在著名的《集裝箱改變世界》當中，我們能看到集裝箱的發(fā)明對于二十世紀全球化的巨大推動作用。集裝箱，這一看起來并無多少技術(shù)含量的發(fā)明，卻因為進行標準化和系統(tǒng)化運輸?shù)膭?chuàng)新徹底改變了全球的貨物貿(mào)易體系。

如今在IT領(lǐng)域，云計算的出現(xiàn)和發(fā)展相當于一次數(shù)字世界的“全球化”大發(fā)現(xiàn)，而云原生就相當于一次“集裝箱式”的創(chuàng)新變革。

如果把互聯(lián)網(wǎng)看作是數(shù)字世界里的貿(mào)易航線，那么應(yīng)用軟件和其中的數(shù)據(jù)就是穿行在航線上的船只和貨物。在傳統(tǒng)的IT架構(gòu)當中，最小的貨運單位就是船只（單體應(yīng)用），不同的企業(yè)都有自家的船只，因此每個船只上都要配備全套的IT基礎(chǔ)設(shè)施（計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)等），船只要根據(jù)業(yè)務(wù)軟件的規(guī)模提前規(guī)劃，如果遇到業(yè)務(wù)增長，就只能在船上增補硬件設(shè)備，但業(yè)務(wù)下降，這些設(shè)備也只能閑置吃灰。

而云計算的出現(xiàn)，相當于是成立了幾家大型貨運公司，推出了一些超大型的標準化船只，其他企業(yè)可以選擇把一部分貨物交給這些貨運公司去托運，甚至直接租用貨運公司的船只去運貨，這就涉及到云計算幾種不同的服務(wù)提供方式。

伴隨著云計算這種“集中式貨運”的出現(xiàn)，一種適應(yīng)云計算架構(gòu)特點的應(yīng)用開發(fā)技術(shù)和運維管理方式也出現(xiàn)了，那就是云原生。云原生的一個核心技術(shù)就是容器（Container），而容器的創(chuàng)新之處就非常類似于集裝箱的創(chuàng)新。正如物理世界貨運的最小單元從船只變成了集裝箱，在云計算中，軟件的最小單元不再是主機箱或者虛擬機，而是一個個容器。

正是隨著云計算服務(wù)和容器化技術(shù)的發(fā)展下，越來越多的軟件開發(fā)者和IT運維管理人員開始改變過去獨立開發(fā)運行的傳統(tǒng)模式，從而提出一套基于云計算特點的新的軟件應(yīng)用開發(fā)架構(gòu)和模式，從而誕生了云原生的概念。

云有“原生”初長成

提及云原生，就必然要提到云計算。眾所周知，按照云計算的服務(wù)提供方式，可以分為基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(IaaS)、平臺即服務(wù)(PaaS)、軟件即服務(wù)(SaaS)三層。從IaaS到PaaS，再到SaaS，意味著云平臺提供的工具和服務(wù)越來越多，購買云服務(wù)的企業(yè)所要做的開發(fā)相關(guān)的任務(wù)就越來越少，這一趨勢為云原生的出現(xiàn)提供了技術(shù)基礎(chǔ)和方向指引。

（來源：CNCF基金會）

企業(yè)業(yè)務(wù)要想真正的云化，不僅要在基礎(chǔ)設(shè)施和平臺層面實現(xiàn)，而且應(yīng)用本身也應(yīng)該基于云的特點進行開發(fā)，從架構(gòu)設(shè)計、開發(fā)方式、部署維護等各個階段和方面重新設(shè)計，構(gòu)建真正應(yīng)“云”而生的“云原生應(yīng)用”。

根據(jù)行業(yè)內(nèi)的說法，云原生（Cloud-Native）概念的提出有幾個版本，公認的是由Pivotal公司CTO Matt Stine在2013年首次提出。當然，這一概念被提出來是沒有定義的，只是一系列技術(shù)的集合。

