開發與維運

《雲原生助力企業全面擁抱雲計算》

演講嘉賓簡介: 阿里云云原生應用平臺團隊負責人——丁宇(花名:叔同)
以下內容根據演講視頻以及PPT整理而成。
本次分享主要圍繞以下四個方面:
一、何為雲原生
二、雲原生髮展現狀
三、阿里云云原生產品
四、阿里全站上雲

一、何為雲原生

1.雲原生產品

雲平臺提供的數據庫產品、大數據、中間件、函數計算、容器服務等開放標準的原生產品服務。

2.雲原生架構

生長於雲上,依賴於產品構建的IT架構。最大化運用雲的能力,讓開發者聚焦於業務而非技術。

3.雲原生技術

圍繞基礎設施、應用架構、開發以及運維等場景的標準化技術和最佳實踐集合。讓分佈式系統更加可靠、易管理、可觀測,提升研發運維效率、提升生產力。代表性技術為容器、聲明式API、不可變基礎設施、服務網絡、無服務器化等。
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上圖所示為雲平臺的基礎設施以及產品。基於內核底座構建的產品技術即雲原生產品。

二、雲原生髮展現狀

1.雲原生正重塑軟件生命週期

軟件生命週期非常長,包括構思設計、技術選型、架構、開發、測試、交互、運維、升級等多方面。雲原生最早是從容器、編排調度延展到不同領域,目前已經涵蓋整個軟件生命週期。架構設計、微服務、架構理念、具體產品形態、交互、運維等以往可能通過傳統IT構建,而今天通過互聯網架構構建,提出了許多新方法與實現。因此Service Mesh等許多新技術也逐漸流行起來。
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2.K8S成為雲原生時代的基礎設施

過去使用雲的基本能力或者企業IT架構需要管理很多基礎組件,如異構計算能力、網絡、存儲等。容器K8S向下封裝基礎設施IaaS層,屏蔽底層架構差異性,雲邊端一體化管理,形成新界面。K8S向上支撐不同工作負載,從微服務、Web應用到AI、大數據、基因計算、區塊鏈、邊緣計算、IoT等。K8S大幅提高了企業數字化轉型的效率。
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3.雲原生形成三個標準

容器化:建立了IT領域核心的應用基本單元的構建、分發、運行、交互的標準化,可以一次構建多處運行。
容器編排:形成了資源編排、任務調度的標準。幾乎可以管理所有的工作負載,可以構建完整的IT服務。
雲原生操作系統:雲原生向不同應用負載的架構治理方向發展。同時橫向發展,覆蓋軟件的生命週期,通過更現代化的方式治理IT架構。雲原生形成了架構現代化演進的標準。K8S等管理體系如同操作系統一樣形成了統一界面,可以在其上安裝不同的工作、應用負載,為應用架構的現代化演進提供了發展方向,逐漸形成了多種新技術。
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4.雲原生技術正被廣泛接受

雲原生的理念和實踐,以史無前例的速度帶動企業對
雲計算的接受度:第一,雲原生的優勢和雲的傳統優勢如規模、穩定性和彈性完美結合,為企業提供了更好的產品和服務,同時降低了上雲成本。第二,雲原生技術基於開放的技術標準,極大改變了用戶心智和對雲廠商的信任關係,促進了企業對新技術和上雲的接受度,成為雲和客戶交互的新界面。第三,雲原生是應用研發和運維最佳實踐的組合(如容器化、持續集成、交付等),正在重塑整個軟件生命週期、幫助企業快速釋放技術紅利、加速企業數字化升級。
雲原生技術正快速被接收和應用:Forrester預計2022年,全球75%以上組織將在生產中運行容器技術(當前超30%)。中國雲原生技術快速發展,CNCF調研顯示,雲原生技術在中國被更廣泛接受,除互聯網等新興企業,還覆蓋很多傳統行業如製造業。
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三、阿里云云原生產品

阿里雲是中國最早、最大的雲計算服務提供商,現有200+款雲產品,是國內最豐富的雲原生產品家族。IT架構的一個應用的全生命週期幾乎都可以在阿里雲找到支撐產品。
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阿里雲多年來在開源領域投入巨大並得到了一定成果。下圖所示為阿里在雲原生領域的一些投入與貢獻,幾乎所有版塊都有所投入與佈局,做出了一定貢獻。
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1. 阿里&微軟——開放應用標準模型

