來源 |?K8sMeetup社區(qū)

作者 |?Catherine Paganini

翻譯 |?Sarah（K8sMeetup）

校對(duì) |?木子（才云）

如果你研究過云原生應(yīng)用程序和相關(guān)技術(shù)，大概率你遇到過 CNCF 的云原生全景圖。這張全景圖技術(shù)之多規(guī)模之大無疑會(huì)讓人感到震驚，該如何去理解這張圖呢？

如果把它拆開來一次只分析一小塊內(nèi)容，你會(huì)發(fā)現(xiàn)整個(gè)全景圖沒有那么復(fù)雜。事實(shí)上，該全景圖按照功能有序地組織在一起，一旦你了解了每個(gè)類別代表的內(nèi)容，你就可以輕松游走于全景圖中。

本文是這一系列的第一篇文章，我們將把整個(gè)全景圖拆解開來，并對(duì)整個(gè)全景圖進(jìn)行綜述。在后續(xù)文章中，我們將聚焦在每一層（or 每一列），對(duì)每個(gè)類別解決的問題和原理進(jìn)行更為詳細(xì)的解讀。

云原生全景圖的 4 層

首先，我們剝離掉所有單個(gè)的技術(shù)，僅查看類別（如下圖）。圖中有不同的“行”，像建筑的不同層，每層都有自己的子類別。最底層提供了構(gòu)建云原生基礎(chǔ)設(shè)施的工具。往上，你可以開始添加運(yùn)行和管理應(yīng)用程序所需的工具，比如運(yùn)行時(shí)和調(diào)度層。在最上層，有定義和開發(fā)應(yīng)用程序的工具，比如數(shù)據(jù)庫、鏡像構(gòu)建和 CI/CD 工具（我們將在后文討論）。

好了，現(xiàn)在你應(yīng)該記住了云原生全景圖始于基礎(chǔ)設(shè)施，往上的每一層都更接近實(shí)際的應(yīng)用程序。這就是每層代表的意思（后面我們會(huì)討論上圖右邊的兩“列”）。下面我們就從最底層開始，逐層進(jìn)行解析。

供應(yīng)層 （Provisioning）

供應(yīng)指的是為云原生應(yīng)用準(zhǔn)備標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)環(huán)境所涉及的工具。它包含了基礎(chǔ)設(shè)施的創(chuàng)建、管理、配置流程的自動(dòng)化，以及容器鏡像的掃描、簽名和存儲(chǔ)等。供應(yīng)層通過提供設(shè)置和實(shí)施策略，在應(yīng)用程序和平臺(tái)中構(gòu)建身份驗(yàn)證和授權(quán)，以及處理密鑰分發(fā)等等的工具，也拓展到了安全領(lǐng)域。

供應(yīng)層包括：

• 自動(dòng)化和部署工具：幫助工程師在無需人工干預(yù)情況下即可構(gòu)建計(jì)算環(huán)境；

• 容器注冊(cè)表：存儲(chǔ)應(yīng)用程序的可執(zhí)行文件；

• 不同安全領(lǐng)域的安全和合規(guī)框架；

• 密鑰管理解決方案：通過加密確保只有授權(quán)的用戶才能訪問特定的應(yīng)用程序。

這些工具使工程師可以編寫基礎(chǔ)設(shè)施參數(shù)，使系統(tǒng)可以按需搭建新環(huán)境，確保了一致性和安全性。

運(yùn)行時(shí)層（Runtime）

接下來是運(yùn)行時(shí)層。這個(gè)詞可能會(huì)讓你感到迷惑。像很多 IT 術(shù)語一樣，運(yùn)行時(shí)沒有嚴(yán)格的定義，且可以根據(jù)語境有不同的用法。狹義上講，運(yùn)行時(shí)是特定機(jī)器上準(zhǔn)備運(yùn)行應(yīng)用程序的沙盒——也就是保障應(yīng)用程序正常運(yùn)行所需的最低配置。廣義上講，運(yùn)行時(shí)是運(yùn)行一個(gè)應(yīng)用程序所需的所有工具。

在 CNCF 云原生全景圖中，運(yùn)行時(shí)保障了容器化應(yīng)用程序組件的運(yùn)行和通信， 包括：

• 云原生存儲(chǔ)：為容器化應(yīng)用提供虛擬磁盤或持久化存儲(chǔ)；

• 容器運(yùn)行時(shí)：為容器提供隔離、資源和安全；

• 云網(wǎng)絡(luò)：分布式系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)（機(jī)器或進(jìn)程）通過其連接和通信。

