【雲原生丨主題周】雲原生為何物？為何重要？
小編說：雲原生是一個寬泛的術語，本文帶你快速瞭解雲原生與雲原生架構。本文選自《Python雲原生》。
雲原生是一種團隊、文化和技術組織形式，利用自動化工具和架構來管理軟體複雜度和加速軟體交付。
雲原生概念已經超出了技術的範疇。我們需要從成功的公司、團隊和個人身上了解行業的發展方向。
目前，像Facebook 和Netflix 這樣的大公司都已經在雲原生技術上投入了大量的資源，而一些小的公司也意識到了該技術的價值。根據雲原生技術實踐的反饋，我們總結了如下一些優點。
√ 結果導向和團隊合作：雲原生的方法將一個大問題分解成眾多的小問題，從而使每個團隊都能專注於各自的部分。
√ 減少重複工作：自動化減少了困難、繁雜和重複的手動工作量，並減少了停機時間。這將使系統更有效率。
√ 可靠而高效的應用程式基礎設施：自動化可以對不同環境（無論是開發、階段釋出還是生產）中的部署做更多控制，還可以處理意外事故。自動化構建不僅有助於正常部署，而且在災難恢復的時候，也能使重新部署變得更加容易。
√ 應用程式洞察：為雲原生應用程式構建的工具可為應用程式提供更多洞察，從而使除錯、故障排查和審計變得容易。
√ 高效可靠的安全性：每個應用程式都會關注安全性，確保可靠的身份驗證。雲原生為開發人員提供了多種確保應用程式安全性的方式。
√ 經濟高效的系統：使用雲管理和部署應用程式可以有效地利用資源，包括應用程式釋出，通過減少資源浪費使系統花費更合理。
雲原生為何物？為何重要？
雲原生是一個寬泛的術語，它可以充分利用不同的技術，如基礎架構自動化或中介軟體開發、支援服務等，這些功能都屬於應用交付週期中的一部分。雲原生方法包括頻繁的版本釋出（無Bug、穩定），以及根據業務需求擴充套件應用程式。
使用雲原生方法，可以系統地實現應用程式構建目標。
雲原生方法遠優於傳統的面向虛擬化的業務流程，傳統方法需要投入大量的精力來構建開發環境，以及軟體交付過程中的其他不同環境。理想的雲原生架構應具有自動化和組合功能，這些自動化技術還應實現跨平臺管理和部署應用程式。
雲原生架構還應該具有其他幾個特性，如穩定的日誌記錄、應用程式和基礎架構監控，以確保應用程式正常執行。
雲原生方法能夠幫助開發人員使用例如Docker 等工具，在不同的平臺上輕易地建立和銷燬應用程式。
雲原生執行時環境
當軟體從一個計算環境遷移到另一個計算環境時，該如何使其可靠執行？最佳解決方案就是使用容器。這可能是從開發者自己的機器到預釋出環境再到生產環境，也可能是從物理機到私有云或公共雲中的虛擬機器。Kubernetes 已經成為容器服務的代名詞，越來越流行。
隨著雲原生框架的興起和其周邊應用程式的增加，容器的編排越來越受人關注。在容器執行時需要注意以下幾點。
管理容器狀態和高可用性
一定要保持容器的狀態（建立和銷燬），特別是在生產中，因為從業務的角度看它們非常重要。而且還應該能夠根據業務需求進行擴充套件。
成本體現和分析
容器可以根據業務預算控制資源管理，並可在很大程度上降低成本。
環境隔離
在容器內執行的每個程序都被隔離在該容器內。
跨叢集的負載均衡
應用流量由容器叢集處理，在容器內均勻重定向，這將增加應用程式最大響應數量並維持高可用性。
除錯和災難恢復
由於我們要在生產系統中使用，所以需要確保有正確的工具可以監控應用程式的執行狀況，採取必要措施避免停機，並提供高可用性。
雲原生架構
雲原生架構類似於我們為遺留系統建立的應用程式架構，但在雲原生應用程式架構中，我們應該考慮一些特性，例如十二要素應用程式（應用程式開發模式的集合）、微服務（將單體業務系統分解為獨立可部署服務）、自服務敏捷基礎設施（自服務平臺）、基於API 的協作（通過API 進行服務之間的互動）和抗脆弱性（自我實現和加強的應用程式）。
首先，我們來探討一下什麼是微服務。
微服務是一個更寬泛的術語，指將大型應用程式分解成更小的模組，分別開發直到釋出。這種方法不僅有助於有效地管理每個模組，而且還可以幫助我們發現服務底層本身的問題。以下是微服務的一些關鍵部分。
使用者友好的介面：
微服務之間可以實現明確的分離。微服務的版本控制可以更好地對API 進行控制，為消費者和生產者提供更大的自由度。
跨平臺部署和API 管理：
由於每個微服務都是一個單獨的實體，因此可以更新單個微服務而不用更改其他服務，同時也更容易將服務回滾到之前的更改。這意味著用來部署微服務的工件應該相容不同的API 和資料模式。這些API 必須在不同的平臺上測試，並且測試結果應該在不同的團隊，即運維、開發人員之間共享，大家共同維護一個集中的控制系統。
應用靈活性：
開發的微服務應該能夠處理所有請求且必須做出響應，而不管請求的種類如何，包括可能的錯誤輸入或無效請求。微服務也應該能夠處理意外的負載請求並進行適當的響應。所以應當對微服務進行獨立測試和整合測試。
微服務的分佈：
最好將服務分為小塊服務，以便單獨跟蹤和開發，最終組合起來形成一個微服務。這種技術使得微服務開發更穩定、更有效率。
下圖顯示了一個雲原生應用程式的高階架構。
在理想情況下，應用程式體系結構應該從兩三個服務開始，然後通過不斷更新版本進行擴充套件。瞭解應用程式架構非常重要，因為應用程式需要與系統的不同元件整合，並且在大型組織中會有團隊來專門管理這些元件。微服務中的版本控制至關重要，因為軟體開發的各個階段都會使用不同的方法。
微服務是一個新概念嗎
微服務的概念由來已久了。微服務是一種用來劃分大型系統中不同元件邊界的架構模式。所有的微服務都以相似的方式工作，然後將不同服務連結起來，根據請求的型別處理特定事務的資料流。
下圖描繪了微服務的體系結構。
為什麼說Python 是雲原生微服務開發的最佳選擇
為什麼我們選擇Python 並將其推薦給其他人？下面列舉了幾點原因。
可讀性
Python 是一種表達能力很強且易學習的程式語言。即便是業餘愛好者也可以輕鬆掌握Python。與其他程式語言（例如Java 更關注圓括號、大括號、逗號和冒號）相比，使用Python你可以將更多的精力投入到程式設計上，減少除錯語法的時間。
庫和社群
Python 有大量可以在不同平臺（例如UNIX、Windows 和OS X）上執行的庫。這些庫可以根據你的應用程式需求輕鬆擴充套件。同時還有一個強大的社群致力於構建這些庫，這使得Python 成為最適合用於業務的語言。
就Python 社群而言，Python 使用者組（PUG）是一個基於社群開發模式的社群，這可以促進Python 在全球範疇內的普及。社群中的小組成員相互交流，有助於我們構建基於Python框架的大型系統。
互動模式
Python 互動模式可以幫助你在除錯完程式碼後，立即將其新增到主程式中。
可擴充套件
Python 提供了更好的結構和概念，如模組，這比起任何其他指令碼語言（如shell 指令碼），可以更系統地維護大型程式。