“云原生”(Cloud Native)一詞在 2019 年被技術(shù)界廣泛使用，但是卻沒(méi)有關(guān)于這個(gè)詞一個(gè)特別明確的定義。主要的困惑在于，“云原生”與您的應(yīng)用程序部署到的環(huán)境幾乎沒(méi)有關(guān)系，該術(shù)語(yǔ)同樣適用于私有云和公共云。該術(shù)語(yǔ)更多的是指應(yīng)用程序和體系結(jié)構(gòu)的特征。

在 Cloud Native Computing Foundation (CNCF 云原生計(jì)算基金會(huì)) 對(duì)該術(shù)語(yǔ)的最新定義中我們可以找到一些相關(guān)信息：

云原生技術(shù)使組織能夠在現(xiàn)代、動(dòng)態(tài)環(huán)境(例如公共云，私有云和混合云)中構(gòu)建和運(yùn)行可擴(kuò)展應(yīng)用程序。容器、服務(wù)網(wǎng)格、微服務(wù)、不變的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和聲明性API 就是這種方法的例證。

這些技術(shù)使松散耦合的系統(tǒng)具有彈性，可管理性和可監(jiān)控。結(jié)合強(qiáng)大的自動(dòng)化功能，它們使工程師能夠以最小的工作量頻繁且可預(yù)測(cè)地進(jìn)行重大的更改。

那么，存儲(chǔ)是云原生意味著什么呢?簡(jiǎn)而言之，它必須以與云原生生態(tài)系統(tǒng)中其他所有事物相同的動(dòng)態(tài)，API 驅(qū)動(dòng)的方式運(yùn)行。有兩個(gè)相關(guān)的指標(biāo)可以確定一個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng)是否云原生，它們是：

• 是否專(zhuān)為 Kubernetes 打造
• 是否兼容亞馬遜的 S3 API

下面我們將更詳細(xì)地解讀這些指標(biāo)。

云原生存儲(chǔ)是對(duì)象存儲(chǔ)

現(xiàn)代應(yīng)用程序體系結(jié)構(gòu)基于對(duì)象存儲(chǔ)，默認(rèn)情況下，S3 是云的 API 語(yǔ)言。因?yàn)閷?duì)象存儲(chǔ)是唯一一種旨在處理云本機(jī)應(yīng)用程序生成的數(shù)據(jù)量的存儲(chǔ)，并且提供公司可以負(fù)擔(dān)得起的價(jià)格以及用戶期望的速度運(yùn)行 —— 它在現(xiàn)代存儲(chǔ)中占主導(dǎo)地位。與塊文件存儲(chǔ)系統(tǒng)相比，對(duì)象存儲(chǔ)的其他屬性包括出色的分發(fā)特性，更好的彈性和更高的可用性。

這都是云原生應(yīng)用程序期望的屬性。

Amazon S3 API 是對(duì)象存儲(chǔ)的事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)對(duì)象存儲(chǔ)軟件供應(yīng)商都宣稱(chēng)自己對(duì) S3 API 兼容。AWS S3 實(shí)際上是二進(jìn)制兼容的。適用于所有的場(chǎng)景，要么完全不適用。

也就是說(shuō)，S3 API 基本上可以滿足絕大多數(shù)的場(chǎng)景，其中包括你可能不會(huì)想到的極端情況。這是開(kāi)源軟件具有顯著優(yōu)勢(shì)的領(lǐng)域。考慮到應(yīng)用程序、操作系統(tǒng)和硬件體系結(jié)構(gòu)的規(guī)模和多樣性，可以表明他們已經(jīng)看到了大多數(shù)極端情況，而且能很好的滿足這些場(chǎng)景。

這對(duì)應(yīng)用程序創(chuàng)建者來(lái)說(shuō)很重要，因?yàn)槟阈枰槍?duì)那些供應(yīng)商來(lái)測(cè)試你的應(yīng)用程序。而開(kāi)源使您可以輕松評(píng)估和測(cè)試供應(yīng)商的方案，如果測(cè)試通過(guò)，很可能是云原生的。如果不是，則不是。

專(zhuān)為 Kubernetes 設(shè)計(jì)

“云原生”的第二個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是使用利用外部容器編排平臺(tái)的分布式架構(gòu)。這意味著架構(gòu)必須對(duì) Kubernetes 友好。在容器編排方面，Kubernetes已經(jīng)是顯而易見(jiàn)的行業(yè)贏家，因此將其構(gòu)建為與 Kubernetes 協(xié)同工作對(duì)于將存儲(chǔ)解決方案視為云原生是至關(guān)重要的。

存儲(chǔ)對(duì) Kubernetes 友好意味著什么?我們認(rèn)為有六個(gè)主要標(biāo)準(zhǔn)。

1. 讓 Kubernetes 編排存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)