編排和管理層（Orchestration and Management）

一旦按照安全和合規(guī)性標(biāo)準(zhǔn)（供應(yīng)層）自動(dòng)化基礎(chǔ)設(shè)施供應(yīng)，并安裝了應(yīng)用程序運(yùn)行所需的工具（運(yùn)行時(shí)層），工程師就需要弄清楚如何編排和管理應(yīng)用程序。編排和管理層將所有容器化服務(wù)（應(yīng)用程序組件）作為一個(gè)群組管理。這些容器化服務(wù)需要相互識(shí)別和通信，并需要進(jìn)行協(xié)調(diào)。這一層可為云原生應(yīng)用提供自動(dòng)化和彈性能力，使云原生應(yīng)用天然具有可擴(kuò)展性。

這一層包含：

• 編排和調(diào)度：部署和管理容器集群，確保它們具有彈性伸縮能力，相互之間低耦合，并且可擴(kuò)展。事實(shí)上，編排工具（絕大多數(shù)情況下就是 Kubernetes）通過管理容器和操作環(huán)境構(gòu)成了集群；

• 協(xié)調(diào)和服務(wù)發(fā)現(xiàn)：使得服務(wù)（應(yīng)用程序組件）之間可以相互定位和通信；

• 遠(yuǎn)程進(jìn)程調(diào)用（RPC）：使跨節(jié)點(diǎn)服務(wù)間通信的技術(shù)；

• 服務(wù)代理：服務(wù)間通信的中介。服務(wù)代理的唯一目的就是對(duì)服務(wù)之間的通信進(jìn)行更多控制，而不會(huì)對(duì)通信本身添加任何內(nèi)容。服務(wù)代理對(duì)下面將提到的服務(wù)網(wǎng)格（service mesh）至關(guān)重要。

• API 網(wǎng)關(guān)：一個(gè)抽象層，外部應(yīng)用可通過 API 網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信；

• Service Mesh：某種程度上類似于 API 網(wǎng)關(guān)，它是應(yīng)用程序進(jìn)行通信的專用基礎(chǔ)架構(gòu)層，提供基于策略的內(nèi)部服務(wù)間通信。此外，它還可能包含流量加密、服務(wù)發(fā)現(xiàn)、應(yīng)用程序監(jiān)控等內(nèi)容。

應(yīng)用定義和開發(fā)層 （Application Definition and Developement)

現(xiàn)在，我們來到了最頂層。應(yīng)用定義和開發(fā)層，顧名思義，聚集了讓工程師構(gòu)建和運(yùn)行應(yīng)用程序的工具。上述所有內(nèi)容都是關(guān)于構(gòu)建可靠、安全的環(huán)境，以及提供全部所需的應(yīng)用程序依賴。

這一層包括：

• 數(shù)據(jù)庫：使應(yīng)用程序能以有序的方式收集數(shù)據(jù)；

• 流和消息傳遞：使應(yīng)用程序能發(fā)送和接收消息（事件和流）。它不是網(wǎng)絡(luò)層，而是讓消息成為隊(duì)列并處理消息的工具；

• 應(yīng)用程序定義和鏡像構(gòu)建：用于配置、維護(hù)和運(yùn)行容器鏡像（應(yīng)用程序的可執(zhí)行文件）的服務(wù)；

• 持續(xù)集成和持續(xù)交付（CI/CD）：使開發(fā)者可自動(dòng)測(cè)試代碼是否與代碼庫（應(yīng)用程序的其余部分）兼容。如果團(tuán)隊(duì)足夠成熟，甚至可以自動(dòng)部署代碼到生產(chǎn)環(huán)境。

貫穿所有層的工具

接下來我們將進(jìn)入到云原生全景圖右側(cè)貫穿所有層的兩列。可觀察性和分析（Observability&analysis）是監(jiān)控各層的工具，平臺(tái)則將各層中不同的技術(shù)捆綁為一個(gè)解決方案。