比如在2010年，WSO2公司CTO Paul Fremantle在博客里也提到“Cloud Native”的概念，不過他給出的相關(guān)解釋包含了分布式、多租戶、按需收費、彈性可伸縮這些特點，但這些主要是云計算服務(wù)的普遍特性，還不夠細化。

對于云原生概念，Matt Stine在2015年發(fā)表的《遷移到云原生應(yīng)用架構(gòu)》的一書中列舉出以下技術(shù)和特點：十二因素，微服務(wù)，子服務(wù)敏捷基礎(chǔ)設(shè)施，基于API的協(xié)作，反脆弱性。

后面，這家公司的另外一位技術(shù)大牛Kevin Hoffman 在《Beyond the 12 factor App》一書，基于原十二要素新增了三個新要素，即云原生十五要素。

對于應(yīng)用開發(fā)領(lǐng)域的從業(yè)者，這些要素想必都非常熟悉，相當于是一份SaaS應(yīng)用的最佳實踐標準，可以適用于任何語言開發(fā)的后端應(yīng)用服務(wù)，將開發(fā)流程自動化和標準化，降低開發(fā)者的學習成本。

到2017年，Matt Stine再次將云原生架構(gòu)歸納為模塊化、可觀察、可部署、可測試、可替換、可處理6特質(zhì)；而Pivotal官網(wǎng)則給出了云原生的最新定義，概括為4個要點：容器、微服務(wù)、DevOps、持續(xù)交付。

另外一個比較正式的云原生定義是由云原生計算基金會（CNCF）提出的。在2015年，CNCF成立之初，這一組織將云原生定義為包括：容器化封裝、自動化管理、面向微服務(wù)；到2018年，CNCF又把服務(wù)網(wǎng)格（Service Mesh）和聲明式API給加到云原生的定義中來。

從云原生的多個定義來看，這一概念在不斷完善和更新，不同組織和企業(yè)對于云原生的側(cè)重點也有所不同。根據(jù)行業(yè)專家的總結(jié)，現(xiàn)在我們已經(jīng)能夠看到云原生的一個全貌特征：

（圖源：王銀利《云原生體系下的技海浮沉與理論探索》）

因此，整體來說，云原生是一套在云端構(gòu)建和運行軟件應(yīng)用的方法，可以歸結(jié)為一套技術(shù)方法論。“云原生”的“Cloud”，代表了軟件應(yīng)用是放在云端而非傳統(tǒng)的IT設(shè)備中，而“Native”則代表軟件應(yīng)用從一開始設(shè)計，就是根據(jù)云的環(huán)境，采用云端的技術(shù)，充分利用云平臺的彈性伸縮和分布式特點，最終在云端高效、穩(wěn)定、安全運行。

從本質(zhì)上來說，云原生是架構(gòu)根植于云，基于云上開發(fā)、部署、維護的一套技術(shù)方法體系。

點開云原生的“技能樹”

根據(jù)以上云原生概念的共性，我們主要拆解下容器化、微服務(wù)、持續(xù)交付，DevOps這些涉及云技術(shù)和運維管理方法的主要特征。

首先來介紹代表性的容器技術(shù)。最初，一個軟件應(yīng)用都是放在物理主機上的，管理起來非常不方便，后面出現(xiàn)了虛擬化技術(shù)，可以通過服務(wù)器資源共享的方式，按需構(gòu)建應(yīng)用實例，但是虛擬化構(gòu)建出的虛擬機仍然是一個完整操作系統(tǒng)，雖然比物理機更靈活，但仍然資源浪費的情況。那么，容器技術(shù)，就如同IT開發(fā)當中的集裝箱，采用更小單元徹底將一個應(yīng)用的資源打包在不同的容器里，從而可以適應(yīng)各種應(yīng)用的運行環(huán)境。

