软考系统架构设计师系列知识点之云原生架构设计理论与实践（2）

接前一篇文章：软考系统架构设计师系列知识点之云原生架构设计理论与实践（1）

所属章节：

第14章. 云原生架构设计理论与实践

第1节云原生架构产生背景

云原生（Cloud Native）是近几年云计算领域炙手可热的话题，云原生技术已成为驱动业务增长的重要引擎。同时，作为新型基础设施的重要支撑技术，云原生也逐渐在人工智能、大数据、边缘计算、5G等新兴领域崭露头角。伴随着各行业上云的逐步深化，云原生转型进程将进一步加速。本章主要介绍了云原生背景、定义、架构以及相关云原生技术等方面知识。

14.1 云原生架构产生背景

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现在数以亿计的高并发流量都得益于云原生技术的快速弹性扩容来实现。而对于企业而言，选择云原生技术，也就不仅仅是降本增效的考虑，而且还能为企业创造过去难以想象的业务承载量。对于企业业务规模和业务创新来说，云原生技术都正在成为全新的生产力工具。过去企业看重的办公楼、厂房、IT设施等有形资产，其重要性也逐渐被这些云端数字资产所超越。企业正通过云原生构建一个完整的数字孪生的新体系，而这才是云原生技术的真正价值所在。

所有者些问题都指向一个共同点，那就是云时代需要新的技术架构，来帮助企业应用能够更好地利用云计算优势，充分释放云计算的技术红利，让业务更敏捷、成本更低的同时，又伸缩性更灵活，而这些正好就是云原生架构专注解决的技术点。

对于整个云计算产业的发展本身来说，云原生区别于早先的虚拟机阶段，也完成了一次全新的技术生产力变革，是从云技术的应用特性和交付架构上进行了创新性的组合，能够极大地释放云计算的生产能力。此外，云原生的变革从一开始就自然而然地与开源生态走在了一起，也意味着云原生技术从一开始就选择了一条“飞轮进化”式的道路：通过技术的易用性和开放性，实现快速增长的正循环；又通过不断壮大的应用实例来推动了企业业务全面上云和自身技术版图的不断完善。云原生所带来的种种好处，对于企业的未来业务发展的优势，已经成为众多企业的新共识。可以预见，更多企业在经历了这一轮云原生的变革之痛后，能够穿越企业的原有成长周期，跨越到数字经济的新赛道，在即将到来的全面云化的数字时代更好地开发业务。

开源项目的不断更新和逐步成熟，也促使各企业在AI、大数据、边缘、高性能计算等新兴业务场景不断采用云原生技术来构建创新解决方案。

大量企业尝试使用容器替换现有人工智能、大数据的基础平台，通过容器更小粒度的资源划分、更快的扩容速度、更灵活的任务调度，以及天然的计算与存储分离架构等特点，助力人工智能、大数据在业务性能大幅提升的同时，更好地控制成本。各云厂商也相继推出了对应的容器化服务，比如华为云的AI容器、大数据容器，AWS的深度学习容器等。

云原生技术与边缘计算相结合，可以比较好地解决传统方案中轻量化、异构设备管理、海量应用运维管理的难题。如目前国内最大的边缘计算落地项目——国家路网中心的全国高速公路取消省界收费站项目，就使用了基于云原生技术的边缘计算解决方案，解决了10万+异构设备管理、30多万边缘应用管理的难题。主流的云计算厂商也相继推出了云原生边缘计算解决方案，如华为云智能边缘平台IEF、AWS的GreenGrass、阿里云的ACK@Edge等等。

云原生在高性能计算计算（HPC）领域的应用呈现出快速上升的势头。云原生在科研及学术机构、生物、制药等行业率先得到应用，例如欧洲核子研究中心（CERN）、中国科学院上海生命科学研究院、中国农业大学、华大基因、未来组等单位都已经将传统的高性能计算业务升级为云原生架构。为了更好地支撑高性能计算场景，各云计算厂商也纷纷推出面向高性能计算专场的云原生解决方案。

云原生与商业场景的深度融合，不仅为各行业注入了发展与创新的新动能，也促使云原生技术更快发展、生态更加成熟。主要表现为以下几点：

（1）从为企业带来的价值来看，云原生架构有着以下优势：