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云計算如今改變了企業(yè)構(gòu)建和運(yùn)行應(yīng)用程序的方式。人們需要探索發(fā)生這種情況的原因，并了解采用云計算的企業(yè)對其發(fā)展的期望。

十年前，當(dāng)亞馬遜公司首次推出其云計算平臺時，在全球技術(shù)領(lǐng)域掀起了一場重大變革浪潮，并使IT市場走上了如今已經(jīng)價值1000億美元行業(yè)市場的軌道。

云計算服務(wù)已經(jīng)發(fā)展成一個多元化的市場，專注于提供不同類型的虛擬基礎(chǔ)設(shè)施、開發(fā)平臺和托管應(yīng)用程序。VMware公司在多年前就在x86服務(wù)器上普及了虛擬機(jī)(VM)，而按需租用容量的能力成為一項技術(shù)和業(yè)務(wù)創(chuàng)新。

在這幾年中，很多云計算服務(wù)提供商發(fā)布了大量云計算服務(wù)，這些服務(wù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了定義早期云計算產(chǎn)品的計算、存儲和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了應(yīng)用程序堆棧。僅AWS公司在全球各地的幾十個數(shù)據(jù)中心就提供了將近200種產(chǎn)品，而且這些數(shù)字將會不斷增長。

隨著AWS公司的業(yè)務(wù)發(fā)展，它變得更加復(fù)雜，甚至影響了架構(gòu)決策。首先，它影響了計劃云計算部署的基礎(chǔ)設(shè)施工程師，后來改變了開發(fā)人員設(shè)計應(yīng)用程序的方式。

與個人電腦和x86服務(wù)器的興起引起了一波客戶端服務(wù)器企業(yè)應(yīng)用程序的應(yīng)用浪潮類似，對云計算的興趣激發(fā)了基于瀏覽器的應(yīng)用程序的新開發(fā)語言和框架。在過去的十年中，各個領(lǐng)域的開發(fā)人員都基于云服務(wù)、容器和自動化工具創(chuàng)建了新的設(shè)計模式、開發(fā)平臺和工作流。

集中和分散的周期概述了云計算的每一代應(yīng)用程序開發(fā)的定義產(chǎn)品。但是，隨著開發(fā)人員適應(yīng)不同類型的基礎(chǔ)設(shè)施和部署范例，他們同時遵循了另一種形式的架構(gòu)演變。這開始集中于軟件設(shè)計，逐步將應(yīng)用程序分解成更小的組件。

大型機(jī)的成本和操作復(fù)雜性促進(jìn)了整體設(shè)計，將應(yīng)用程序代碼打包并作為一個單元運(yùn)行。分布式客戶端-服務(wù)器系統(tǒng)和基于瀏覽器的用戶界面的興起促使應(yīng)用程序首次分離為模塊化的n層架構(gòu)，從而將功能劃分為多個元素。

各種各樣的云計算服務(wù)(尤其是容器運(yùn)行時環(huán)境、無服務(wù)器功能、托管數(shù)據(jù)庫和分析服務(wù))的可用性加速了更加精細(xì)化的趨勢。對云計算起源和意義的回顧表明，云計算是邏輯抽象各個級別上許多服務(wù)的組合。這些各種服務(wù)以及容器已經(jīng)產(chǎn)生了云原生的概念，這是應(yīng)用程序架構(gòu)的下一個發(fā)展。

云原生構(gòu)建塊

盡管云計算服務(wù)已在許多方面影響了開發(fā)和部署實踐，以下的重點(diǎn)是云計算演進(jìn)的下一階段也就是開發(fā)云原生應(yīng)用程序。

云原生目前還沒有一個標(biāo)準(zhǔn)的定義，這是專家們不斷爭論的話題。但是，將云原生應(yīng)用程序描述為在云平臺上開發(fā)的應(yīng)用程序。最終，云原生應(yīng)用程序旨在機(jī)會性地利用所有可用的云計算服務(wù)，以盡可能低的成本實現(xiàn)性能、可擴(kuò)展性、可靠性、安全性、適應(yīng)性和可管理性的最大化。

在這種概念下，云計算服務(wù)就像一盒樂高積木，每個積木都具有一組定義的功能和標(biāo)準(zhǔn)接口(通常是API)，用于功能控制和數(shù)據(jù)I/O，這些功能和標(biāo)準(zhǔn)接口組合在一起以構(gòu)建應(yīng)用程序。像樂高積木一樣，可以將一組零件組合成為一個模型或模板，這些模型或模板可以快速復(fù)制或重用為功能模塊。經(jīng)過十多年的發(fā)展，云計算服務(wù)現(xiàn)在提供了數(shù)量驚人的各種構(gòu)建塊。