從2004年開始，谷歌就在內(nèi)部大規(guī)模使用Cgroups等的OS虛擬化技術(shù)，2008年，谷歌推出的LXC（Linux Container）項目具備了Linux容器的雛型。2013年，Docker橫空出世，讓Linux容器技術(shù)快速席卷開發(fā)界。Docker的成功，也讓構(gòu)建應(yīng)用的最小單元變成了容器，而容器是微服務(wù)的最佳載體。

微服務(wù)就是一種跟單體應(yīng)用相對應(yīng)的新的應(yīng)用架構(gòu)，是應(yīng)用服務(wù)單元的小型化和微型化。有個比喻非常貼切，單體應(yīng)用就是一個大茶壺里煮很多餃子，現(xiàn)在變成一個小茶壺里煮一個餃子，但是擁有很多個茶壺。微服務(wù)就是要將應(yīng)用的顆粒度做到最小，使之獨立承擔對外服務(wù)的職責。微服務(wù)的理念是隨著軟件系統(tǒng)的復(fù)雜度上升，需要投入的人力和時間資源越來越多，但卻需要及時交付而出現(xiàn)的。

DevOps，是Development+Operations的組合詞，也就是開發(fā)和運維的合體，當然也包含測試。DevOps是一種敏捷開發(fā)思維和IT組織的溝通方法，可以促進開發(fā)、技術(shù)運營和質(zhì)量保障部門之間的溝通、協(xié)作和整合，從而提高軟件和服務(wù)的交付效率。反映在云原生上面，就是提高持續(xù)交付的能力。

云原生的持續(xù)交付，要做到不誤時開發(fā)，不停機更新，小步快跑，要求開發(fā)版本和穩(wěn)定版本并存，其實需要很多流程和工具支撐。對于廣大用戶來說，現(xiàn)在一個最直觀的感受就是很多巨型應(yīng)用可以做到幾乎在悄無聲息見就完成更新，根本不用再一次次進行應(yīng)用的下載和安裝，而這就要歸功于云原生的這些能力。

在軟件開發(fā)領(lǐng)域，曾經(jīng)有一個“不可能三角”的說法，也就是功能復(fù)雜程度、交付周期和可靠性這三者無法同時實現(xiàn)，但基于以上云原生的技術(shù)和管理方法，相當于解決了這一的一個開發(fā)難題，從而幫助企業(yè)提升應(yīng)用開發(fā)效率，實現(xiàn)業(yè)務(wù)創(chuàng)新。

云原生的能力將造成這樣一個結(jié)果，那就是讓一個應(yīng)用的底座變得越來越復(fù)雜，數(shù)據(jù)處理也越來越自動化，而應(yīng)用的業(yè)務(wù)層面則越來越輕，越來越簡單化。對于大眾用戶來說，就是應(yīng)用的更新、功能的使用越來越便捷和“聰明”。

云原生“江湖”

云原生是順應(yīng)云計算時代的應(yīng)用開發(fā)特點而產(chǎn)生的一種技術(shù)理念，因此在云原生概念一直沒有明確的定義，而只有不同組織的不同的解釋。相伴而生的就是云原生技術(shù)的演化和廠商的紛爭。

現(xiàn)在一提到云原生，基本就會提及Docker和Kubernetes（簡稱K8s）。那么，這兩者到底是怎樣的關(guān)系呢？

簡單來說，Docker是目前最成功的容器工具，K8s是目前最流行的容器編排工具。所謂“編排”，源自音樂指揮家對不同樂器演奏的協(xié)調(diào)，那么用在云原生這里，就是對包含應(yīng)用程序的容器的協(xié)同關(guān)系管理。

最初，Google已經(jīng)在容器技術(shù)上有了十多年的積累，只不過，Google的做法是秘而不宣，把基礎(chǔ)設(shè)施的復(fù)雜性都留在內(nèi)部，只給開發(fā)者和用戶提供最簡單的操作工具就行。但是2013年開源容器工具Docker一經(jīng)推出就大受歡迎，很快就成為事實上的容器標準，這嚴重刺激了Google。因此，Google采用了“敵人的敵人就是朋友”的戰(zhàn)略，開始支持與Docker分道揚鑣的CoreOS，推出了K8s項目，并支持CoreOS提出的另一個開源容器引擎Rocket。

