Hello folks，我是 Luga，今天我們來聊一下云原生生態(tài)本質(zhì)之一—— 高效交付，即 “基于 Cloud Native 生態(tài)理念進行應(yīng)用程序軟件的高效交付” 。

國慶節(jié)前，我非常榮幸地獲得來自 Jakarta EE 中文社區(qū)組織發(fā)起者劉志杰老師的邀請，參與了一次 JakartaOne Livestream 活動，并進行了一次簡單而充實的技術(shù)分享。JakartaOne Livestream 是 Jakarta EE 工作組 面向開發(fā)人員及技術(shù)負責(zé)人的線上會議，主要關(guān)注企業(yè)級 Java 應(yīng)用云原生技術(shù)，探討 Jakarta EE 技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及未來趨勢。

與此，基于上次的技術(shù)交流以及最近的一些思考，簡單的談?wù)勛约簩Α癈loud Native”的“一丟”看法。

1.我們該如何看待 Cloud Native ？ 

其實，Cloud Native 概念雖然并不新鮮，已經(jīng)出現(xiàn)有一段歷史了，但卻在最近的幾年來引起了廣泛的討論和關(guān)注。

從本質(zhì)上講，Cloud Native 是一種構(gòu)建和運行應(yīng)用程序的方法論，旨在充分利用云計算的分布式計算優(yōu)勢。通過采用云原生的理念，開發(fā)人員可以更好地利用云平臺提供的彈性、可擴展性、彈性和靈活性。     

根據(jù)云原生計算基金會（CNCF）官方的定義，Cloud Native 技術(shù)使組織能夠在公共云、私有云和混合云環(huán)境中構(gòu)建和運行可擴展的應(yīng)用程序?，F(xiàn)代復(fù)雜應(yīng)用程序的生態(tài)系統(tǒng)需要持續(xù)創(chuàng)新和前所未有的響應(yīng)能力，因此，業(yè)務(wù)系統(tǒng)需要更具戰(zhàn)略性和高度靈活性。云原生的方法可以幫助企業(yè)變得更加敏捷，并滿足不斷增長的客戶期望。

通常而言，Cloud Native 技術(shù)利用容器、服務(wù)網(wǎng)格、微服務(wù)、不可變基礎(chǔ)設(shè)施和聲明式API等功能。通過使用這些功能，可以構(gòu)建具有彈性、可管理和可觀察性的松散耦合系統(tǒng)。容器化技術(shù)提供了輕量級和可移植的環(huán)境，使應(yīng)用程序可以在不同的云環(huán)境中部署和遷移。服務(wù)網(wǎng)格可以提供強大的服務(wù)間通信和治理能力，確保應(yīng)用程序的可靠性和安全性。微服務(wù)架構(gòu)使應(yīng)用程序可以根據(jù)需求進行模塊化和獨立部署，從而實現(xiàn)更高的靈活性和可擴展性。不可變基礎(chǔ)設(shè)施的概念強調(diào)使用自動化工具和流程來管理基礎(chǔ)設(shè)施的狀態(tài)，確保環(huán)境的一致性和可重復(fù)性。聲明式API使開發(fā)人員能夠通過聲明所需的狀態(tài)和配置，而不是編寫詳細的步驟和指令，從而簡化了應(yīng)用程序的部署和管理。

從本質(zhì)上來講，Cloud Native 方法使工程師能夠以最小的努力頻繁地進行高影響力的更改。通過使用 Cloud Native 技術(shù)，開發(fā)人員可以更快地推出新功能、快速響應(yīng)反饋和市場變化，并實現(xiàn)持續(xù)交付和持續(xù)部署的實踐。這種敏捷性和靈活性使組織能夠更好地適應(yīng)不斷變化的業(yè)務(wù)需求，并提供更高質(zhì)量的應(yīng)用程序和更好的用戶體驗。

2.當(dāng)某一項技術(shù)被定義為 Cloud Native 時，即意味著什么？

Cloud Native 應(yīng)用程序是以獨立的服務(wù)形式存在的，它們被打包為輕量級、獨立的容器。這些應(yīng)用程序具有便攜性，并且能夠高度擴展（輸入和輸出）。通過將應(yīng)用程序及其依賴項都包含在容器中（例如 Docker），Cloud Native 應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)了與基礎(chǔ)設(shè)施的隔離。這種隔離的好處在于容器化應(yīng)用程序可以在任何具備運行時引擎的環(huán)境中進行部署。在這里，需要特別注意的是，Kubernetes 作為容器編排工具，負責(zé)管理容器的生命周期。

