从理念到方案，企业应用架构在云原生时代如何重塑？

在 11 月 28 日举行的 GTLC 厦门站上，华为云云原生解决方案架构师陈斌带来了主题演讲《云原生基础设施，重塑企业应用架构未来》，他从多个方面入手，全面分析了云原生的一些技术方案和应用案例，并详细介绍了云原生 2.0 会如何影响企业的基础设施、泛在应用和架构升级，以下为演讲内容的文字整理。

嘉宾介绍：陈斌，云原生解决方案架构师，在华为主要负责华为云云原生解决方案及架构设计，在软件行业工作十年，先后在网易，阿里负责中间件，微服务平台等架构设计，在元数据库，Serverless 领域都有着深入的研究。

大家好！我是陈斌，今天主要聊聊时下比较热门的话题——云原生，这两年出现了一个有趣的现象，几乎所有云产品都开始挂上云原生的概念，只要一提到云或者云服务，自然就会提到云原生。

其实云原生背后有一个实体组织——CNCF（云原生计算基金会），它对云原生有着明确的定义：云原生技术有利于各组织在公有云、私有云和混合云等新型动态环境中，构建和运行可弹性扩展的应用。

在我看来，云原生的核心主旨并不复杂，其本质是基于强大的云平台，去支撑上层的应用服务，同时能把应用从共用部分下沉到平台中，进而让应用聚焦到业务中。

云原生的核心理念和发展趋势

细分来看，云原生的核心主旨重点体现在两个方面：

第一是要有强大的云平台。

强大的云平台可以理解为一套标准的云技术，实际中公有云用的技术栈和机房的技术栈，通常会演变成两套技术栈，想把公有云的应用下沉到自建机房，或者自建机房上迁徙到公有云，需要面临很大的改造变化。

理想的情况就是形成标准的云平台技术理念，让它可以用在多个云平台上，同时也能用于 IDC 自建机房，包括多种混合云的场景。

第二是很多人在提倡的 IaaS、PaaS 的一体化。

当部署应用之时，许多操作需要在 I 层和 P 层间反复交互，这导致等值运维的复杂度升高。云原声的理念是把 I 层和 P 层形成 IP 一体化，可以实现应用联动底层的资源，进而达到应用自动化，同时将应用部分通用的能力下沉到平台中，让应用真正聚焦到业务层面。

从这个角度来看，云原生能够对研发人员实现减负，因为直接把 40% 到 50% 共同的能力下沉到平台，研发者就能真正聚焦到业务当中。

说了云原生的理念，再来看看云原生的发展趋势，目前行业内的发展主要体现在 4 个方面：

第一个发展趋势是软硬件一体化。在早期容器的调度平台选择非常多，随着整个社区的发展，标准也逐渐在清晰并且开始固化，社区就需要把软件和硬件结合起来，激发出硬件的真正实力，从而实现软硬一体化，让云原生在基础设施上发挥更大能力。

第二个发展趋势，体现在云原生会逐步把应用中的一些通用部分剥离出来，下沉到平台当中。比如在服务治理方面，大家都很熟悉的 Service Mesh，在早期拥有很多的产品，而现在逐步统一到 Istio 了。

第三个是应用方面的多情况支撑。无状态应用 + Job 类应用趋于成熟，有状态应用逐步增长，现阶段容器平台对无状态应用支撑相对比较好，但社区正在大力发展的一个方向，是如何实现有状态应用或者部署复杂的应用进行支撑，而 AI、大数据等 Job，如何在平台上更好的运行也是在被密切关注的事情。

第四个趋势是统一化的问题，这也是许多企业面临的挑战。因为 K8s 北向接口已经趋于稳定，但时常会遇到多云甚至是边云的环境，比如有私有云、自建 IDC，公有云甚至混合云，如何进行统一管理和统一治理，就显得尤为重要。