2014年，當Google發(fā)現(xiàn)CoreOS在容器生態(tài)領(lǐng)域?qū)嵲诓皇荄ocker的對手之后，決定換道超車，于當年宣布推出K8s容器集群編排工具，并在2014年6月7日將初始版本代碼提交到Github上完全開源。而此時的Docker公司也雄心勃勃，于年底在DockerCon上發(fā)布了自己研發(fā)的“Docker原生”容器集群管理項目Docker Swarm，并想與K8s一較高下。一場“容器編排”的戰(zhàn)爭打響。

（Kubernetes來自于希臘語，含義是舵手或領(lǐng)航員）

但Kubernetes憑借Google在容器集群管理系統(tǒng)Borg+Omega上的多年技術(shù)積累，很快橫掃Docker Swarm和其他容器編排工具。到2017年6月，據(jù)CNCF統(tǒng)計：K8S占據(jù)著77%的市場份額，到10月，Docker宣布支持K8s，這標志著容器編排的戰(zhàn)爭基本結(jié)束，最終以K8s的大獲全勝告終。

Docker被K8s成功收編，那最大的贏家就是2015年成立的云原生計算基金會（CNCF），當然還有全球的開發(fā)者。

CNCF是由Google 牽頭成立，隸屬于 Linux 基金會，初衷是圍繞云原生服務(wù)云計算，致力于培育和維護一個廠商中立的開源生態(tài)系統(tǒng)，維護和集成開源技術(shù)，支持編排容器化微服務(wù)架構(gòu)應(yīng)用，通過將最前沿的模式民主化，讓這些創(chuàng)新為大眾所用。

截至2020年4月，CNCF基金會共托管49個云原生項目，其中，Kubernetes是CNCF托管的第一個云原生開源項目。現(xiàn)在全球主流的科技企業(yè)和云計算廠商絕大部分都是CNCF會員，云廠商們把加入CNCF作為企業(yè)技術(shù)競爭力的宣傳點。

（CNCF全景圖）

可以說，云原生在今天的發(fā)展壯大，確實離不開CNCF這樣的中立組織所發(fā)揮的作用。假如說Docker一家獨大，就很容易提高容器技術(shù)的使用成本，如果K8s不在CNCF開源共享，開發(fā)者又可能要面臨“二選一”的麻煩。

值得注意的是，在2020年12月，K8s宣布棄用Docker，并非是簡單地對Docker的“卸磨殺驢”，而是對于容器編排的進一步優(yōu)化。因此，我們可以看到云原生的具體的技術(shù)工具還 演變進化當中。

到這里，我們應(yīng)該對云原生的前世今生有一個基本的印象。

總的來說，云原生沒有一個固定的概念定義，但卻有一個清晰的邏輯，那就是軟件應(yīng)用正在按照云原生的方式進行深度的云化，充分貼合云計算的彈性可擴展、敏捷、分布式、自動化的特點，因云而生，又應(yīng)云而行。

同時，云原生體系的技術(shù)也處在不斷的演化發(fā)展當中，目前正形成以容器及容器編排、微服務(wù)、敏捷基礎(chǔ)設(shè)施、DevOps、聲明式API等為特點的云原生應(yīng)用的技術(shù)方法論。在這些云原生技術(shù)的演進過程中，CNCF及其提供的開源項目和開發(fā)生態(tài)將發(fā)揮更加顯著的作用。

當然，盡管我們看到云原生有這樣那樣的好處，但是云原生從誕生到如今的破圈而紅并非是一蹴而就的，云原生本身的演化也經(jīng)歷一個從青澀到成熟的過程。但云原生的計算價值已經(jīng)落地生根，某種程度上成為了企業(yè)IT的大勢所趨，甚至必然選擇。