[完结20章]全新 云原生系统精讲与全流程落地实践教程

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一、什么是云原生？

云原生（Cloud Native）这个概念最早由Cloud Native Computing Foundation (CNCF) 提出，指的是一套技术和方法论，用于构建和运行在云环境中的应用程序。云原生应用通常具备以下特点：

微服务架构：将应用拆分成小型、独立的服务，每个服务负责单一功能。这种架构使得应用更加模块化，易于开发和维护。

容器化：使用Docker等容器技术，保证应用在任何环境下都能一致运行。容器化提高了应用的可移植性和可扩展性。

持续集成/持续部署（CI/CD）：自动化测试和部署流程，加快迭代速度。CI/CD流程确保了代码的快速交付和高质量。

弹性伸缩：根据负载自动调整资源分配，确保应用性能和成本效率。弹性伸缩使得应用能够应对流量波动，保持高可用性。

云原生的优势

云原生架构带来了许多显著的优势，使其成为现代应用开发的首选方案：

敏捷性与灵活性：云原生架构允许开发者快速响应市场变化，轻松添加或修改功能。这种敏捷性使得企业能够更快地推出新产品和服务，满足客户需求。

高可用性与容错性：通过分布式系统设计，即使部分组件失败，整个系统也能继续运行。这种高可用性和容错性确保了应用的稳定性和可靠性。

成本优化：按需使用资源，避免过度投资硬件，实现更高的成本效益比。云原生架构使得企业能够根据实际需求动态调整资源，降低运营成本。

安全性增强：内置的安全特性和最佳实践，帮助保护数据和应用免受威胁。云原生架构提供了多层次的安全防护机制，确保应用的安全性。

二、云原生后端核心技术详解

1. 容器化技术

容器化技术是云原生架构的基础，支持应用的打包、部署和运行。

Docker：

Docker 是最广泛使用的容器化工具，用于构建、运行和管理容器化应用。

示例：构建 Docker 镜像

# Dockerfile

FROM openjdk:11

COPY target/myapp.jar /app/myapp.jar

ENTRYPOINT ["java", "-jar", "/app/myapp.jar"]

2. 容器编排

容器编排用于管理和调度容器集群，确保服务的高可用性和可扩展性。

Kubernetes：

Kubernetes 是业界标准的容器编排平台，支持自动扩展、负载均衡和滚动更新。

Kubernetes 部署示例：

# deployment.yaml

apiVersion: apps/v1

kind: Deployment

metadata:

name: myapp

spec:

replicas: 3

selector:

matchLabels:

app: myapp

template:

metadata:

labels:

app: myapp

spec:

containers:

- name: myapp

image: myapp:latest

ports:

- containerPort: 8080

三、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。

四、云原生涉及的主要技术栈的展开介绍：

容器技术（如 Docker）：

Docker 是一种流行的容器化技术，它允许将应用程序及其所有依赖项（包括库、配置文件等）打包到一个独立的、可移植的容器中。

容器提供了隔离的运行环境，确保应用在不同的基础设施上运行时具有一致性。

优势包括快速部署、高效利用资源、易于迁移等。

容器编排（例如 Kubernetes）：

Kubernetes 是一个强大的容器编排平台，用于自动化管理容器化应用的部署、扩展、调度和自愈。

它可以根据资源需求和负载情况，自动分配容器到合适的节点上运行。

支持滚动更新、副本控制、服务发现等功能，提高了应用的可靠性和可扩展性。

微服务架构：

将大型应用拆分成多个小型、独立的服务，每个服务专注于完成特定的业务功能。

微服务之间通过轻量级的通信机制（如 HTTP API）进行交互。

优点是便于独立开发、部署和维护，能够更快地迭代和创新，提高系统的灵活性和容错性。

服务网格（像 Istio）：

Istio 为微服务架构提供了流量管理、策略控制、安全和监控功能。

可以实现智能的路由、负载均衡、故障注入等流量控制操作。

增强了服务之间通信的可见性和可控性，便于进行故障排查和性能优化。

声明式 API：

开发人员通过声明期望的资源状态（例如期望的部署配置、副本数量等），而不是通过一系列命令式的操作步骤来管理应用。

系统会自动处理将实际状态与声明的期望状态进行匹配和调整。

这种方式提高了配置的可重复性和可预测性。