云原生2.0时代：开启应用定义基础设施新时代
摘要：华为云推出云原生基础设施全栈解决方案，引领云原生进入Cloud Native 2.0时代。
随着企业IT优化向数字化转型演变，企业IT投资重心逐步向云原生应用倾斜。云原生能带来诸多优势，它能大大改善应用开发运维迭代的效率，帮助企业业务创新迭代，它能改进资源弹性管理和迁移的效率，帮助企业降本增效。云原生已成为云计算重心，是企业IT数字化转型的关键。云原生以“应用使能”+“混合云”为核心，帮助企业本地部署与云端融合，打造企业急迫需要的混合云架构。企业IT数字化战略也逐渐从从“Cloud First”逐步转向“Cloud Native First”。
2020年，各家公有云厂商都推出了容器相关服务，做到极致的如AWS这样的云厂商甚至推出了三四个容器相关服务，在本地部署市场中，红帽的容器服务OpenShift和Rancher都取得了较高的认可度，阿里云更是将核心系统实现整体上云，以容器产品为基础，打造阿里云云原生应用平台家族。许多企业都开始在自己的IT架构中融入容器元素，容器技术以及以容器技术为核心的云原生技术正在以不可阻挡之势向我们走来。
为满足客户业务未来演进，华为云发布云原生基础设施全栈解决方案，引领云原生进入Cloud Native 2.0时代。全栈解决方案以华为云擎天软硬一体化架构为基础设施，结合云原生技术平台 Vessel、批量计算引擎Volcano、边缘容器KubeEdge三大平台，通过九大技术产品应用到裸金属、VR/AR、微服务、边缘、大数据/AI等垂直场景中。
华为云 云原生基础设施全栈解决方案
云原生基础设施全栈解决方案的推出，能够在四个方面助力企业在云原生技术趋势下发展：
降本增效方面，华为云第二代“零损耗”裸金属容器解决方案，引入容器全卸载、网络硬件直通、动态ENI（弹性网络接口）等新特性，相比第一代裸金属容器，成本下降30%、网络性能提升40%。
跨云管理方面，服务网格帮助应用快速实现现代化，及在跨云管理在在应用跨云迁移方面的应用。
统一计算方面，容器批量计算平台的核心调度引擎Volcano提供多种高级调度策略能够很好的在微服务、大数据、AI等技术产品上应用。
云边协同方面，AI能力延伸到边缘，海量设备统一监控、管理
华为云云原生基础设施全栈解决方案整体由四个架构组成：“软硬协同”的华为云擎天架构、“为云原生量身打造”的应用定义基础设施、“跨域调度，云边协同”的天然多云架构和“开放标准，行业创新”的开放应用生态。
方案的发布让云原生不再仅仅是运行在基础设施上，而是与基础设施深度融为一体，使得云原生技术能力上实现三大升级：应用定义基础设施，应用不再与基础设施不再割裂，而是相互可感知；天然多云的架构，可以实现应用跨云灵活调度；丰富的云原生应用生态，让企业可以快速构建更多的创新型业务。
▶ 应用定义基础设施
华为云提出了应用定义基础设施的概念，并基于擎天架构实现了以应用为中心的资源调度，并且结合软硬协同技术，为企业提供极致性能、极优成本、极佳体验的云原生基础设施。
- 应用定义网络
云原生网络以应用为中心，天然支持基础网络、服务调用、QoS、NetworkPolicy等能力，实现无损耗的原生高性能。
优势1：以容器为一等公民，直接为容器分配原生网络资源ENI，天然与虚拟化网络/主机网络互通，性能无损耗；可按照容器规格动态分配网络收发队列数量，更好地匹配应用诉求；
优势2：天然支持KubeProxy负载均衡能力，无额外资源耗费与性能损耗；
优势3：进一步通过eBPF或擎天硬件能力实现网络加速；
- 应用定义存储
云原生存储以应用为中心，天然实现“超融合”架构，存储跟随容器按需快速分配、流动、弹性，实现高性能、高可靠
优势1：去除传统挂卷方式，采用container-store方式实现面向Pod集群的容器存储能力，减少容器存储的粒度
