“未來的軟件一定是生長於雲上的”這是雲原生理念的最核心假設。而所謂“雲原生”，實際上就是在定義一條能夠讓應用最大程度利用雲的能力、發揮雲的價值的最佳路徑。在這條路徑上，脫離了“應用”這個載體，“雲原生”就無從談起；容器技術，則是將這個理念落地、將軟件交付的革命持續進行下去的重要手段之一。
雲原生技術發展簡史
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2004 年— 2007 年，Google 已在內部大規模地使用像 Cgroups 這樣的容器技術；
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2008 年，Google 將 Cgroups 合併進入了 Linux 內核主幹；
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2013 年，Docker 項目正式發佈；
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2014 年，Kubernetes 項目也正式發佈。這樣的原因也非常容易理解，因爲有了容器和 Docker 之後，就需要有一種方式去幫助大家方便、快速、優雅地管理這些容器，這就是 Kubernetes 項目的初衷。在 Google 和 Redhat 發佈了 Kubernetes 之後，這個項目的發展速度非常之快；
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2015 年，由Google、Redhat 以及微軟等大型雲計算廠商以及一些開源公司共同牽頭成立了 CNCF 雲原生基金會。CNCF 成立之初，就有 22 個創始會員，而且 Kubernetes 也成爲了 CNCF 託管的第一個開源項目。在這之後，CNCF 的發展速度非常迅猛；
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2017 年，CNCF 達到 170 個成員和 14 個基金項目；
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2018 年，CNCF 成立三週年有了 195 個成員，19 個基金會項目和 11 個孵化項目，如此之快的發展速度在整個雲計算領域都是非常罕見的。
雲原生技術生態現狀
因此，如今我們所討論的雲原生技術生態是一個龐大的技術集合。CNCF 有一張雲原生全景圖，在這個全景圖裏已經有 200 多個項目和產品了，這些項目和產品也都是和 CNCF 的觀點所契合的。所以，如果以這張全景圖作爲背景，加以思考就會發現，我們今天所討論的雲原生其實主要談論了以下幾點：
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雲原生基金會 —— CNCF；
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雲原生技術社區，比如像 CNCF 目前正式託管的 20 多個項目共同構成了現代雲計算生態的基石，其中像 Kubernetes 這樣的項目已經成爲了世界第四活躍的開源項目；
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除了前面兩點之外，現在全球各大公有云廠商都已經支持了 Kubernetes。此外，還有 100 多家技術創業公司也在持續地進行投入。現在阿里巴巴也在談全面上雲，而且上雲就要上雲原生，這也是各大技術公司擁抱雲原生的一個例子。
我們正處於時代的關鍵節點
2019 年正是雲原生時代的關鍵節點，爲什麼這麼說？我們這裏就爲大家簡單梳理一下。
從 2013 年 Docker 項目發佈開始說起，Docker 項目的發佈使得全操作系統語義的沙盒技術唾手可得，使得用戶能夠更好地、更完整地打包自己的應用，使得開發者可以輕而易舉的獲得了一個應用的最小可運行單位，而不需要依賴任何 PaaS 能力。這對經典 PaaS 產業其實是一個“降維打擊”。
2014 年的時候，Kubernetes 項目發佈，其意義在於 Google 將內部的 Borg/Omega 系統思想借助開源社區實現了“重生”，並且提出了“容器設計模式”的思想。而 Google 之所以選擇間接開源 Kubernetes 而不是直接開源 Borg 項目，其實背後的原因也比較容易理解：Borg/Omega 這樣的系統太複雜了，是沒辦法提供給 Google 之外的人使用，但是 Borg/Omega 這樣的設計思想卻可以藉助 Kubernetes 讓大家接觸到，這也是開源 Kubernetes 的重要背景。