云原生設(shè)計需要將這些組件拼接在一起以構(gòu)建自定義應(yīng)用程序。精通云計算的設(shè)計師更喜歡更高的抽象級別，以很大程度地減少工作量，這使企業(yè)可以更加專注于應(yīng)用程序的差異化特性。

云原生應(yīng)用程序開發(fā)與軟件開發(fā)、集成、測試和部署過程緊密相關(guān)。它們通常在DevOps組織下統(tǒng)一，或者通過不太正式地采用DevOps原則和方法。

但是不要將兩者混為一談。無需使用DevOps即可進(jìn)行云原生開發(fā)。并非所有DevOps組織都針對云計算優(yōu)先的應(yīng)用程序。但是，DevOps流程可以增強(qiáng)云原生開發(fā)。同樣，DevOps流程從可編程的云計算開發(fā)服務(wù)中受益匪淺，這些服務(wù)將可重復(fù)的流程實現(xiàn)系統(tǒng)化和自動化。

例如，與不使用標(biāo)準(zhǔn)化、可重復(fù)、自動化流程的組織相比，具有高級DevOps流程和文化的組織往往具有更短的應(yīng)用程序部署周期(通常每天多次)。

云原生權(quán)衡

盡管云計算為應(yīng)用程序開發(fā)帶來了很多好處，但并非沒有缺點(diǎn)。云原生設(shè)計的最大風(fēng)險是使用高級服務(wù)時的供應(yīng)商鎖定。盡管包裝在API中的云計算服務(wù)使用戶與底層實現(xiàn)隔離開來，但API本身的非標(biāo)準(zhǔn)性質(zhì)使在云計算提供商之間遷移應(yīng)用程序變得困難。

此外，還出現(xiàn)了避免鎖定的工具。值得注意的是，Kubernetes已成為容器管理和容器化應(yīng)用程序的事實上的標(biāo)準(zhǔn)。確實，避免鎖定通常是許多系統(tǒng)架構(gòu)師選擇使用基于容器的實施而不是使用云原生服務(wù)的主要原因。

數(shù)據(jù)引力也就是將大量數(shù)據(jù)從一個運(yùn)營環(huán)境移動到另一個運(yùn)營環(huán)境的困難和費(fèi)用，是云原生設(shè)計的另一個缺點(diǎn)。IT部門通常通過使用混合環(huán)境來減輕這些擔(dān)憂。在這種情況下，主數(shù)據(jù)庫和文件存儲庫保留在私有基礎(chǔ)設(shè)施上，而云計算基礎(chǔ)設(shè)施則包含副本或緩存的數(shù)據(jù)子集。

趨勢與預(yù)測

近年來，云計算服務(wù)提供商的收入增長顯著。這在很大程度上是由于企業(yè)采用率的增加，而云計算的發(fā)展看起來不會很快停止。事實表明，發(fā)生的冠狀病毒疫情只是加快了這一趨勢的發(fā)展。

很多企業(yè)面臨著巨大的資金壓力，需要降低成本，提高效率。他們開始意識到其IT部門無法與云計算提供商的規(guī)模經(jīng)濟(jì)、運(yùn)營效率和大量研發(fā)工作相匹配，而這些都推動了新服務(wù)的不斷涌現(xiàn)。

許多新加入云計算的公司將把現(xiàn)有的應(yīng)用程序遷移到虛擬基礎(chǔ)設(shè)施上，云平臺將成為他們所有新應(yīng)用程序的運(yùn)營環(huán)境。那些利用云計算提供商提供一切資源的公司，其中包括更高級別的服務(wù)和開發(fā)平臺，將具有競爭優(yōu)勢。這將更加強(qiáng)調(diào)云原生開發(fā)的價值。

人們還可以期望許多企業(yè)向提供商施加壓力，要求他們在不依賴云計算的抽象模型、描述語言和部署工具上進(jìn)行協(xié)作，以簡化云原生應(yīng)用程序在環(huán)境之間的遷移。開放應(yīng)用程序模型(OAM)是一個很有前途的步驟，最初主要關(guān)注基于容器的微服務(wù)和Kubernetes環(huán)境。

目前尚不清楚開放應(yīng)用程序模型(OAM)社區(qū)是否急于將這一模型擴(kuò)展到更高級別的云計算產(chǎn)品，例如無服務(wù)器功能、分布式數(shù)據(jù)分析、區(qū)塊鏈或人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)。不過，云計算供應(yīng)商在這方面的努力可能會帶來更大的應(yīng)用程序的遷移性。