原標(biāo)題：云原生基礎(chǔ)架構(gòu)最佳狀態(tài)，就是沒(méi)有基礎(chǔ)架構(gòu)

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本篇我們討論云原生基礎(chǔ)架構(gòu)，它是通向云原生時(shí)代的基石。

對(duì)于很多架構(gòu)師來(lái)說(shuō)，上云之后，架構(gòu)為什么成為了云原生架構(gòu)而不是傳統(tǒng)的架構(gòu)，兩者有何區(qū)別？云原生基礎(chǔ)架構(gòu)是如何演進(jìn)的？本文進(jìn)行全面梳理。

什么不是云原生基礎(chǔ)架構(gòu)？

云原生被談的很多了，導(dǎo)致概念很亂。有人把云原生基礎(chǔ)架構(gòu)和公有云、容器、容器編排系統(tǒng)等劃等號(hào)，之所以出現(xiàn)這種情況，原因是云原生架構(gòu)并沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的概念。

為了更好的理解云原生系統(tǒng)，這里先做一些排除。

首先，云原生并不等于公有云。云原生基礎(chǔ)架構(gòu)不僅僅是在公有云上運(yùn)行基礎(chǔ)架構(gòu)，這是因?yàn)閮H僅從云服務(wù)商那里租用服務(wù)器時(shí)長(zhǎng)，并不會(huì)使你的基礎(chǔ)架構(gòu)云原生化，管理IaaS和運(yùn)行物理數(shù)據(jù)中心本質(zhì)上沒(méi)區(qū)別。

其次，云原生基礎(chǔ)架構(gòu)不等于在容器中運(yùn)行應(yīng)用程序。當(dāng)Netflix率先推出云原生基礎(chǔ)架構(gòu)時(shí)，幾乎所有的應(yīng)用程序都是用虛擬機(jī)鏡像部署，而不是容器。打包應(yīng)用程序的方式并不意味著將擁有自治系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和優(yōu)勢(shì)。即使應(yīng)用程序是通過(guò)持續(xù)集成和持續(xù)交付流水線自動(dòng)構(gòu)建和部署的，也并不意味著可以從補(bǔ)充API驅(qū)動(dòng)部署的基礎(chǔ)架構(gòu)中受益。

第三，云原生基礎(chǔ)架構(gòu)不意味著只運(yùn)行一個(gè)容器編排器（如Kubernetes和Mesos）就是云原生。容器編排器提供了云原生基礎(chǔ)架構(gòu)所需的許多平臺(tái)功能，但并未按預(yù)期方式使用這些功能，這意味著應(yīng)用程序?qū)⒈粍?dòng)態(tài)調(diào)度為在一組服務(wù)器上運(yùn)行。這是非常好的起步，但并不是終點(diǎn)，還有很多工作要做。

第四，云原生不是關(guān)于微服務(wù)或基礎(chǔ)架構(gòu)即代碼。微服務(wù)可以在較小的不同功能上實(shí)現(xiàn)更快的開(kāi)發(fā)周期，但是單塊應(yīng)用程序可以具有相同的特性，使它們能夠通過(guò)軟件有效管理，并且還可以從云原生基礎(chǔ)架構(gòu)中獲益。

這是當(dāng)前的主要幾個(gè)認(rèn)知誤區(qū)。當(dāng)然，如果用排除法，不可能將當(dāng)前的認(rèn)知一一列舉。從熱門(mén)的詞匯看，容器、容器編排器、微服務(wù)……如果回到《理解了云原生，才能正確迎接云時(shí)代的到來(lái)》一文中，會(huì)發(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)講過(guò)它們都是云原生的元素，但都不能和云原生基礎(chǔ)架構(gòu)劃等號(hào)。

什么是云原生基礎(chǔ)架構(gòu)？

要回答這個(gè)問(wèn)題，得先從基礎(chǔ)架構(gòu)說(shuō)起。最早談的基礎(chǔ)架構(gòu)，是服務(wù)器，后來(lái)有了虛擬化，再到IaaS、PaaS，基礎(chǔ)架構(gòu)的演變可以說(shuō)伴隨著時(shí)代的變遷。這其中基礎(chǔ)架構(gòu)的演進(jìn)路線是越來(lái)越靈活、低成本、維護(hù)簡(jiǎn)便、易獲取。應(yīng)該說(shuō)，云原生基礎(chǔ)架構(gòu)還是在按這條路線繼續(xù)演進(jìn)。