這樣到了 2015 年到 2016 年，就到了容器編排“三國爭霸”的時代，當時 Docker、Swarm、Mesos、Kubernetes 都在容器編排領域展開角逐，他們競爭的原因其實也比較容易理解， 那就是 Docker 或者容器本身的價值雖然大，但是如果想要讓其產生商業價值或者說對雲的價值，那麼就一定需要在編排上面佔據一個有利的位置。
Swarm 和 Mesos 的特點，那就是各自只在生態和技術方面比較強，其中，Swarm 更偏向於生態，而 Mesos 技術更強一些。相比之下， Kubernetes 則兼具了兩者優勢，最終在 2017 年“三國爭霸”的局面中得以勝出，成爲了當時直到現在的容器編排標準。這一過程的代表性事件就是 Docker 公司宣佈在覈心產品中內置了 Kubernetes 服務，並且 Swarm 項目逐漸停止維護。
到了 2018 年的時候，雲原生技術理念開始逐漸萌芽，這是因爲此時 Kubernetes 以及容器都成爲了雲廠商的既定標準，以“雲”爲核心的軟件研發思想逐步形成。
而到了 2019 年，情況似乎又將發生一些變化。
什麼是“雲原生”？雲原生該怎麼落地？
雲原生的定義
很多人都會問“到底什麼是雲原生？”
實際上，雲原生是一條最佳路徑或者最佳實踐。更詳細的說，雲原生爲用戶指定了一條低心智負擔的、敏捷的、能夠以可擴展、可複製的方式最大化地利用雲的能力、發揮雲的價值的最佳路徑。
因此，雲原生其實是一套指導進行軟件架構設計的思想。按照這樣的思想而設計出來的軟件：首先，天然就“生在雲上，長在雲上”；其次，能夠最大化地發揮雲的能力，使得我們開發的軟件和“雲”能夠天然地集成在一起，發揮出“雲”的最大價值。
所以，雲原生的最大價值和願景，就是認爲未來的軟件，會從誕生起就生長在雲上，並且遵循一種新的軟件開發、發佈和運維模式，從而使得軟件能夠最大化地發揮雲的能力。說到了這裏，大家可以思考一下爲什麼容器技術具有革命性？
其實，容器技術和集裝箱技術的革命性非常類似，即：容器技術使得應用具有了一種“自包含”的定義方式。所以，這樣的應用才能以敏捷的、以可擴展可複製的方式發佈在雲上，發揮出雲的能力。這也就是容器技術對雲發揮出的革命性影響所在，所以說，容器技術正是雲原生技術的核心底盤。
雲原生的技術範疇
雲原生的技術範疇包括了以下幾個方面：
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第一部分是雲應用定義與開發流程。這包括應用定義與鏡像製作、配置 CI/CD、消息和 Streaming 以及數據庫等。
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第二部分是雲應用的編排與管理流程。這也是 Kubernetes 比較關注的一部分，包括了應用編排與調度、服務發現治理、遠程調用、API 網關以及 Service Mesh。
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第三部分是監控與可觀測性。這部分所強調的是雲上應用如何進行監控、日誌收集、Tracing 以及在雲上如何實現破壞性測試，也就是混沌工程的概念。
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第四部分就是雲原生的底層技術，比如容器運行時、雲原生存儲技術、雲原生網絡技術等。
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第五部分是雲原生工具集，在前面的這些核心技術點之上，還有很多配套的生態或者周邊的工具需要使用，比如流程自動化與配置管理、容器鏡像倉庫、雲原生安全技術以及雲端密碼管理等。
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最後則是 Serverless。Serverless 是一種 PaaS 的特殊形態，它定義了一種更爲“極端抽象”的應用編寫方式，包含了 FaaS 和 BaaS 這樣的概念。而無論是 FaaS 還是 BaaS，其最爲典型的特點就是按實際使用計費（Pay as you go），因此 Serverless 計費也是重要的知識和概念。
雲原生思想的兩個理論
在瞭解完雲原生的技術範疇之後你就會發現，其所包含的技術內容還是很多的，但是這些內容的技術本質卻是類似的。雲原生技術的本質是兩個理論基礎。
