終於有人把雲原生架構講明白了

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今天,每個 IT 資源或產品都作為服務提供。因此,雲原生軟體開發成為每個企業的關鍵要求,無論其規模和性質如何。在加入雲端計算潮流之前,瞭解什麼是雲原生架構以及如何為您的雲原生應用程式需求設計正確的架構非常重要。

雲原生架構,是一種創新的軟體開發方法,專為充分利用雲端計算模型而設計。它使組織能夠使用微服務架構將應用程式構建為鬆散耦合的服務,並在動態編排的平臺上執行它們。因此,基於雲原生應用程式架構構建的應用程式是可靠的,可提供規模和效能,並縮短上市時間。

傳統的軟體開發環境依賴於由單體架構驅動的所謂“瀑布”模型,其中軟體是按順序開發的。

  1. 設計師準備產品設計以及相關檔案。
  2. 開發人員編寫程式碼並將其傳送給測試部門。
  3. 測試團隊執行不同型別的測試來識別錯誤並衡量雲原生應用程式的效能。
  4. 發現錯誤時,會將程式碼傳送回開發人員。
  5. 程式碼成功通過所有測試後,將部署到測試生產環境並部署到實時環境。

如果您必須更新程式碼或新增/刪除功能,則必須重新完成整個過程。當多個團隊在同一個專案上工作時,相互協調程式碼更改是一個很大的挑戰。它還限制他們使用單一的程式語言。此外,部署大型軟體專案需要建立龐大的基礎架構以及廣泛的功能測試機制。整個過程效率低下且耗時。

引入“微服務架構”

來解決大多數這些挑戰

微服務架構,是一種面向服務的架構,其中應用程式構建為鬆散耦合的獨立服務,可以通過 API 相互通訊。它使開發人員能夠處理不同的服務並獨立使用不同的語言。藉助充當版本控制系統的中央儲存庫,組織能夠同時處理程式碼的不同部分並更新特定功能,而不會干擾軟體或導致應用程式停機。此外,實施自動化後,企業可以輕鬆、頻繁地進行具有重大影響的更改,而無需付出多少努力。

由微服務架構增強的雲原生應用程式利用高度可擴充套件、靈活和分散式的雲特性,在持續交付環境中生產以客戶為中心的軟體產品。雲原生架構的顯著特點是它允許您抽象基礎架構的所有層,例如資料庫、網路、伺服器、作業系統、安全性等,使您能夠使用指令碼獨立地自動化和管理每一層. 同時,您可以使用程式碼立即啟動所需的基礎架構。因此,開發人員可以專注於向軟體新增功能和編排基礎架構,而不必擔心平臺、作業系統或執行時環境。

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雲原生架構的好處

雲原生架構提供了很多好處。這裡是其中的一些:

# 加速軟體開發生命週期 (SDLC)

雲原生應用程式補充了基於 DevOps 的持續交付環境,並在整個產品生命週期中嵌入了自動化,從而為桌面帶來速度和質量。跨職能團隊由來自設計、開發、測試、運營和業務的成員組成,通過SDLC 無縫協作和協同工作。通過開發部分的自動化CI/CD 管道和運營部分的基於 IaC 的基礎設施協同工作,可以更好地控制整個過程,使整個系統快速、高效且無錯誤。整個環境也保持透明度。所有這些元素都顯著加快了軟體開發生命週期。

軟體開發生命週期 (SDLC) 是指軟體產品開發中涉及的各個階段。典型的 SDLC 包括 7 個不同的階段。

  1. 需求收集/計劃階段:收集有關當前問題、業務需求、客戶請求等的資訊。
  2. 分析階段:定義原型系統要求、現有原型的市場研究、針對提議的原型分析客戶需求等。
  3. 設計階段:準備產品設計、軟體需求規範文件、編碼指南、技術棧、框架等。
  4. 開發階段:編寫程式碼以根據規範和指南文件構建產品
  5. 測試階段:測試程式碼的錯誤/錯誤,並根據 SRS 文件評估質量。
  6. 部署階段:基礎設施配置、軟體部署到生產環境
  7. 運營和維護階段:產品維護、處理客戶問題、根據指標監控效能等。