那究竟什么是云原生基礎(chǔ)架構(gòu)？

核心定義

其實(shí)，底層資源如計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有太大的改變，核心在于資源的調(diào)用、使用方式。如果給云原生基礎(chǔ)架構(gòu)關(guān)聯(lián)幾個(gè)關(guān)鍵詞，有三個(gè)：由API控制，由軟件管理，目標(biāo)是運(yùn)行程序。這其中透露的最核心的信息，為了業(yè)務(wù)，不用過(guò)多人為干預(yù)的基礎(chǔ)架構(gòu)。

之所以強(qiáng)調(diào)業(yè)務(wù)本身，是因?yàn)榛A(chǔ)架構(gòu)的不同是由上層應(yīng)用決定的。而運(yùn)行云原生應(yīng)用程序和傳統(tǒng)應(yīng)用程序所需的基礎(chǔ)架構(gòu)最大的不同在于，原本許多本屬于基礎(chǔ)架構(gòu)的職責(zé)已經(jīng)轉(zhuǎn)移到了應(yīng)用程序。

過(guò)去及現(xiàn)在的基礎(chǔ)架構(gòu)負(fù)責(zé)的是整體資源管理、動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)、服務(wù)發(fā)現(xiàn)等，與業(yè)務(wù)之間的關(guān)聯(lián)并不緊密。換句話說(shuō)，基礎(chǔ)架構(gòu)管理與應(yīng)用管理是脫節(jié)的，未來(lái)二者的管理將是一體的，應(yīng)用程序自己會(huì)完成原本需要大量人工干預(yù)的環(huán)節(jié)。當(dāng)前所說(shuō)的“解耦”，可以適用于此。不僅僅指資源和應(yīng)用程序之間的解耦，也指資源之間的解耦、API和應(yīng)用之間的解耦。每一個(gè)組件（模塊、資源）都是單獨(dú)成為服務(wù)可被發(fā)現(xiàn)可被調(diào)用的，唯一的就是要看這些組件的定義和顆粒度的問(wèn)題。

要彌合應(yīng)用與基礎(chǔ)架構(gòu)之間的鴻溝，需要一個(gè)中間平臺(tái)層，它能夠通過(guò)API調(diào)用，能夠自治。

這里強(qiáng)調(diào)一下自治，它和自動(dòng)化不能劃等號(hào)。自動(dòng)化是人類輸入的一個(gè)完整的業(yè)務(wù)流程，一個(gè)流程只能做一件事。而自治不需要人類做出決定，它仍然使用自動(dòng)化，但只有當(dāng)系統(tǒng)不能自動(dòng)確定正確要做的事情時(shí)才應(yīng)該通知人。自治比自動(dòng)化多了智能化。

總的來(lái)看，云原生基礎(chǔ)架構(gòu)一個(gè)較為通俗的描述，應(yīng)用可以通過(guò)平臺(tái)層自動(dòng)完成資源調(diào)用、協(xié)調(diào)，無(wú)需人工干預(yù)，所有的資源都是可以隨時(shí)拉起，隨時(shí)釋放，同時(shí)以API的方式提供彈性、按需的計(jì)算、存儲(chǔ)能力。

如果這種解釋令人費(fèi)解，那么，我們可以這么比喻，只要符合“杯子”的概念都是“杯子”，但是制作流程和工藝、材質(zhì)有本質(zhì)的不同。而大體上，市面上有默認(rèn)的幾種模式，這也就形成了通用的標(biāo)準(zhǔn)。

所以，云原生基礎(chǔ)架構(gòu)也沒(méi)有業(yè)內(nèi)“放之四海而皆準(zhǔn)”的標(biāo)準(zhǔn)，它本身也在隨著技術(shù)的演變而在演變中，只要符合“靈活、低成本、易維護(hù)”等特點(diǎn)，就是云原生。我們不必拘泥于概念，而是要不斷往前看，為什么要采用“云原生”，為用戶帶來(lái)的好處是什么？

這才是核心。

能帶來(lái)什么好處？

云原生基礎(chǔ)架構(gòu)帶來(lái)最大的變革在于API機(jī)制。API機(jī)制允許用戶從標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)架構(gòu)即代碼中獲益，并增加了隨著時(shí)間的推移版本化和更改表述的能力。

具體而言，實(shí)現(xiàn)了云原生基礎(chǔ)架構(gòu)后，技術(shù)人員部署服務(wù)器、管理服務(wù)器模板、更新服務(wù)器和定義基礎(chǔ)設(shè)施的模式都是通過(guò)代碼來(lái)完成的，并且是自動(dòng)化的，不需要通過(guò)手工安裝或克隆的方式來(lái)管理服務(wù)器資源，運(yùn)維人員和開(kāi)發(fā)人員一起以資源配置的應(yīng)用代碼為中心，不再是一臺(tái)臺(tái)機(jī)器。

