云原生软件的定义与特点

最近经常收到客户要求我们提供云原生的产品，那么什么是云原生呢？云原生软件有何特点？我们以前理解的将虚拟机在云上run起来，是否就是云原生的一种？我们不妨对照云原生软件三大特性进行对比，答案就不言而喻了。

云原生软件的特性：

特性一、你的软件要保持7*24小时可运行

这就要求你对基础设施故障和需求变更具有更好的弹性。这里有个案例，2015年9月20日亚马逊云计算平台经历了一次宕机事件，核心宕机持续了5个小时，Netflix、Airbnb、Nest、ImDb等大公司都经历了宕机，服务的客户受影响严重。也许你会觉得这是亚马逊的错，但实际上亚马逊不会为你的宕机事件负责。事后采访受影响最小的Netflix知道，他们业务恢复的快，是因为冗余（如下图）。Netflix将业务部署在多个区，而Imdb仅部署在us-east-1区，所以当us-east-1区出现宕机事故，Imdb的业务无法运行，而NETFLIX能够快速切换到其它区把业务重新拉起运行。

特性二：你要频繁发布你的软件版本，来增加用户的满意度和黏性

传统的软件开发还基于瀑布模式，一年一个大版本和一个小版本进行迭代，已经越来越不能适应先进快节奏的生活。要想支持更敏捷的发布模型，咱们的软件就需要更小、更松耦合、可独立部署和发布的组件。

特性三：随时随地，支持移动设备和物联网场景

物联网场景导致请求和数据量大幅波动，因此需要能够动态伸缩以及持续提供服务的软件。

如何构造云原生架构

那么我们该如何构造我们的云原生软件架构呢？在《云原生模式》这本书中，作者给我们提供了一个参考模型（如下图）。

云原生软件包含三个部分：

1）云原生应用程序-它由你编写的代码构成，实现软件的业务逻辑。在云中，通过部署多个应用程序实例来保证你的运维能力。可以水平伸缩和动态升级等。

2）云原生数据-这是云原生软件中存储状态的地方。上图中也明显的能看出与传统架构的区别。过去的架构通常使用一个集中的数据库存储用户配置、订单记录、付款信息等。而上图将数据库拆分成多个且是分布式部署。

3）云原生交互-是云原生应用程序和云原生数据的的组织。

云原生软件实战

这个实战也是来自《云原生模式》一书的案例，可以帮助我们很好理解云原生模型是如何运作的。

案例场景：假设你在某银行有一个账户，你偶尔区当地的分行办理业务，同时你也是该银行网上银行的注册用户。你换了电话号码，需要更新登记的电话号码。网上银行允许编辑自己的用户信息，登陆站点后，你被导航到”用户信息“页面，输入新的电话号码，然后单击”提交“按钮，随后收到修改完成的确认信息。体验戒烟结束。（下图是软件运作流程）

因为还没有登录，所以当你访问“用户信息”（User profile）应用程序时，它会将你重定向到“身份验证”（Auth）应用程序。注意，每个应用程序都部署了多个实例，所以用户请求会通过一个路由器被发送到其中一个实例。

■ 作为登录的一部分，身份验证应用程序会在一个有状态的服务中创建和存储一个新的“身份令牌”（Auth token）。

■ 系统使用新的身份验证令牌将用户重定向回“用户信息”（Userprofile）应用程序。这一次，路由器会将用户请求发送到“用户信息”（User profile）应用程序的另一个实例。[提醒：在云原生软件中不要使用黏性会话（sticky session）！]

■ “用户信息”（User profile）应用程序会通过调用“认证API”（Auth API）服务来验证身份令牌。同样，因为有多个实例，所以请求会被路由发送到其中一个实例。回想一下，有效的身份令牌会被存储在一个有状态的“身份令牌”（Auth token）服务中，不仅“身份验证”（Auth）应用程序可以访问，“认证API”（Auth API）服务的任何实例都可以访问。

■ 这些应用程序（“用户信息”和“身份验证”）的实例可能会由于各种原因而发生改变，因此必须有一个协议能够不断用新的IP地址来更新路由器。

■ “用户信息”（User profile）应用程序向“用户API”（User API）服务发出一个下游请求，来获取当前用户的个人信息数据，包括电话号码。然后，“用户信息”（User profile）应用程序会向用户的有状态服务发出一个请求。

■ 在用户更新了电话号码并单击了“提交”按钮之后，“用户信息”（User profile）应用程序会将新数据发送到一个“事件日志”（Event log）中。

■ 最后，“用户API”（User API）服务的一个实例会接收并处理这个更改事件，并向Users数据库发送一个写请求。

如果你再次来到银行柜台，你希望是你更新后的电话号码。但实际对银行来说，网上银行和柜员软件是两套不同的系统，这就需要分布式数据协调。

写在最后

《云原生模式》一书很好的阐释了云原生的概念，特性以及云原生模式如何生成的过程。后面我会再花一些时间介绍”在生产环境中运行云原生应用程序“，以解决我们每次交付升级带来的痛苦。

本文参考：《云原生模式》 （美） 科妮莉亚.戴维斯