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云原生网络是什么?云原生的核心技术有哪些?企业使用云原生到了什么阶段?

 

何谓云原生?

  技术的变革,一定是思想先行,云原生是一种构建和运行应用程序的方法,是一套技术体系和方法论。云原生(CloudNative)是一个组合词,Cloud+Native。Cloud表示应用程序位于云中,而不是传统的数据中心;Native表示应用程序从设计之初即考虑到云的环境,原生为云而设计,在云上以最佳姿势运行,充分利用和发挥云平台的弹性+分布式优势。

  Pivotal公司的Matt Stine于2013年首次提出云原生(CloudNative)的概念;2015年,云原生刚推广时,Matt Stine在《迁移到云原生架构》一书中定义了符合云原生架构的几个特征:12因素、微服务、自敏捷架构、基于API协作、扛脆弱性;到了2017年,Matt Stine在接受InfoQ采访时又改了口风,将云原生架构归纳为模块化、可观察、可部署、可测试、可替换、可处理6特质;而Pivotal最新官网对云原生概括为4个要点:DevOps+持续交付+微服务+容器。

Cloud native是来自IT行业的一个术语,用于描述利用云计算交付模型的网络功能的构建和运行。该模型通常涉及软件容器,它使服务提供商可以更快地开发和部署网络,从而使他们可以对移动数据流量的增长做出快速响应并添加新服务。CloudNative通常还涉及自动化工具,这些工具允许服务提供商变得更加开放和灵活。



云元素的四要素

微服务:几乎每个云原生的定义都包含微服务,跟微服务相对的是单体应用,微服务有理论基础,那就是康威定律,指导服务怎么切分,很玄乎,凡是能称为理论定律的都简单明白不了,不然就忒没b格,大概意思是组织架构决定产品形态,不知道跟马克思的生产关系影响生产力有无关系。


微服务架构的好处就是按function切了之后,服务解耦,内聚更强,变更更易;另一个划分服务的技巧据说是依据DDD来搞。


容器化:Docker是应用最为广泛的容器引擎,在思科谷歌等公司的基础设施中大量使用,是基于LXC技术搞的,容器化为微服务提供实施保障,起到应用隔离作用,K8S是容器编排系统,用于容器管理,容器间的负载均衡,谷歌搞的,Docker和K8S都采用Go编写,都是好东西。


DevOps:这是个组合词,Dev+Ops,就是开发和运维合体,不像开发和产品,经常刀刃相见,实际上DevOps应该还包括测试,DevOps是一个敏捷思维,是一个沟通文化,也是组织形式,为云原生提供持续交付能力。


持续交付:持续交付是不误时开发,不停机更新,小步快跑,反传统瀑布式开发模型,这要求开发版本和稳定版本并存,其实需要很多流程和工具支撑。

罗森格伦表示,爱立信已与服务提供商签署了30多个商业合同,这些合同将部署其具有云原生功能的5G核心,并且今天已有6家运营商与之合作。他补充说:“ 2021年将是部署商用5G SA和具有云原生功能的5G核心的一年。我们正在迅速搬到那里。”


该理论得到瞻博网络(Juniper Networks)首席技术官Raj Yavatkar的支持。Yavatkar说,Juniper看到服务提供商在引入容器化功能的同时仍支持其传统的虚拟化网络功能。但与此同时,运营商表示他们希望迁移到云原生网络,并且许多运营商正在发布提案请求(RFP)以寻找合适的架构。


一次迈出一步


  但是,迁移到完全是云原生的网络架构并不是一朝一夕的事。取而代之的是,服务提供商在不同阶段朝着这个方向迁移,而该决定中的一个重要因素是是否有业务案例。诺基亚北美客户CTO团队的成员史蒂夫·斯嘉丽说:“不同的运营商处于不同的阶段。尽管一些服务提供商正在使用原生于云的服务做一些有趣的事情,但大多数尚未扩展该技术。我们尚未看到的是广泛采用。”


根据Scarlett的说法,这样做的某些原因是服务提供商需要一个业务案例,以使其希望将传统功能转换为云原生功能。必须有令人信服的用例,以推动这一点的采用。


缺少那些引人注目的用例,他相信某些功能将永远不会迁移到云原生。当需要扩展时,云原生功能更强大。传统SMS是该功能的一个示例,该功能可能不会转移到云原生中。


但其他人则认为,所有应用程序和功能最终都将迁移到云原生架构,甚至包括操作系统和计费系统等后台系统。罗森格伦说:“未来几年,我们所有的应用程序都将是云原生的,不仅是功能,还包括OSS和BSS。” 但是,他承认OSS和BSS功能很难转换,因为它们已集成到运营商的业务功能中。


