如果你一直在跟蹤和研究云原生應(yīng)用程序和技術(shù)，一定會(huì)知道云原生計(jì)算基金會(huì)(CNCF)的云原生技術(shù)圖譜(Landscape)。乍一眼看去，你一定會(huì)被龐大的云原生規(guī)模所震撼，為什么會(huì)有如此眾多的類別和技術(shù)，想要了解完整的技術(shù)圖譜不是容易的事情。

清晰技術(shù)圖譜可在CNCF網(wǎng)站查看

但如果對(duì)其剝絲抽繭，分解類別，以及搞清楚每一類代表了哪些技術(shù)，以及每個(gè)類別所要解決的問題，那么理解上就會(huì)輕松很多。大體上云原生技術(shù)圖譜可以分為四層配置層(Provisioning Layer)、運(yùn)行時(shí)層(Runtime Layer)、編排和管理層(Orchestration and Management Layer)、應(yīng)用定義和開發(fā)層(Application Definition and Development Layer)。架構(gòu)的每一層都有自己的子類別。

配置層(Provisioning Layer)

配置層是構(gòu)建云原生應(yīng)用程序基礎(chǔ)所涉及的工具。它包含了從自動(dòng)化基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的創(chuàng)建，管理和配置到掃描，簽名和存儲(chǔ)容器鏡像等所有內(nèi)容。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)，以及處理機(jī)密分發(fā)的工具，資源調(diào)配，甚至擴(kuò)展到了安全領(lǐng)域。它包含了一些重要的子類別：

• 自動(dòng)化和配置工具——幫助工程師在無需人工干預(yù)下構(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。
• 安全和合規(guī)框架——涉及不同的安全領(lǐng)域。
• 密鑰管理解決方案——加密來確保只有授權(quán)的用戶才能訪問應(yīng)用程序。

這些工具使工程師可以整理所有基礎(chǔ)架構(gòu)的細(xì)節(jié)，便于系統(tǒng)可以根據(jù)需要來調(diào)整環(huán)境，確保它們的一致性和安全性。

運(yùn)行時(shí)層(Runtime Layer)

運(yùn)行時(shí)是可能引起混淆的術(shù)語之一。與IT中的許多術(shù)語一樣，沒有嚴(yán)格的定義，可以根據(jù)上下文使用不同的定義。從狹義上講，運(yùn)行時(shí)是準(zhǔn)備運(yùn)行應(yīng)用程序的特定計(jì)算機(jī)上的沙箱，即應(yīng)用程序所需的最低限度。從廣義上講，運(yùn)行時(shí)是應(yīng)用程序需要運(yùn)行的任何工具。

在CNCF的云原生環(huán)境中，運(yùn)行時(shí)在兩者之間的某個(gè)位置定義，重點(diǎn)放在對(duì)容器化應(yīng)用特別重要的組件上：它們需要運(yùn)行，記憶和互動(dòng)的內(nèi)容。它們包括：

• 云原生存儲(chǔ)為容器化的應(yīng)用程序提供了虛擬化磁盤或持久性。
• 容器運(yùn)行時(shí)為容器提供了約束，資源和安全性方面的考慮，并使用編程后的應(yīng)用程序執(zhí)行了文件。
• 云原生網(wǎng)絡(luò)，分布式系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)(機(jī)器或過程)通過其進(jìn)行連接和通信的網(wǎng)絡(luò)。

編排和管理層(Orchestration and Management Layer)

一旦按照安全性和合規(guī)性標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)執(zhí)行基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)置，并設(shè)置了應(yīng)用程序需要運(yùn)行的工具，工程師就必須弄清楚如何編排和管理其應(yīng)用程序。編排和管理層處理所有容器化服務(wù)(應(yīng)用程序組件)如何作為一個(gè)組進(jìn)行管理。他們需要確定其他服務(wù)，相互通信并進(jìn)行協(xié)調(diào)。云原生應(yīng)用程序具有固有的可擴(kuò)展性，它依賴于此層啟用的自動(dòng)化和彈性。

在這一層中包括：

• 編排和調(diào)度——部署和管理容器集群，以確保它們具有彈性，松散耦合和可伸縮性。實(shí)際上，在大多數(shù)情況下，編排工具Kubernetes就是通過管理容器和操作環(huán)境構(gòu)成集群的
• 協(xié)調(diào)和服務(wù)發(fā)現(xiàn)——因此服務(wù)(應(yīng)用程序組件)可以相互定位和通信。
• 遠(yuǎn)程過程調(diào)用(RPC)——一種使一個(gè)節(jié)點(diǎn)上的服務(wù)與通過網(wǎng)絡(luò)連接的不同節(jié)點(diǎn)上的服務(wù)進(jìn)行通信的技術(shù)。
• 服務(wù)代理——是放置在服務(wù)之間的中介，通過它們進(jìn)行通信。代理的唯一目的是對(duì)服務(wù)通信施加更多控制，它不會(huì)對(duì)通信本身添加任何內(nèi)容。這些代理對(duì)于下面提到的服務(wù)網(wǎng)格至關(guān)重要。
• API網(wǎng)關(guān)——一個(gè)抽象層，外部應(yīng)用程序可以通過它進(jìn)行通信。
• 服務(wù)網(wǎng)格——在某種程度上類似于API網(wǎng)關(guān)，它是應(yīng)用程序通過其進(jìn)行通信的專用基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)層，但是它提供了策略驅(qū)動(dòng)的內(nèi)部服務(wù)到服務(wù)的通信。此外，它可能包括從流量加密到服務(wù)發(fā)現(xiàn)到應(yīng)用程序可觀察性的所有內(nèi)容。