該模型期望在雲原生領域實現應用交付標準化。一家公司的IT體系中有許多不同角色、環境、基礎設施。N個環境,N份部署文件在不同環境之間頻繁進行組合,與運維人員溝通,流程複雜,失敗率高。將該種複雜架構平滑地部署到不同環境當中面臨開發與運維的巨大投入。主要原因是沒有統一標準將環境、基礎設施、應用之間的關係描述清楚。
雲原生重塑軟件生命週期是通過容器K8S,K8S在基礎設施層面提供了良好抽象。因此該開放應用模型在以應用為中心的交互層做了向上的抽象。開發人員只需要描述應用組件、依賴與架構。運維人員定義應用運維配置和運行時參數。平臺層通過K8S拉通異構環境,執行OAM應用描述。該模型可將應用平滑交付到不同環境,在不同基礎設施上做到一鍵安裝。並且省去了過去重複冗餘的工作,用更少人力進行優化,大幅提升企業的IT效率。期望用戶能在雲上體驗到智能手機APP的“一鍵安裝、多處運行”。
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2.雲原生應用平臺產品家族

雲平臺分為以下3層。
函數FaaS:以函數為界面,基於事件的響應式編程模型,帶來數倍的研發運維效率提升。
應用PaaS:以應用為界面,與雲平臺交互,全生命週期託管,增加彈性能力和高可用性,診斷維護智能化,提供降本增效的能力。
容器PaaS:以容器為界面,作為雲原生的基石將應用與運行環境解耦,提供運維底座和新交互方式。
雲平臺同時提供了許多中間件、組件類產品,如完整的消息隊列產品家族,以及其他中間件如服務網格、應用配置、事務服務、微服務引擎MSB、雲服務總線CSB。另外提供了許多應用工具、開源框架產品。以上產品提供了一站式基礎中間件服務,組合選擇使用,能增加靈活度、完整度和豐富性,加速企業數字化轉型。雲平臺服務邊界不斷上移是雲計算行業 的新態勢。
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3. 容器服務產品

容器服務產品大圖:在開源K8S基礎之上提供了大量專業的企業級特性包括安全/合規能力、可觀測性、彈性、多雲/混合雲、服務網格、安全沙箱等。並且能夠很好地實現基礎軟件的自動升級,快速修復問題。容器服務向上對多個場景集成,包括微服務、有狀態應用、大數據、智能應用、創新應用。同時對多雲/混合雲管理擴展邊界,做雲邊端一體化統一管理。
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容器服務提供多種解決方案:如下圖所示,容器服務助力企業向基礎設施雲化(向下封裝)和應用架構現代化發展。
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容器服務覆蓋全球:目前容器服務覆蓋全球20+個可用區域。ACK Gartner 競爭格局國內唯一入選,Forrester報告國內排名第一,全球第三。
國內最大的容器客戶群:阿里雲有近萬家容器企業客戶,部分企業如下圖所示。
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4. 中間件

中間件&aPaaS的業務價值:雲原生中間件幫助企業重塑IT價值鏈。阿里雲做了許多開源建設,希望以優勢開源產品形成行業標準,引領趨勢,服務開發者。雲原生中間件產品能夠形成高SLA、低成本、開放、標準、穩定等核心競爭力和客戶價值。以雲原生中間件為核心的PaaS重塑IT構建、交付和運行三大價值鏈,提升企業生產力。希望以開源開放、技術優勢和低引入成本,幫助企業實現全面技術升級,充分享受阿里雲價值。可見,中間件&aPaaS助力企業向核心技術互聯網化發展。
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傳統IT與互聯網IT區別:如下圖所示。
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互聯網技術架構優勢:互聯網建設IT的思維催生了互聯網技術架構,其優勢如下圖所示,第一,互聯網技術架構是分佈式體系,具備強大的可擴展微服務能力,具有高可用屬性與運維自動化能力。
第二,業務可擴展性。基於微服務的業務中臺架構設計,能將業務基礎服務原子化。上層業務單元可靈活組裝底層原子服務,快速適應市場需求。對業務的創新迭代有強大的助力作用。
第三,互聯網技術架構兼容開源開放標準。因此,雲原生時代,中間件體系升級為雲原生中間件以適應行業變化。
第四,互聯網技術架構開發效率敏捷。開發迭代週期短,響應速度快。其服務化設計,高內聚、低耦合、可共享、可重用。並且灰度發佈、交互體驗都更加敏捷。
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核心技術互聯網化-EDAS:EDAS是面向微服務架構的應用PaaS平臺,提供多樣的應用發佈管理機制,包括微服務管理、應用生命週期、高可用運維和監控診斷。EDAS支持包括Spring Cloud、Dubbo等多種輕量級微服務架構。並實現了應用監控、應用診斷、應用運維等與智能化結合的先進能力。
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核心技術互聯網化-世界一流消息中間件:消息中間件是一個擁有完備產品體系的產品家族。阿里雲構建低延遲、高併發、高可用、高可靠,可製成萬億級數據洪峰的分佈式消息中間件。並且經過阿里巴巴交易中心核心鏈路反覆打磨和十年的雙11嚴苛考驗。
阿里消息中間件生態豐富,包括RocketMQ、Topic模型、低延遲、高吞吐、融合Kafka開源生態、多協議支持、多場景支持等。其次,消息中間件實現多維管理,包括全鏈路消息軌跡、無縫遷移能力。另外,消息中間件服務健壯性、性能優越。
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中間件&aPaaS解決方案:基於上述微服務、分佈式技術體系,向上提供了業務中臺解決方案。阿里結合多年中臺儲備的能力,構建了從諮詢到最佳實踐,到標準、實施,到輕量化產品的一整套解決方案,助力企業全面數字化轉型。再向上提供了IT體系的高可用解決方案,包括應用高可用、應用間關係治理、地域級容災級方案,實現了異地多活、跨區域高可用。面對企業不同的IT架構、不同階段的系統、不同組件的集成訴求,構建了集成能力,提供了企業IT集成方案。
阿里中間件產品正幫助諸多領先企業進行數字化轉型與互聯網技術升級。
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5. 函數計算