优势2：数据面的容器感知能力，基于感知容器数据卷实现容器粒度的管理、分析、保护、迁移
优势3：存储自身容器化，随应用容器一起发布。天然的解决了云原生应用业务变化不可预期，弹性要求高的问题
- 应用定义算力
“Volcano+”最强算力调度平台，提升资源利用率50%。
- Region-less全域调度：根据应用根据混合云+边缘云全网资源情况进行统一调度。
- 算力智能调度：支持根据应用、节点、网络流量实时利用率，应用的SLA、网络、存储要求、进行智能调度决策，进行动态超分和分时复用，保障应用SLA满足要求。
- 算力智能规划：支持根据租户业务的历史运行情况进行深度学习，进行预测，提前进行资源弹性准备。
- 算力智能调优：支持在离线业务混部，根据应用SLA情况进行保障、支持应用热迁移及智能弹性。
▶ 天然多云架构
随着业务的快速发展，企业基础设施普遍面临多集群、多区域以及全球化等大规模多云、跨云管理的挑战。Kubernetes的单数据中心架构，注定了其无法直接解决业务多云场景的问题。华为云基于云原生集群联邦、边云协同等技术打造了多云与边云协同管理平台，能够帮助企业构建高效、可靠、跨云的统一业务平台，提供多云一致的管理体验。
应用的多云管理，实现了原生支持多云环境，从计算、网络、存储、运维等方面构建全方位一致性服务体验：
- 跨云应用统一调度：实现跨云场景下全局资源调配；跨云应用调度及多集群一致性交付与配置，实现跨云负载分担及容灾切换；
- 跨云云原生存储：云原生跨云存储解决方案，支持多云统一存储池管理，支持跨云存储数据迁移、灾备能力；
- 跨云云原生网络：基于跨云应用自适应提供灵活网络模型和应用级SLA保障；多云大规模（10w+）组网和秒级网络发放性能；基于eBPF/XDP的数据面，支持高性能SLB和Network Policy；支持TCP连接级网络观测能力, 秒级网络故障定界能力；
- 跨云应用智能治理：跨云应用全域服务网格，10万+大规模微服务实例治理；
- 跨云应用一致性运维：多云统一运维中心，实现跨云故障一键式定位；
- 跨云应用镜像一致性分发：多云统一应用容器镜像管理，实现跨云秒级分发。
▶ 开放应用生态
华为云云原生基础设施针对企业各类业务的诉求，在应用生态方面依托K8s标准化平台构筑企业应用统一目录，能力共享打造了云原生应用中心；依托Operator Framework技术构筑应用管控中心，覆盖“开发->接入->运维”全流程的OSC 应用管控中心和增强Operator全生命周期管理，按需开通，开箱即用的开放应用生态体系。目前，已支持130+云原生应用，不仅包含微服务架构的无状态应用，还增加了分布式中间件、AI、大数据等有状态应用，以及边缘、5G、区块链等新型应用，帮助企业“自选式”构筑云原生业务架构，实现业务“all in container”。
华为云除了在技术和产品上不断创新之外，还积极推动云原生生态和产业的发展，结合各场景优秀实践，加速云原生技术在各行业的落地，推动云原生生态与标准化建设。作为云原生技术与产品领导者，华为在中国容器软件市场份额中国厂商排名第一，全球厂商排名第二。并且，华为是容器开源社区主要贡献者和容器生态领导者，CNCF 基金会的初创会员和白金会员，Kubernetes社区贡献亚洲第一，全球第五。在业界首发多个重量级服务，包括第一代裸金属容器、“零损耗”第二代裸金属容器、Serverless容器、应用服务网格、鲲鹏容器等，构建公有云上Kubernetes最佳实践。
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备注：本文整理自华为云容器基础设施架构师k82cn在1024程序员节活动上的直播。