# 更快的上市時間

速度和服務質量是當今快速發展的 IT 世界中的兩個重要要求。由 DevOps 實踐增強的雲原生應用程式架構可幫助您輕鬆構建和自動化持續交付管道,從而更快、更好地交付軟體。IaC 工具使按需自動配置基礎設施成為可能,同時允許您隨時隨地擴充套件或拆除基礎設施。通過簡化 IT 管理和更好地控制整個產品生命週期,SDLC 顯著加快,使組織能夠更快地進入市場。DevOps 專注於以客戶為中心的方法,團隊負責整個產品生命週期。因此,更新和後續版本也變得更快更好。開發時間縮短,生產過剩,過度工程和技術債務也可以降低總體開發成本。同樣,提高生產力也會增加收入。

# 高可用性和彈性

現代 IT 系統不允許停機。通過將雲原生架構與微服務和 Kubernetes 相結合,您可以構建可自我修復的彈性和容錯系統。在停機期間,您的應用程式仍然可用,因為您可以簡單地隔離故障系統並通過自動啟動其他系統來執行應用程式。因此,可以實現更高的可用性、改進的客戶體驗和正常執行時間。

# 低成本

雲原生應用程式架構帶有按使用付費的模式,這意味著所涉及的組織只需為使用的資源付費,同時從規模經濟中受益匪淺。隨著資本支出轉變為運營支出,企業可以將其初始投資轉換為獲取開發資源。在運營支出方面,雲原生環境利用了由開源 Kubernetes 軟體管理的容器化技術。市場上還有其他雲原生工具可以有效地管理系統。藉助無伺服器架構、基礎設施標準化和開源工具,運營成本也隨之下降,從而降低了 TCO。

# 將您的應用程式轉變為 API

今天,企業需要提供吸引客戶的應用程式。雲原生環境使您能夠使用基於 API 的整合將海量企業資料與前端應用程式連線起來。由於每個 IT 資源都在雲中並使用 API,因此您的應用程式也變成了 API。因此,它提供了引人入勝的客戶體驗,並允許您使用您的傳統基礎架構,從而將其擴充套件到您的雲原生應用程式的 Web 和移動時代。

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雲原生架構模式

由於雲原生應用架構的流行,一些組織提出了不同的設計模式和最佳實踐,以促進更順暢的操作。 以下是雲架構的關鍵雲原生架構模式:

# 現收現付

在雲架構中,資源通過按使用付費或即用即付模式通過 Internet 集中託管和交付。客戶根據資源使用情況付費。這意味著您可以在需要時擴充套件資源,將資源優化到核心。它還提供了各種支付率的靈活性和服務選擇。例如,無伺服器架構允許您僅在執行程式碼時提供資源,這意味著您只需在應用程式使用時付費。

# 自助服務基礎設施

基礎設施即服務(IaaS) 是雲原生應用架構的關鍵屬性。無論您是在彈性、虛擬還是共享環境中部署應用程式,您的應用程式都會自動重新調整以適應底層基礎設施,並根據不斷變化的工作負載進行擴充套件和縮減。這意味著您不必從伺服器、負載平衡器或中央管理系統尋求和獲得許可來建立、測試或部署 IT 資源。在縮短等待時間的同時,簡化了 IT 管理。

# 管理服務

雲架構允許您充分利用雲託管服務,從而有效地管理雲基礎架構,從遷移和配置到管理和維護,同時優化核心時間和成本。由於每個服務都被視為一個獨立的生命週期,因此將其作為敏捷的 DevOps 流程進行管理很容易。您可以同時使用多個 CI/CD 管道,也可以獨立管理它們。

例如,AWS Fargate 是一種無伺服器計算引擎,可讓您構建應用程式,而無需通過按使用付費模式管理伺服器。Amazon lambda 是另一個用於相同目的的工具。Amazon RDS 使您能夠在雲中構建、擴充套件和管理關係資料庫。Amazon Cognito 是一個強大的工具,可幫助您安全地管理所有云應用程式上的使用者身份驗證、授權和管理。 藉助這些工具,您可以以最少的成本和精力輕鬆設定和管理雲開發環境。

# 全球分散式架構

全球分散式架構是雲原生架構的另一個關鍵元件,它允許您跨基礎架構安裝和管理軟體。它是安裝在不同位置的獨立元件的網路。這些元件共享資訊以實現單一目標。分散式系統使組織能夠大規模擴充套件資源,同時給終端使用者留下他正在一臺機器上工作的印象。在這種情況下,資料、軟體或硬體等資源是共享的,單個功能同時在多臺機器上執行。這些系統具有容錯性、透明度和高可擴充套件性。雖然較早使用客戶端-伺服器架構,但現代分散式系統使用多層、三層或對等網路架構。分散式系統提供無限的水平擴充套件、容錯和低延遲。不利的一面是,他們需要智慧監控、資料整合和資料同步。避免網路和通訊故障是一項挑戰。雲供應商負責治理、安全、工程、演進和生命週期控制。您不必擔心雲原生應用程式中的更新、補丁和相容性問題。

