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云原生--基础篇-3--云原生概述（云、原生、云计算、核心组成、核心特点）

news 来源：原创 2025/7/21 17:58:15

1、什么是云和原生

（1）、什么是云？

“云”指的是云计算环境，代表应用运行的基础设施和资源。依赖并充分利用云计算的弹性、分布式和资源池化能力。

核心含义：
1、云计算基础设施

云原生应用的设计和运行完全基于云平台（如公有云、私有云或混合云），而非传统的本地物理服务器或数据中心。
通过云计算的弹性、分布式、资源池化等特性，实现按需扩展、快速部署和高可用性。

2、云的特性：

弹性伸缩：云原生应用可根据负载动态扩缩容（如电商大促时自动增加服务器资源），这是传统应用迁移到云后难以完全实现的。
分布式架构：云原生天然支持分布式部署，利用云平台的多节点、跨地域特性提升容灾能力。
资源抽象化：开发者无需关注底层硬件，只需通过API或声明式配置管理资源（如Kubernetes的YAML文件），这与传统虚拟机或物理机的直接管理方式形成对比。

（2）、什么是原生？

“原生”强调应用从设计之初就深度融合环境。即：应用从设计到部署全程为云环境而生，与云平台深度融合，而非传统应用向云端迁移。

核心含义：
1、为云而生的设计理念

传统应用通常是在本地环境中设计的，迁移到云后需大量改造才能利用云的优势（如“瀑布开发模式”）。而云原生应用从开发阶段就遵循云原生原则（如微服务、容器化），确保与云环境无缝结合。
例如，云原生应用通过容器化（Docker）实现环境一致性，无需依赖特定操作系统或硬件，直接适配云平台。

2、最大化利用云的能力

微服务架构：将应用拆分为独立服务，每个服务可独立部署、扩展，充分利用云的分布式特性。
自动化与声明式管理：通过Kubernetes等工具，以声明式API定义资源状态（如Pod、Service），系统自动调整到目标状态，无需人工干预。
持续交付与DevOps：云原生通过CI/CD流水线实现快速迭代，与云平台的自动化能力深度整合。

3、与云环境的“共生关系”

传统应用迁移到云后，仍可能受限于单体架构、紧耦合等问题，导致资源利用率低、扩展困难。而云原生应用从设计到部署全程“生于云、长于云”，能真正释放云的潜力。

（3）、云和原生的组合

“云原生”是云（cloud）和原生（native）的组合，表示了技术与环境的深度融合。

1、技术与环境的共生

云原生不仅是“在云上运行”，而是基于云环境重新定义应用的设计、开发、部署和运维模式。例如，微服务的拆分逻辑与云的分布式特性天然契合，容器的轻量化与云的弹性伸缩相辅相成。

2、对传统模式的颠覆

传统应用的“云迁移”往往是“形式上的上云”，而云原生是“本质上的云化”。例如，传统单体应用迁移到云后仍需手动扩缩容，而云原生应用通过HPA（水平自动扩缩容）实现全自动调整。

3、技术生态的演进

云原生技术（如Kubernetes、Istio）本身就是为云环境设计的，无法脱离云平台独立存在，进一步强化了“原生”的属性。

2、云计算是基础

云原生是指利用云计算提供的弹性、敏捷性和持续交付能力来构建和运行应用程序的方法。它不仅仅是将传统应用迁移到云端，而是重新设计应用以充分利用云计算的特点。

（1）、资源支持与环境依赖

资源抽象化：
- 云计算通过虚拟化、容器化等技术将物理资源抽象为可灵活分配的“云资源”（如虚拟机、容器）。云原生应用（如微服务）直接依赖这些资源进行部署和扩展。
- 例如，Kubernetes编排的容器需要云计算平台（如AWS EKS、阿里云ACK）提供的底层资源支持。
弹性与自动化：
- 云计算的弹性伸缩能力（如自动扩缩容）是云原生应用实现高可用和高效资源利用的基础。例如，云原生的HPA（Horizontal Pod Autoscaler）依赖云平台的资源调度能力。

（2）、技术演进的必然性

云计算推动云原生需求：
- 传统应用迁移到云后，受限于单体架构、手动运维等问题，无法充分利用云的弹性优势。云原生通过容器、微服务等技术，重新设计应用以适应云环境。
- 例如，Docker容器的轻量化设计依赖于云计算的资源池化能力，而Kubernetes的编排能力则基于云计算的分布式架构。
云原生是云计算的深化应用：
- 云计算提供基础设施，而云原生通过技术栈（如容器、服务网格、声明式API）将云计算的能力转化为应用开发的最佳实践。
- 例如，云原生的“十二要素应用”原则（如依赖显性化、环境变量配置）直接依赖云计算的资源隔离和环境一致性。

（3）、服务模式的互补性

云计算是云原生的“土壤”：
- 云原生应用必须运行在云计算环境中，无法脱离云平台独立存在。例如，云原生的无服务器架构（Serverless）直接依赖云计算提供的FaaS（函数即服务）能力。
- 云原生技术（如Kubernetes）本身是为云计算设计的，其核心功能（如跨节点调度、负载均衡）需依托云平台的分布式基础设施。
协同推动数字化转型：
- 云计算提供底层资源，云原生提供上层应用架构，两者结合实现敏捷开发、快速迭代和高效运维。例如，DevOps与CI/CD流水线依赖云计算的自动化能力，而云原生的微服务架构则最大化利用云的弹性资源。