介紹:阿里雲對Serverless的理解分為兩部分。一部分是架構思想和治理理念,即BaaS化。意味著軟件架構可以做到全託管、免運維、極致彈性、無偏容量、按需申請、按用付費,可以在降低成本的同時大幅度提升IT效率。
另一部分是FaaS化,FaaS是Serverless一種較為核心的形態。FaaS基於函數響應式編程模型。例如將一段代碼上傳到雲上,無事件觸發時代碼不運行,事件觸後時代碼才運行,處理事件後銷燬,只在處理事件的週期內產生費用。並且開發者無需考慮運維、搭建等問題,只需要編寫、上傳代碼即可。函數響應式驅動編程模型需要大量事件集成,需要在底層進行從開發到運維的全託管、自動化的全鏈路打通,使用戶專注於業務邏輯開發,無需關注基礎設施。
Serverless支持豐富的編程語言,也支持自定義語言。
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事件驅動連接雲端服務:函數計算Serverless是基於事件驅動的編程模型,因此事件源的豐富度十分關鍵。如下圖所示,阿里雲在雲上打通了大量產品,對象存儲、API網關等。豐富的事件源簡化了編程模型,編寫少量代碼即可串聯多個服務,實現複雜功能。
函數式編程模型通過代碼片段與雲平臺進行交互,代碼與雲之間形成了服務界面,大幅提高了企業IT構建的效率。
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場景示例:非常豐富的場景可以通過函數計算來實現,例如Web應用,IoT/API後端服務,大規模圖片、文檔、音視頻處理,大規模消息處理,AI推理,日誌流式處理。只要某場景能夠抽象為事件驅動的模型,提供滿足其特性的服務,都可以通過函數計算實現。
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國內最大FaaS企業客戶群:阿里雲擁有國內最大的FaaS企業客戶群,並且發展迅速。部分客戶群如下圖所示。相信FaaS與Serverless理念會在未來成為核心的編程方法。
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四、阿里全站上雲

1. 阿里全站上雲目標

從Cloud Hosting到Cloud Native方式做全面上雲,從自由、定製的技術體系走向通用、開放、公共的技術體系。
沉澱加強雲面向企業技術體系服務的能力,闡述阿里雲是最佳實踐加持的雲。
2019實現了核心系統100%上雲,希望2019、2020兩年完成主體上雲。因此2020年需要實現大量技術向公共雲產品的切換。業務系統要全面運行在公共雲上,需要大量技術的切換與升級。
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2.阿里全站上雲方案

Cloud Hosting方案:阿里從2011年開始實施容器化,2016年實現全面容器化, 2017年實現統一調度,2018年實現全面混部(大幅降低成本,利用率提升30%)。
2014年開始嘗試藉助雲資源來彈性支撐雙11,在2015年開始使用雲資源支撐雙11 50%+流量,三年雙11大促每萬筆交易成本下降超過80%。
現在的Cloud Hosting和之前彈性場最大的不同在於:常態化、更多場景(含大數據、搜索、廣告等業務)。
Cloud Native方案:雲上對應領城有相關產品的,默認向公共雲產品遷移,可升級和擴展。
雲上對應領域無相關產品的,判斷內部技術是否要做成公共雲產品,若不需要則以Cloud Hosting方式部署該系統。

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