
由于云原生架構(gòu)和開發(fā)策略傾向于更有效地利用資源，因此云原生是尋求降低 IT 運(yùn)營成本的企業(yè)的常見策略。雖然采用云原生并不能自動保證成本效率，但精心設(shè)計(jì)的云原生應(yīng)用程序的運(yùn)行和更新成本將低于傳統(tǒng)應(yīng)用程序。

可靠性增強(qiáng)
如上所述，云原生應(yīng)用程序往往更可靠，因?yàn)榧词怪鳈C(jī)基礎(chǔ)設(shè)施的一部分發(fā)生故障，它們?nèi)匀豢捎?。出于這個(gè)原因，尋求使他們的應(yīng)用程序更可靠，進(jìn)而改善最終用戶體驗(yàn)的組織應(yīng)該考慮云原生。

概括
通過允許組織充分利用分布式、基于服務(wù)的應(yīng)用程序托管環(huán)境，云原生可以為企業(yè)、開發(fā)人員和用戶等帶來更好的結(jié)果。并非每個(gè)應(yīng)用程序都需要是云原生的，但總的來說，云原生是構(gòu)建新應(yīng)用程序或大修舊應(yīng)用程序時(shí)要走的路。

參考資料
[1]
云原生: https://www.itprotoday.com/hybrid-cloud/how-and-when-use-cloud-native-technology

[2]
Kubernetes: https://www.itprotoday.com/hybrid-cloud/4-reasons-why-kubernetes-so-popular

[3]
微服務(wù): https://www.itprotoday.com/microservices/what-are-microservices

[4]
DevOps: https://www.itprotoday.com/devops/what-devops

[5]
現(xiàn)代軟件開發(fā): https://www.geeksforgeeks.org/modern-principles-of-software-development/