Kubernetes 是一個(gè)功能強(qiáng)大的編排器，可用于處理計(jì)算和存儲(chǔ)編排。像 MinIO 這樣的真正云原生存儲(chǔ)方案與 Kubernetes 集成在一起，允許操作員使用 Kubernetes 界面管理存儲(chǔ)，而 Kubernetes 可以處理從存儲(chǔ)提供到卷放置的所有事務(wù)。

2. 多租戶

多租戶允許多個(gè)客戶使用一個(gè)應(yīng)用程序的單個(gè)實(shí)例，如果實(shí)施正確，則可以減少運(yùn)營(yíng)開(kāi)銷(xiāo)，降低成本并降低復(fù)雜性，尤其是在規(guī)模方面。但是，這也需要嚴(yán)格的資源隔離，以便多個(gè)用戶可以訪問(wèn)計(jì)算資源或存儲(chǔ)資源，而不會(huì)影響其他用戶。真正的云原生存儲(chǔ)解決方案將提供足夠的資源隔離，以確保多租戶架構(gòu)安全，高可用性和高性能。

在對(duì)象存儲(chǔ)世界中，意味著 Kubernetes 基礎(chǔ)架構(gòu)需要隔離和管理存儲(chǔ)租戶。如果 Kubernetes 沒(méi)有管理基礎(chǔ)架構(gòu)，那么它并不是真正的云原生平臺(tái)。這使那些具有 CSI 或 Operator 集成功能的設(shè)備供應(yīng)商失去資格。

3. 輕巧

除非存儲(chǔ)系統(tǒng)非常輕巧并且能夠與應(yīng)用程序堆棧打包在一起，否則多租戶是不可能的。如果存儲(chǔ)系統(tǒng)占用太多資源或包含太多API，則無(wú)法在同一基礎(chǔ)架構(gòu)上打包許多租戶。

4. 可擴(kuò)展

可擴(kuò)展性是云原生系統(tǒng)的關(guān)鍵屬性之一。Kubernetes 的優(yōu)點(diǎn)之一是它已在各種規(guī)模上得以驗(yàn)證。Kubernetes 也可用于管理存儲(chǔ)擴(kuò)展，但前提是基礎(chǔ)存儲(chǔ)系統(tǒng)與 Kubernetes 集成，并且將存儲(chǔ)供應(yīng)和取消功能移交給 Kubernetes。

5. API 驅(qū)動(dòng)

通常，Kubernetes 和云原生系統(tǒng)的核心原則之一是通過(guò)自動(dòng)化來(lái)盡可能多地進(jìn)行管理。為了使存儲(chǔ)系統(tǒng)真正成為云原生，它必須通過(guò) API 與 Kubernetes 集成，并允許動(dòng)態(tài)的、由 API 驅(qū)動(dòng)的編排。

6. 用戶空間

最后的考慮也許是最困難的。為了使對(duì)象存儲(chǔ)解決方案成為云原生，它必須完全在用戶空間中運(yùn)行且沒(méi)有內(nèi)核依賴(lài)性。這不是大多數(shù)對(duì)象存儲(chǔ)系統(tǒng)(尤其是硬件設(shè)備)構(gòu)建的方式。但是，如果您想對(duì)存儲(chǔ)進(jìn)行容器化并將其部署在任何 Kubernetes 集群上，則必須遵守這些限制。根據(jù)定義，這意味著需要內(nèi)核修補(bǔ)或具有專(zhuān)用硬件的解決方案將不是云原生的。

結(jié)論

盡管在某種程度上很簡(jiǎn)單，但這兩個(gè)要求“云原生”狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際上在實(shí)踐中非常困難。公共云對(duì)象存儲(chǔ)供應(yīng)商在對(duì)抗它們方面做得很好。實(shí)際上，如果 Google 是 Kubernetes 的源頭，而 Amazon 是 S3 的源頭，則確實(shí)可以期望他們這樣做。私有云對(duì)象存儲(chǔ)供應(yīng)商要通過(guò)這些測(cè)試要困難得多。雖然有些人聲稱(chēng)與S3兼容，但仔細(xì)檢查卻發(fā)現(xiàn)并非如此。對(duì)于絕大多數(shù)傳統(tǒng)廠商來(lái)說(shuō)，Kubernetes 根本就不在他們的基因范圍之內(nèi)，甚至常常不在計(jì)劃之列。因?yàn)檫@里面困難重重。

而 MinIO 是專(zhuān)為云原生工作負(fù)載而構(gòu)建，設(shè)計(jì)時(shí)就考慮了 Kubernetes ，并遵循 Kubernetes 的方式。MinIO 與 S3 兼容，但也可以與 Google、Azure 或私有云一起使用，從而使多云和混合云成為可能。

高性能的云原生對(duì)象存儲(chǔ)是獲得云原生應(yīng)用程序所需的性能、可靠性和可伸縮性的唯一方法。