可觀察性和分析（Observability and Analysis）

為了限制服務(wù)中斷并降低解決問題的平均時(shí)間（MRRT），你需要監(jiān)控和分析應(yīng)用層序的方方面面，以便在出現(xiàn)異常時(shí)可立即發(fā)現(xiàn)并糾正。復(fù)雜環(huán)境中容易出現(xiàn)故障，這些工具可快速識(shí)別并解決故障，從而降低故障帶來的影響。由于這一類別貫穿并監(jiān)控各層，因此它在側(cè)面，而不是嵌入到某一層中。

這這一類別你將發(fā)現(xiàn)：

• 日志工具：收集事件日志（有關(guān)進(jìn)程的信息）；

• 監(jiān)控方案：收集指標(biāo)（以數(shù)字表示的系統(tǒng)參數(shù)，例如 RAM 可用性）；

• 追蹤工具：追蹤比監(jiān)控更進(jìn)了一步，它們監(jiān)控用戶請(qǐng)求的傳播，與服務(wù)網(wǎng)格相關(guān)。

• 混沌工程（Chaos Engineering）：在生產(chǎn)環(huán)境中測(cè)試軟件的工具，可識(shí)別缺陷并進(jìn)行修復(fù)，減少其對(duì)服務(wù)交付的影響。

平臺(tái)類（Platform）

可以看到，圖中每一個(gè)模塊解決一個(gè)特定的問題。但我們知道，僅有存儲(chǔ)并不能提供應(yīng)用程序所需的全部功能。你還需要編排工具，容器運(yùn)行時(shí)，服務(wù)發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)，API 網(wǎng)關(guān)等等。平臺(tái)覆蓋多層，將不同的工具組合在一起，以解決更大的問題。

配置和微調(diào)不同的模塊使其安全可靠，并確保它利用的技術(shù)都能及時(shí)更新、所有漏洞都打了補(bǔ)丁，這并不是一件容易的事情。使用平臺(tái)時(shí)，用戶不用額外擔(dān)心這些細(xì)節(jié)問題。

你可能會(huì)注意到，所有的類別都圍繞著 Kubernetes 展開。這是因?yàn)?Kubernetes 雖然只是云原生景觀圖這張拼圖中的一塊，但它卻是云原生技術(shù)棧的核心。順便說一下，CNCF 剛創(chuàng)建時(shí)，Kubernetes 就是其中的第一個(gè)種子項(xiàng)目，后來才有了其他項(xiàng)目。

平臺(tái)可分為四類：

• Kubernetes 發(fā)行版：采用未經(jīng)修改的開放源代碼（盡管有人對(duì)其進(jìn)行了修改），并根據(jù)市場(chǎng)需要增加了其他功能；

• 托管的 Kubernetes：類似于 Kubernetes 發(fā)行版，但是由提供商托管；

• Kubernetes 安裝程序：自動(dòng)執(zhí)行 Kubernetes 的安裝和配置過程；

• PaaS/容器服務(wù)：類似于托管的 Kubernetes，但是包含了一套更廣泛的應(yīng)用部署工具（通常是來自云原生景觀圖）。

  總結(jié)

在每個(gè)類別中，針對(duì)相同或相似的問題，都有不同的工具可選擇。有一些是適用于新現(xiàn)實(shí)的預(yù)云原生技術(shù)，還有一些則是全新的。區(qū)別在于它們的實(shí)現(xiàn)和設(shè)計(jì)方法。沒有完美的技術(shù)符合你的所有需求。大多數(shù)情況下，技術(shù)受設(shè)計(jì)和架構(gòu)選擇的限制——始終需要權(quán)衡取舍。

在選擇技術(shù)棧時(shí)，工程師必須仔細(xì)考慮每種能力和需要權(quán)衡取舍的地方，以確定最合適的選項(xiàng)。雖然這樣會(huì)讓情況變得更復(fù)雜，但在選擇應(yīng)用程序所需的最適合的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、基礎(chǔ)設(shè)施管理、消息系統(tǒng)等方案時(shí)，這樣做是最可行的辦法。現(xiàn)在，構(gòu)建一個(gè)系統(tǒng)比云原生之前的時(shí)代容易多了。如果構(gòu)建恰當(dāng)，云原生技術(shù)將提供更強(qiáng)大的靈活性。在現(xiàn)如今快速變化的技術(shù)生態(tài)中，這可能是最重要的能力之一。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的都在说云原生，它的技术图谱你真的了解吗？的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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