了解了当下的发展趋势，接下来谈一谈企业在 IT 数字化转型的方面的一些问题。

云原生技术对数字化转型带来的帮助

在我看来企业数字化过程中，通常会面临三个阶段：

一是服务器阶段，这是最早期的阶段，特点是以设备为中心，部署应用需要通过运维来协助装机。

二是云化阶段，也就是资源自动化阶段，是多数企业会停留的阶段，基本是因为运维成本增加而出现。它具有自动化资源分发，随着在线应用场景越来越多样化，会逐渐变成上百个应用，仅仅通过人肉运维，根本无法正常处理。

三是云原生化阶段，它要从云化阶段升级过来，对应于应用自动化过程的阶段，这个过程企业需要思考如何进行有效的转变。

而在实际情况中，企业从“Cloud  First”到“Cloud native First”的转变过程，大多数会选择以容器为入口，这时云原生就会是企业架构升级的新动力，而容器在市场的占有比例在逐年上升，除了大家对运维自动化存在迫切需求，另一个原因是容器发展技术越来越受到认可。

如果观察一下头部的各大云厂商，就会发现他们进行的云原声的研究和布局，其核心关注点有一些共性，主要体现在以下几个方面：

第一，软件层面 K8s 已经很成熟，重心将放在如何将软件硬件结合，更好地发挥优势；

第二，逐步过渡到多云化管理，很多企业面临基于多云，有多机房的场景，多云化的管理已经成为了刚需；

第三，就是针对有状态应用，大数据等应用的支撑，目前很多企业开始推广基于 Opreator 的框架和社区。

在这样的背景下，华为在云原生社区也做了一些事情，首先华为和众多厂商一起联合成立了 CNCF 社区， CNCF 亚洲地区唯一的创始会员和首个白金会员，并持续向社区做贡献，而且逐渐根据 CNCF 标准引导和推动行业的发展。

除了在社区上的一些举动，华为还积极拥抱开源，比如开源了 批量计算项目 Volcano，它能广泛应用于批量计算场景，又如华为云开放的智能边缘项目 KubeEdge，也 已经成了主流的开源边缘计算软件。

另外一个方面，华为还和国内中国信通院以及其他厂家一起，共同编写了云原生产业发展白皮书，帮助企业规划云原生建设如何落地。

那么在实际的应用中，在企业进行云原生基础设施的架构升级时，会面临哪些实际的挑战？又会有哪些可能的解决方式？

第一个挑战就是应用支撑的单一性，因为目前云原生可以支撑无状态应用，但对企业来说，必然还要面对有状态的应用，要进行部署并非易事。

随着 5G 的快速发展，技术的需求也在增大，除了多云的需求还出现了边云等场景，而现在的开源做法只是在逐步沉淀方案，并没有很好解决方案，所以还要不停地进行探索。

此外云原生社区多是从软件层面推动的，软件通常是部署在硬件资源上，虽然能够做到兼容但无法将底层硬件资源的价值发挥出来，这也是云原生 1.0 面临的弊病。

到了云原生 2.0 ，就将打破这个局限，把真正的云原生融入到基础设施里。这其实是重定义基础设施的过程，只有把云原生的软件和硬件融合进去，硬件的价值优势才能被发掘出来。

第二个挑战是泛在应用的管理，需要考虑的如何把多集群的环境资源统一起来，将企业内部所有的资源真正盘活，同时去推动企业未来的技术演进，对未来的边缘云场景下提供支撑。

第三个挑战是再升级应用架构。当前有些方法可以支持无状态应用，如何使有状态应用更好地运行，以及如何进行服务治理，包括在 AI、大数据场景中，如何提升系统整体性能，都是需要考虑的问题。

细化而言，针对复杂的应用，尤其是有状态应用，如何把基于 Operator 框架，更好地运用在云原生技术上，也是重点要进行的内容。

云原生 2.0，华为云可解决的用户场景

在这些调整之下，有哪些解决的方式呢？基于云原生 2.0 的理念，华为目前提供了一些方案。

第一是高效运维解决方案，它主要是激发底层的资源优势，提供更高效便捷的云原生基础设施，同时针对企业的混合云场景，提供混合云解决方案，还有针对大数据、AI 以及边缘场景的对应解决方案。