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

顧名思義，應(yīng)用程序定義和開發(fā)層側(cè)重于讓工程師能夠構(gòu)建應(yīng)用程序并使其運(yùn)行的工具。上面討論的所有內(nèi)容都與構(gòu)建可靠，安全的環(huán)境以及提供所有必需的應(yīng)用程序依賴關(guān)系有關(guān)。

在這層包括：

• 數(shù)據(jù)庫——使應(yīng)用程序能夠以有組織的方式收集數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫。
• 流和消息——傳遞使應(yīng)用程序能夠發(fā)送和接收消息(事件和流)。它不是網(wǎng)絡(luò)層，而是用于對(duì)消息進(jìn)行排隊(duì)和處理的工具。
• 應(yīng)用程序定義和鏡像構(gòu)建——是幫助配置，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)集成和交付(CI/CD)——使開發(fā)人員能夠自動(dòng)測(cè)試其代碼是否與代碼庫(應(yīng)用程序的其余部分)兼容，如果他們的團(tuán)隊(duì)足夠成熟，甚至可以自動(dòng)部署到生產(chǎn)中。

跨所有層運(yùn)行的工具

回到類別上，下面討論在所有層上運(yùn)行的列分類。可觀察性和分析是監(jiān)控所有層的工具。另一方面，平臺(tái)將這些層中的多種技術(shù)捆綁到一個(gè)解決方案中，包括可觀察性和分析。

可觀察性與分析(Observability and Analysis)

為了限制服務(wù)中斷并降低MRRT(解決問題的時(shí)間)，需要監(jiān)控和分析應(yīng)用程序的各個(gè)方面，以便立即發(fā)現(xiàn)并糾正任何異常情況。故障將在復(fù)雜的環(huán)境中發(fā)生，這些工具將通過幫助盡快識(shí)別和解決故障來幫助減輕影響。由于此類別遍歷并監(jiān)控所有層，因位于垂直面，而不是嵌入在特定層中。

在這層包括：

• 收集事件日志——有關(guān)進(jìn)程的信息的日志記錄工具。
• 監(jiān)控解決方案——收集指標(biāo)(數(shù)字系統(tǒng)參數(shù)，例如RAM可用性)。
• 跟蹤——比監(jiān)控和監(jiān)控用戶請(qǐng)求的傳播更進(jìn)一步。與服務(wù)網(wǎng)格相關(guān)。
• 混沌工程——是對(duì)生產(chǎn)中的軟件進(jìn)行測(cè)試的工具，可以在缺陷影響服務(wù)交付之前對(duì)其進(jìn)行識(shí)別并加以修復(fù)。

平臺(tái)(Platforms)

如上，每個(gè)模塊都解決了一個(gè)特定的問題。僅存儲(chǔ)并不能提供管理應(yīng)用程序所需的全部功能。我們需要一個(gè)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。覆蓋多層，平臺(tái)將不同的工具捆綁在一起，以解決更大的問題。

配置和微調(diào)不同的模塊以使其可靠和安全，并確保更新其利用的所有技術(shù)，并修補(bǔ)漏洞。使用平臺(tái)，用戶不必?fù)?dān)心這些細(xì)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)中的增值。

你可能會(huì)注意到，所有類別都圍繞Kubernetes展開。這是因?yàn)镵ubernetes是云原生堆棧的核心。別忘記，Kubernetes是CNCF的第一個(gè)孵化項(xiàng)目，之后才有了其他所有后續(xù)項(xiàng)目。

平臺(tái)可分為四種：

• Kubernetes發(fā)行版(Kubernetes distributions)采用了未經(jīng)修改的開源代碼，盡管有供應(yīng)商對(duì)其進(jìn)行了修改，并圍繞其市場(chǎng)添加了其市場(chǎng)需求的其他功能。
• 托管Kubernetes(Hosted Kubernetes)類似于發(fā)行版，但由提供商在其或用戶自己的基礎(chǔ)架構(gòu)上進(jìn)行管理。
• Kubernetes安裝程序(Kubernetes installers)，它們可以自動(dòng)執(zhí)行Kubernetes的安裝和配置過程。
• PaaS/容器服務(wù)(PaaS/container services)，與托管的Kubernetes相似，但是包含了廣泛的應(yīng)用程序部署工具集(通常是云原生環(huán)境的一部分)。

總結(jié)

在每種類別中，都有解決相同或相似問題的不同工具。有些是滿足當(dāng)下云原生技術(shù)的，有些則是全新的。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)，因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)情況下技術(shù)受到設(shè)計(jì)和架構(gòu)選擇的限制，始終存在一個(gè)權(quán)衡。

在選擇堆棧時(shí)，云原生工程師必須仔細(xì)考慮每種功能并進(jìn)行權(quán)衡，以確定適合其用例的最佳選擇。盡管這帶來了額外的復(fù)雜性，但選擇最適合應(yīng)用程序需求的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，基礎(chǔ)架構(gòu)管理，消息系統(tǒng)等是必須的。現(xiàn)在，架構(gòu)系統(tǒng)比在云之前的原生世界中容易得多。而且，如果進(jìn)行適當(dāng)?shù)募軜?gòu)設(shè)計(jì)，云原生技術(shù)將提供強(qiáng)大且急需的靈活性。