Cloud Native 應(yīng)用程序的交付過程借助于持續(xù)集成和持續(xù)交付工具鏈的 DevOps 管道。這意味著應(yīng)用程序的開發(fā)、測試和部署過程高度自動化，并通過持續(xù)集成和持續(xù)交付的實踐，實現(xiàn)快速、可靠的交付。持續(xù)集成確保開發(fā)人員的代碼變更與主干代碼集成，并通過自動化的構(gòu)建和測試流程進行驗證。持續(xù)交付則將經(jīng)過測試的應(yīng)用程序交付給部署環(huán)境，以便進行進一步的集成測試和部署。

通過采用 Cloud Native 應(yīng)用程序的開發(fā)和交付方式，組織能夠更好地利用云計算的優(yōu)勢。Cloud Native 應(yīng)用程序的容器化使得應(yīng)用程序能夠在不同的環(huán)境中無縫運行，而不受底層基礎(chǔ)設(shè)施的限制。這種可移植性和可擴展性使得應(yīng)用程序的部署和擴容變得更加靈活和高效。同時，通過持續(xù)集成和持續(xù)交付的實踐，開發(fā)團隊能夠更快地推出新功能，快速響應(yīng)市場需求，并持續(xù)提供高質(zhì)量的應(yīng)用程序。

3.CNCF 及其家族成員看 Cloud Native 的發(fā)展

眾所周知，云原生計算基金會（CNCF）是由 Linux 基金會于 2015 年啟動的項目，旨在推動容器技術(shù)及其應(yīng)用的發(fā)展。它與 Kubernetes 一同創(chuàng)立，Kubernetes 是一個由 Google 貢獻給 Linux 基金會的開源容器編排平臺。自那時起，CNCF 成為許多最快發(fā)展的開源項目（如 Kubernetes、Prometheus 和 Envoy）的供應(yīng)商中立的托管機構(gòu)。

Kubernetes 等 CNCF 項目迅速被廣泛采用，并得到了廣泛的社區(qū)支持，使它們成為開源歷史上發(fā)展最快的項目之一。CNCF 社區(qū)匯集了全球最優(yōu)秀的開發(fā)人員、用戶和供應(yīng)商，同時還舉辦一些規(guī)模最大的開源開發(fā)者會議。

CNCF 在推動 Cloud Native 技術(shù)的發(fā)展方面發(fā)揮著重要作用。Cloud Native 技術(shù)包括容器化、微服務(wù)架構(gòu)、聲明式 API 和自動化管理等，它們提供了構(gòu)建和運行可擴展、彈性和高度可靠的應(yīng)用程序的方法。作為供應(yīng)商中立的組織，CNCF 致力于促進云原生技術(shù)的標準化和推廣，使更多的開發(fā)者和組織能夠受益于這些先進的技術(shù)。

其中，Kubernetes 作為 CNCF 的明星項目，成為了容器編排和集群管理的事實標準。它提供了豐富的功能和可擴展性，使得應(yīng)用程序的部署、擴展和管理變得更加簡單和高效。Kubernetes 的快速發(fā)展不僅得益于其強大的功能，還得益于 CNCF 社區(qū)的積極貢獻和支持。同時，Prometheus 作為一個強大的監(jiān)控和告警系統(tǒng)，以及 Envoy 作為一個高性能的邊緣和服務(wù)代理，也是 CNCF 項目中備受關(guān)注和廣泛應(yīng)用的技術(shù)。

4.從開發(fā)語言看 Cloud Native 的發(fā)展

當(dāng)從開發(fā)語言的角度看云原生的發(fā)展時，Go、Rust 和 Java 等編程語言都在不同程度上對 Cloud Native 應(yīng)用程序的構(gòu)建和交付提供了支持。

當(dāng)我們打開 CNCF 相關(guān)巨幅時，我們可以看到：

圍繞 Go、Rust 語言開發(fā)的組件套件幾乎占了絕大部分。為此，我們可以毫無夸張地說，Go 和 Rust 語言儼然已成為云原生開發(fā)的主導(dǎo)語言。

雖然，Java 作為一種傳統(tǒng)的編程語言，在 Cloud Native 時代也在不斷演變、調(diào)整和適應(yīng)。盡管 Java 的市場份額不如前兩者，但是 Java 在 Cloud Native 領(lǐng)域仍然具有很強的競爭力。 

根據(jù)市場發(fā)展趨勢，大約 63% 的具有核心競爭力的云原生項目基本上都是使用 Go 語言構(gòu)建，這足以證明了 Go 在 Cloud Native 領(lǐng)域的地位。不過，Java 也在逐步適應(yīng) Cloud Native 時代的需求。例如，在 JDK 8u191 和 JDK 10發(fā)布后，JVM 被賦予了增強的容器資源感知能力，這使得 Java 應(yīng)用程序在容器中的運行更加高效和可靠。 同時，Java 社區(qū)也在不斷探索Java技術(shù)棧的邊界。例如，VM OpenJ9 不僅高度兼容現(xiàn)有的 Java應(yīng)用程序，而且大大加快了啟動速度并減少了內(nèi)存占用。Micronaut 和 Graal VM 則開辟了新的領(lǐng)域，通過改變編程模型和編譯過程，在編譯時更早地處理應(yīng)用程序的動態(tài)特征，從而顯著縮短應(yīng)用程序的啟動時間。這些技術(shù)對于 Serverless 架構(gòu)領(lǐng)域來說非常有前景，其設(shè)計理念也值得其他語言的開發(fā)者們借鑒。 