值得一提的是，基礎(chǔ)設(shè)施的包含范圍也會(huì)很廣泛，不僅包括機(jī)器，還包括不同的機(jī)柜或交換機(jī)、同城多機(jī)房、異地多機(jī)房等。

換句話說(shuō)，只需要調(diào)整相應(yīng)的API就能實(shí)現(xiàn)資源使用方式的調(diào)整，整個(gè)過(guò)程無(wú)需關(guān)心底層基礎(chǔ)架構(gòu)的變化。云原生基礎(chǔ)架構(gòu)的理想狀態(tài)是，它非常容易被忽略，它簡(jiǎn)單、自動(dòng)化、可自服務(wù)，也就是沒(méi)有基礎(chǔ)架構(gòu)。

因此好處顯而易見(jiàn)，對(duì)運(yùn)維人員是一種解放，對(duì)企業(yè)而言，能將更多精力投入業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)、運(yùn)營(yíng)中，公司整體運(yùn)營(yíng)效率將大幅提升。當(dāng)前，這種模式已經(jīng)被證明了可以擴(kuò)展到巨大數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)架構(gòu)和應(yīng)用程序的。

云原生基礎(chǔ)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)

弄清楚了云原生基礎(chǔ)架構(gòu)的本質(zhì)，這部分簡(jiǎn)單介紹下云原生基礎(chǔ)架構(gòu)的實(shí)現(xiàn)，主要分三部分：設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和測(cè)試。

至于具體的方法實(shí)踐倒是其次，這部分最重要的是轉(zhuǎn)變觀念。原本傳統(tǒng)的基礎(chǔ)架構(gòu)運(yùn)維人員要成為基礎(chǔ)架構(gòu)軟件工程師，只有適應(yīng)了身份的轉(zhuǎn)變，才能更好地到達(dá)云原生基礎(chǔ)架構(gòu)的彼岸。

作為一名基礎(chǔ)架構(gòu)工程師，不僅要掌握設(shè)計(jì)、管理和運(yùn)維基礎(chǔ)架構(gòu)的基本原則，還要把專業(yè)知識(shí)應(yīng)用在構(gòu)建強(qiáng)健的應(yīng)用程序中，這些應(yīng)用程序代表了將要管理和改變的基礎(chǔ)架構(gòu)。

回歸技術(shù)關(guān)鍵，最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)就是API，設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)，乃至最后的應(yīng)用，API關(guān)乎成敗。因?yàn)榛A(chǔ)架構(gòu)將需要隨著時(shí)間的推移而變化或者變異，這是云原生環(huán)境的本質(zhì)。當(dāng)運(yùn)維承擔(dān)改變基礎(chǔ)架構(gòu)的任務(wù)時(shí)，API的真實(shí)價(jià)值就體現(xiàn)出來(lái)了。

有關(guān)API的設(shè)計(jì)，及更多技術(shù)細(xì)節(jié)這里不做太多討論，有興趣的朋友可以找相關(guān)書(shū)籍查閱，每本書(shū)的思想、方法都可能不一致，要學(xué)會(huì)兼容并蓄，取長(zhǎng)補(bǔ)短。

總結(jié)全文，云原生基礎(chǔ)架構(gòu)是基礎(chǔ)架構(gòu)的自然而可能預(yù)期的演變。實(shí)現(xiàn)云原生基礎(chǔ)架構(gòu)是比較難的，如果你認(rèn)為云原生基礎(chǔ)架構(gòu)是你可以購(gòu)買(mǎi)的產(chǎn)品，或者可以運(yùn)行服務(wù)的供應(yīng)商，顯然要失望了，就目前階段而言，只有極少數(shù)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了云原生，比如今年，各大云服務(wù)商都在推的云原生數(shù)據(jù)庫(kù)算是其中的典型代表。實(shí)現(xiàn)云原生這條路還很長(zhǎng)，要慢慢學(xué)，慢慢深入。

本文參考資料

百度智能云官網(wǎng)關(guān)于云基礎(chǔ)產(chǎn)品描述，https://cloud.baidu.com/ 。

CNCF官網(wǎng)，https://www.cncf.io/。

《云原生基礎(chǔ)架構(gòu)》，機(jī)械工業(yè)出版社，2018年9月第一版。

《持續(xù)演進(jìn)的Cloud Native 云原生架構(gòu)下微服務(wù)最佳實(shí)踐》，電子工業(yè)出版社，2018年10月第一版。

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