3、云计算与云原生的关系

在这里插入图片描述

4、什么是云原生？

云原生（Cloud Native）是一种基于云计算环境设计和运行应用程序的技术体系与方法论。其核心是通过容器化、微服务、DevOps、服务网格等技术，充分利用云计算的弹性、分布式和可扩展性优势，构建高效、灵活、可靠的应用系统。

（1）、技术定位

面向云环境设计：从开发到部署，应用程序生来就适配云基础设施（如公有云、私有云或混合云）。
非位置概念：云原生强调构建和部署方式，而非应用所在的位置。

（2）、技术基础

由容器、微服务、DevOps、服务网格、声明式API等技术组成。
以Kubernetes为代表的编排工具为核心，管理大规模容器化应用。

5、核心组成部分

（1）、容器化（如Docker）

容器是一种轻量级的虚拟化技术，它将应用程序及其依赖项打包成一个独立的单元。这样，应用程序就能在不同的环境中保持一致的运行状态。以 Docker 为例，它能把应用程序及其所需的库、环境变量等打包成一个容器镜像，这个镜像可以在任何支持 Docker 的环境中运行，极大地提升了应用的可移植性。
优势：资源占用低、启动快、隔离性强。

（2）、微服务架构

微服务架构是将一个大型应用拆分成多个小型、自治的服务。每个服务都专注于单一的业务功能，并且可以独立开发、部署和扩展。这种架构使得开发团队能够更高效地进行开发和维护，不同的服务可以使用不同的技术栈，提高了开发的灵活性。例如，一个电商应用可以拆分成用户服务、商品服务、订单服务等多个微服务。
通信方式：通过API、消息队列（如Kafka）或服务网格（如Istio）实现服务间协作。

（3）、容器编排（如Kubernetes）

当容器数量增多时，管理和调度这些容器就变得至关重要。容器编排工具可以自动化地管理容器的部署、扩展、故障恢复等操作。Kubernetes 是目前最流行的容器编排工具，它能够根据应用的负载情况自动调整容器的数量，还能在容器出现故障时快速进行替换，确保应用的高可用性。
案例：阿里云、AWS等均基于Kubernetes构建云原生平台。

（4）、服务网格（如Istio）

服务网格主要用于处理微服务之间的通信。它提供了流量管理、故障恢复、安全认证等功能，让微服务之间的通信更加可靠和安全。Istio 是一个典型的服务网格实现，它可以自动为微服务之间的通信添加加密、流量控制等功能，而无需修改应用程序的代码。

（5）、DevOps与CI/CD

强调快速迭代和持续集成/持续交付（CI/CD），通过自动化工具链（如Jenkins、GitLab CI）实现持续集成、持续交付，缩短开发周期。能够频繁且可靠地发布新功能。同时，促进开发（Dev）与运维（Ops）团队之间的紧密合作，以提高效率和产品质量。
目标：快速迭代、高频发布，支持业务敏捷性。

（6）、声明式API与不可变基础设施

通过API定义资源状态（如Kubernetes的YAML配置），系统自动调整到目标状态，避免手动操作。基础设施的所有组件都是不可变的，一旦创建就不会被修改。如果需要更新，会创建一个新的实例来替换旧的实例。这样可以避免因为基础设施的配置变更而导致的问题，提高系统的稳定性和可维护性。

6、核心特点

（1）、弹性与可扩展性

根据负载动态扩缩容，例如电商大促时自动扩容服务器。
案例：GPT-3模型通过7500个云原生节点并行训练，成本降低80%。

（2）、松耦合架构

微服务独立部署，故障隔离，避免“牵一发而动全身”。

（3）、自动化与自服务

从部署到运维全链路自动化，减少人工干预。

（4）、持续交付与快速迭代

支持每日甚至每小时发布新版本，加速功能上线。

（5）、跨云与混合云支持

应用可无缝迁移至不同云平台，避免厂商锁定。

7、应用场景

（1）、企业级应用现代化改造

将传统单体应用拆分为微服务，提升灵活性。
案例：某城商行通过云原生技术实现核心系统零代码改造。

（2）、AI与大数据

百度智能云的“AI原生技术栈”利用云原生支撑文心一言等大模型训练。

（3）、DevOps与敏捷开发

通过CI/CD流水线实现快速交付，例如火山引擎帮助杭州银行搭建“百业云”。

（4）、安全与可观测性

云原生安全体系（如零信任架构）可拦截攻击，提升运维效率。

8、云原生的优势

（1）、资源利用率提升

通过容器化和编排，资源利用率可提高40%。

（2）、开发效率提升

微服务与DevOps缩短交付周期，支持高频迭代。

（3）、成本优化

按需使用云资源，避免硬件投资，成本降低。

（4）、高可用与容灾

自动故障转移、多副本容灾（如阿里云同城冗余云盘）。

9、与传统架构的对比