與此同時，Eclipse 基金會 Jakarta EE 工作組發(fā)布了 Jakarta EE 10 標準，標志著 Java 也要分享云原生時代的“羹”。Jakarta EE 10 是一個重要的版本，引入了用于構(gòu)建現(xiàn)代、簡化和輕量級云原生 Java 應(yīng)用程序的功能，是在現(xiàn)代微服務(wù)和容器時代牢牢嵌入Jakarta EE 的“終極里程碑版本”。Jakarta EE 10 的發(fā)布反映了全球貢獻者社區(qū)的工作成果，這將為 Java 在云原生領(lǐng)域的發(fā)展帶來關(guān)鍵的創(chuàng)新和機遇。Jakarta EE 10 的定位是開放的、社區(qū)驅(qū)動的創(chuàng)新，將推動云原生 Java 技術(shù)的未來發(fā)展。

在 Cloud Native 時代，為了提高研發(fā)協(xié)作效率，我們必須有效地拆分和重組橫向應(yīng)用開發(fā)生命周期中的開發(fā)、交付和維護流程。此外，還需要在整個垂直軟件技術(shù)堆棧的編程模型、應(yīng)用程序運行時和基礎(chǔ)架構(gòu)方面對系統(tǒng)進行優(yōu)化，以實現(xiàn)根本性簡化并提高系統(tǒng)效率。 

在 Cloud Native 的生態(tài)系統(tǒng)中，以 Go、Rust 以及 Java語言為代表的編程主力軍都在積極布局自己的云原生生態(tài)，構(gòu)建了各自的技術(shù)堆棧，以滿足日益復(fù)雜的市場業(yè)務(wù)需求，并為云原生時代的發(fā)展做出了貢獻。

5.Cloud Native 對技術(shù)人員的影響

在實際的業(yè)務(wù)場景中， Cloud Native 對技術(shù)人員提出了更高的要求，需要他們具備廣泛的技術(shù)知識和能力，并具備快速學(xué)習(xí)和適應(yīng)變化的能力。具體影響可參考如下所示：

1、思維方式的轉(zhuǎn)變

Cloud Native 對技術(shù)人員的思維方式提出了新的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)和部署模式與云原生的理念有所不同。技術(shù)人員需要轉(zhuǎn)變?yōu)橐苑?wù)為中心的思維方式，注重彈性、可伸縮性和可觀測性。他們需要更加關(guān)注應(yīng)用程序的可管理性和可維護性，將故障處理和容錯設(shè)計作為開發(fā)過程的重要組成部分。

2、架構(gòu)和設(shè)計模式的認知

Cloud Native 要求應(yīng)用程序以微服務(wù)的方式進行組織和設(shè)計，將功能模塊拆分成獨立的、可獨立部署和擴展的服務(wù)。這需要技術(shù)人員具備良好的架構(gòu)和設(shè)計思維，能夠設(shè)計出高度可伸縮、彈性和可靠的微服務(wù)架構(gòu)。技術(shù)人員需要考慮服務(wù)之間的通信、服務(wù)發(fā)現(xiàn)、負載均衡、故障恢復(fù)等方面，并設(shè)計出適應(yīng)大規(guī)模分布式環(huán)境的解決方案。

3、學(xué)習(xí)意識的培養(yǎng)

Cloud Native 引入了一系列新的技術(shù)和工具，如容器化、編排平臺、微服務(wù)架構(gòu)、自動化管理等。技術(shù)人員需要學(xué)習(xí)和掌握這些新技術(shù)，以適應(yīng)云原生應(yīng)用程序的開發(fā)和部署需求。他們需要了解容器技術(shù)（如 Docker）、容器編排平臺（如 Kubernetes）、服務(wù)網(wǎng)格（如 Istio）等，以及相關(guān)的監(jiān)控、日志和安全工具。這要求技術(shù)人員不斷學(xué)習(xí)和更新自己的技術(shù)棧，以適應(yīng)快速發(fā)展的云原生生態(tài)系統(tǒng)。

與此同時，Cloud Native 也為技術(shù)人員提供了更多的機遇和挑戰(zhàn)，他們可以參與到開源社區(qū)中，貢獻代碼、分享經(jīng)驗，并與全球的技術(shù)專家和開發(fā)者進行交流與合作，共同推動云原生技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新。