# 資源優化

組織必須事先在傳統資料中心購買和安裝整個基礎設施。在旺季期間,組織必須在基礎設施上進行更多投資。旺季一過,新購買的資源就閒置了,浪費你的錢。您可以在需要時立即啟動資源,並在使用雲架構後終止它們。此外,您只需為使用的資源付費。它為您的開發團隊提供了嘗試新想法的奢侈,因為他們不必獲得永久資源。

# 亞馬遜自動縮放

自動縮放是雲原生架構的一項強大功能,可讓您自動調整資源以將應用程式維持在最佳水平。自動縮放的好處是您可以抽象每個可縮放層並縮放特定資源。有兩種方法可以擴充套件資源。垂直擴充套件增加了機器的配置來處理不斷增長的流量,而水平擴充套件增加了更多的機器來橫向擴充套件資源。垂直擴充套件受容量限制。水平擴充套件提供了無限的資源。

例如,AWS 提供開箱即用的水平自動擴充套件。無論是彈性計算雲 (EC2) 例項、DynamoDB 索引、彈性容器服務 (ECS) 容器還是 Aurora 叢集,Amazon 都會根據您定義的每個應用程式的統一擴充套件策略監控和調整資源。您可以定義可擴充套件的優先順序,例如成本優化或高可用性,也可以同時平衡兩者。AWS 的 Autoscaling 功能是免

# 自動化和基礎設施即程式碼 (IaC)

通過在現代系統設計支援的微服務架構上執行容器,組織可以在業務流程中實現速度和敏捷性。為了將此功能擴充套件到生產環境,企業現在正在實施基礎架構即程式碼 (IaC)。組織可以通過應用軟體工程實踐來自動化資源配置,通過配置檔案來管理基礎設施。通過測試和版本控制部署,您可以自動化部署以將基礎架構保持在所需狀態。當需要更改資源分配時,您可以簡單地在配置檔案中定義它並自動將其應用到基礎架構中。IaC 將一次性系統帶入畫面,您可以在其中即時建立、管理和銷燬生產環境,同時自動執行每項任務。

# 自動恢復

今天,客戶希望您的應用程式始終可用。為確保所有資源的高可用性,為所有服務、資料資源和基礎架構制定災難恢復計劃非常重要。雲架構允許您從一開始就將彈性整合到應用程式中。您可以設計自我修復應用程式,並可以立即恢復資料、原始碼儲存庫和資源。

例如, Terraform 或 CloudFormation 等IaC 工具允許您自動配置底層基礎設施,以防系統崩潰。從預置 EC2 例項和 VPC 到管理和安全策略,您可以自動化災難恢復工作流程的所有階段。它還可以幫助您立即回滾對基礎架構所做的更改或在需要時重新建立例項。同樣,您可以使用 Jenkins 或 Gitlab 等 CI 自動化伺服器回滾對CI/CD 管道所做的更改。這意味著災難恢復快速且具有成本效益。

# 不可變的基礎設施

不可變的基礎設施或不可變的程式碼部署是部署伺服器的概念,因此它們不能被編輯或更改。如果需要更改,則伺服器將被銷燬,並從公共影象儲存庫在該位置部署新的伺服器例項。並非每個部署都依賴於前一個部署,並且沒有配置偏差。由於每個部署都帶有時間戳和版本,因此如果需要,您可以回滾到早期版本。

不可變的基礎架構使管理員能夠輕鬆更換有問題的伺服器,而不會干擾應用程式。此外,它使部署在所有環境中變得可預測、簡單且一致。它還使測試變得簡單。自動縮放也變得容易。總體而言,它提高了部署環境的可靠性、一致性和效率。Docker、Kubernetes、Terraform 和 Spinnaker 是一些有助於不可變基礎架構的流行工具。

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雲原生應用架構總結

在當今瞬息萬變的技術世界中,雲原生架構不再是可選的——它是必需的。變化是雲中唯一不變的東西,這意味著您的軟體開發環境應該足夠靈活,以便在不干擾業務運營的情況下快速適應新技術和方法。雲原生架構為使用正確的工具、技術和流程構建應用程式提供了正確的環境。充分利用雲革命的關鍵是為您的軟體開發需求設計正確的雲架構。建議在正確的領域實施正確的自動化,充分利用託管服務,整合 DevOps 最佳實踐,並應用最佳的雲原生應用程式架構模式。

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