私人5G


对私有5G网络的需求可能会使运营商更快地迁移到云原生环境中的一个商机。Juniper的Yavatkar表示,云原生网络架构将使服务提供商更容易快速迁移,并为不同的垂直行业提供交钥匙的专用5G网络。他解释说,开放无线电接入网(open RAN)技术,加上分解核心并在云中运行的能力,将帮助运营商快速建立这些专用网络。


这可能很关键,因为Yavatkar认为网络运营商将看到来自亚马逊和Google等超大型公司的竞争,这些公司也将能够为企业客户构建私有5G网络。对他们来说,这是合乎逻辑的扩展。


爱立信的罗森格伦(Rosengren)认为,企业用例将是推动云原生的重要动力,因为云原生平台将使运营商能够支持不同的网络速度,提供灵活性并开发新服务。运营商需要全面了解这将如何使您编排工作负载并在操作中推动不同的软件生命周期。


永不休眠的代码


自动化在云原生架构中起着关键作用。诺基亚的Scarlett指出,如果没有自动化及其管理工具,服务提供商将无法从其云原生网络架构中获得太多价值。他相信2021年将是迎接这一变化的一年。当您拥有自动化或动态工作负载时,Cloud native本质上会更强大。


通过向其云原生平台添加自动化功能,服务提供商将能够充分利用这些新工具并节省运营成本。罗森格伦表示,爱立信估计,在核心网络中具有云原生架构和自动化功能将使服务提供商的基础设施成本节省20%的运营成本。


Rosengrens将自动化描述为“永不休眠的代码”,这意味着供应商与操作员之间的软件连接是连续的。换句话说,运营商始终能够更新不同的平台和功能,并更快地推出新服务。

  

容器和云原生的关系是什么?

  云原生的核心技术之一就是容器,容器技术的兴起起源于2013年开源的docker。

容器是一种应用虚拟化技术。举个例子,如果说物理机是独栋别墅,虚拟机是联排别墅,那么容器就是集装箱房。

住户(云用户)想住进独栋别墅,那就需要单独占用一块地,专门设计图纸,入住周期最长,且价格昂贵、不亲民,只有资源有资金的人才能享有。对于联排住宅而言,设计方案可以共享,一定程度上减少了入住周期。有容器呢,则是新式的集装箱房,可以高密度安排很多房间,内部设计可以个性化,建造时只需要吊车搬运集装箱房间即可。

容器的价值

容器的价值可以从两个角度阐述:

从应用架构的角度,容器技术可以方便地支持微服务架构实现应用的现代化,更加灵活的应对变化和弹性扩展。在软件生命周期管理上面,容器技术可以帮助把DevOps等最佳实践落地成可运用的标准化工具和框架,大大提升开发效率,加速迭代。

在基础架构层面,利用容器技术带来的可移植性,帮助开发者和企业更便捷的上云和迁云,让应用在自有数据中心和云端实现动态迁移。随着容器技术和云计算的计算、存储、网络的进一步融合,更加推动从传统以基础设施为中心,向以应用为中心的IT架构转变。

Docker之后,一些与其相关或思想有异曲同工之妙的技术也诞生了。比如Kubernetes、服务网格等等。正如人类社会发展伴随着技术革命与社会大分工一样,云原生技术的出现解耦了很多复杂性,这是IT技术的进步。

首先,Docker实现了应用与运行环境的解耦,众多业务应用负载都可以被容器化,而且应用容器化满足了敏捷、可迁移、标准化的诉求;

其次,Kubernetes的出现让资源编排调度与底层基础设施解耦,应用和资源的管控也开始得心应手,容器编排实现资源编排、高效调度;

随后,Istio为代表的服务网格技术解耦了服务实现与服务治理能力。

此外,容器云厂商还提供了Open API、SDK等开发工具,这样的技术分层推动了社会分工,极大促进了技术和业务创新。


随着电信行业展望2021年,希望听到更多有关迁移到云原生网络架构的好处的信息。尽管我们可能会看到更多5G SA部署,但不要指望所有这些网络都可以在云原生架构上运行。实际上,2021年将是过渡的一年。我们正处在务实的阶段。2021年将是转变的一年。一些早期采用者将在本地进行云计算,而更多的人则会上线。容器适合这种云原生架构,因为它们可以将网络功能分解为更小的可配置组件。


  尽管有些运营商可能会选择迁移到独立的5G(5G SA)而不借助云原生架构,但是许多专家认为拥有云原生网络对于5G至关重要。爱立信数字服务架构和技术负责人安德斯·罗森格伦(Anders Rosengren)表示:“我们将原生云视为构建5G承诺的重要基础要素。我们用于5G SA的5G核心是云原生的。您确实需要云原生才能最大程度地交付5G。”