第二是通过构建功能全景图，基于华为软硬一体化设备，将华为底层的硬件能力和云原生深度融合，将硬件的性能价值发挥到最大。说到新赋能泛在应用，要做的是将企业多云环境统一管理起来，同时将企业边缘云的场景进行统一。

第三是再升级架构，华为目前提供了商用级的产品，可实现业务无入侵的方式实现服务治理，同时还提供了 OSC 应用市场，通过 Operator 框架进行应用市场的生态打造。

具体到每一个层面上，也有相对应的对策。

在基础设施层面，我们推出了擎天卡，擎天可以把预留给系统的资源，直接放入卸载卡里面，让机器的算力完全用在业务中，以此帮助企业进行降本增效。

而在网络层面，我们会和华为下一代的数据平面结合，让两个服务之间不再经过容器网络，形成直接打通。此外还进行了存储优化，更快捷的磁盘挂载，磁盘读写性能的提升等等，通过这些做法将软硬一体化的优势进行了结合。

面临多云管理，在新赋能泛在应用的方面，华为通过云原生集群联邦技术、边云协同操作系统，为企业打造高效、高可靠的泛在计算平台，实现应用在公有云、混合云、边缘云等形态下的有机协同。

而把集群应用进行统一管理，是为了实现应用跨集群的伸缩，从而实现跨集群部署，统一运维管控，有了这个能力之后，就能实现集群之间容灾能力，当某一个集群出现故障，可以将集群上异常应用都换到正常的应用中，以此来保证集群间的业务稳定性。

然后是关于边缘计算的处理，边缘一体化也是被重点关注的方面。随着 5G 数据海量涌现，数据不能放在中心集群处理，此时需要边的节点，并提前做一些数据的预处理，比如怎样提高边节点之间的资源充分利用，如何做好边缘的管理，倘若边节点和中心集群网络断联了，边节点之间该如何自治等等。

接下来看一下微服务的架构升级。早期是用服务总线实现 AB 两服务相互请求，把 A 服务请求 B 服务的依赖关系，和 B 服务部署在哪个节点的信息配置在服务总线上，以此实现两个服务的调用。但随着时间延长，服务总线的规则变得非常复杂，所以就有了第二阶段，出现了经典的微服务架构。

它是把服务注册到注册中心，从注册中心拿到服务再请求，这个架构也会遇到一些问题，首先成熟的框架都是基于 JAVA 技术栈，其他语言技术栈存在空缺，第二是目前的框架基本基于 SDK 实现，框架是否好用取决于研发人员的能力，这很对企业来说是一个人才技术的考验。

而使用云原生的理念，则能够解决这个难题。虽然同样是做服务注册，但由于实现了 IP 一体化，不再需要注册中心，诸如垄断、限流的能力，完全可以使用流量拦截、不放在应用里就可实现服务治理。其实就是云原生通过无入侵的方式，快速地实现了服务治理。

架构升级还需要建立标准化、为应用提供更好的性能、更有机的协同，及更完整的应用生命周期管理。

例如， OSC 市场核心在于两个方面，一是与社区一起建立运营市场，二是把更多优质的服务孵化到市场，使企业的通用能力逐渐沉淀在市场中，成为内部的软件资源。

最后是完成多业务统一计算，在线与离线业务混合部署统一调度。如对于运行态的应用，华为云原生基础设施则是向上通过 Volcano 感知应用 SLA，实现高效批量调度；向下通过瑶光智慧云脑为应用匹配最佳算力，实现应用与资源的高效协同。

而在算力层面，打造了基于擎天架构，以容器为核心，构建包括容器、裸机、虚机、函数多种资源的统一计算平台，让传统应用与云原生应用能协同得更好，最终实现企业业务立而不破。

以上就是今天要介绍的内容，希望这些内容能够给各位提供一些帮助，谢谢大家！