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第一個理論基礎是：不可變基礎設施。這一點目前是通過容器鏡像來實現的，其含義就是應用的基礎設施應該是不可變的，是一個自包含、自描述可以完全在不同環境中遷移的東西；
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第二個理論基礎就是：雲應用編排理論。當前的實現方式就是 Google 所提出來的“容器設計模式”，這也是 Kubernetes 部分文章中所需主要講述的內容。
基礎設施向雲演進的過程
首先爲大家介紹一下“不可變基礎設施”的概念。其實，應用所依賴的基礎設施也在經歷一個向雲演進的過程，舉例而言，對於傳統的應用基礎設施而言，其實往往是可變的。
大家可能經常會幹這樣一件事情，比如需要發佈或者更新一個軟件，那麼流程大致是這樣的，先通過 SSH 連到服務器，然後手動升級或者降級軟件包，逐個調整服務器上的配置文件，並且將新代碼直接都部署到現有服務器上。因此，這套基礎設施會不斷地被調整和修改。
但是在雲上，對“雲”友好的應用基礎設施是不可變的。
這種場景下的上述更新過程會這麼做：一旦應用部署完成之後，那麼這套應用基礎設施就不會再修改了。如果需要更新，那麼需要現更改公共鏡像來構建新服務直接替換舊服務。而我們之所以能夠實現直接替換，就是因爲容器提供了自包含的環境（包含應用運行所需的所有依賴）。所以對於應用而言，完全不需要關心容器發生了什麼變化，只需要把容器鏡像本身修改掉就可以了。因此，對於雲友好的基礎設施是隨時可以替換和更換的，這就是因爲容器具有敏捷和一致性的能力，也就是雲時代的應用基礎設施。
所以，總結而言，雲時代的基礎設施就像是可以替代的“牲口”，可以隨時替換；而傳統的基礎設施則是獨一無二的“寵物”，需要細心呵護，這就體現出了雲時代不可變基礎設施的優點。
基礎設施向雲演進的意義
所以，像這樣的基礎設施向“不可變”演進的過程，爲我們提供了兩個非常重要的優點。
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基礎設施的一致性和可靠性。同樣一個鏡像，無論是在美國打開，在中國打開，還是在印度打開都是一樣的。並且其中的 OS 環境對於應用而言都是一致的。而對於應用而言，它就不需要關心容器跑在哪裏，這就是基礎設施一致性非常重要的一個特徵。
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這樣的鏡像本身就是自包含的，其包含了應用運行所需要的所有依賴，因此也可以漂移到雲上的任何一個位置。
此外，雲原生的基礎設施還提供了簡單、可預測的部署和運維能力。由於現在有了鏡像，應用還是自描述的，通過鏡像運行起來的整個容器其實可以像 Kubernetes 的 Operator 技術一樣將其做成自運維的，所以整個應用本身都是自包含的行爲，使得其能夠遷移到雲上任何一個位置。這也使得整個流程的自動化變得非常容易。
應用本身也可以更好地擴容，從 1 個實例變成 100 個實例，進而變成 1 萬個實例，這個過程對於容器化後的應用沒有任何特殊的。最後，我們這時也能夠通過不可變的基礎設施來地快速周圍的管控系統和支撐組件。因爲，這些組件本身也是容器化的，是符合不可變基礎設施這樣一套理論的組件。
以上就是不可變基礎設施爲用戶帶來的最大的優點。
2019 年——雲原生技術普及元年
爲什麼說 2019 年很可能是一個關鍵節點呢？我們認爲 2019 年是雲原生技術的普及元年。
首先大家可以看到，在 2019 年，阿里巴巴宣佈要全面上雲，而且“上雲就要上雲原生”。我們還可以看到，以“雲”爲核心的軟件研發思想，正逐步成爲所有開發者的默認選項。像 Kubernetes 等雲原生技術正在成爲技術人員的必修課，大量的工作崗位正在涌現出來。
這種背景下，“會 Kubernetes”已經遠遠不夠了，“懂 Kubernetes”、“會雲原生架構”的重要性正日益凸顯出來。 從 2019 年開始，雲原生技術將會大規模普及，這也是爲什麼大家都要在這個時間點上學習和投資雲原生技術的重要原因。
預備知識
大家可能存在這樣的疑惑：想要學習雲原生基礎知識之前需要哪些預備知識呢？其實大致需要三部分預備知識：
- Linux 操作系統知識：主要是一些通識性的基礎，最好具有一定的在 Linux 下開發的經驗；
- 計算機和程序設計的基礎：這一點到入門工程師或者高年級本科生水平就足夠了；
- 容器的使用基礎：希望大傢俱有容器的簡單使用經驗，比如 docker run 以及 docker build 等，最好有一定 Docker 化應用開發的經驗。
本文轉載自微信公衆號阿里巴巴雲原生。