雲原生新範式出爐,華為雲開源項目助力數字化轉型

語言: CN / TW / HK

近日,華為雲正式提出“雲原生 2.0” 十大範式,從“泛在、計算、調度、網絡、萬物互聯、應用、數據、智能、安全、行業使能”十個方面,總結了雲原生技術在數字化轉型落地過程中的最佳實踐。

以 Kubernetes(k8s) 為核心的容器技術掀起的雲原生浪潮仍在席捲全球,在轟轟烈烈的數字化轉型技術變革中,先行者們開始思考新的技術體系究竟能給行業與社會帶來什麼,以及如何把 DevOps 等先進的開發管理模型帶入各行各業,讓更多的企業享受到雲原生以及 AI、IoT 等前沿技術革新帶來的紅利。

今年 4 月,華為雲在《雲原生 2.0 白皮書》 中提出以應用為中心,建立安全與運營兩大體系,在當前的敏捷基礎設施、微服務、Devops 的基礎上又增加在數據、智能、安全三大方面的賦能,其實對應公司內部的數據中台、AI 中台、安全,基本上也涵蓋了公司的運維、安全、基礎架構、數據中心四大核心部門數據和平台的融合,為應用提供敏捷、智能、安全的底層數據和基礎架構等綜合能力支持。

而本次提出的十大新範式,則是對雲原生 2.0 技術生態體系理論的詳細解讀:

細看華為雲提出的雲原生 2.0 十大範式,我們可以發現以開源軟件為主的雲原生基礎設施在其中扮演着重要的角色。而作為世界領先的技術供應商,華為也已經全面擁抱開源社區,並把自身的開源基因融入到了數字化轉型建設的方方面面,其主導的許多開源項目在整個“雲原生 2.0”技術生態中發揮着重要的作用。重構雲的基礎服務能力

在十大雲原生新範式中,泛在新範式、計算新範式、調度新範式、網絡新範式、數據新範式等維度,更多是圍繞雲的基礎服務能力來談的,涉及如何在雲原生背景下,數字化轉型需求前,重構雲的基礎服務能力。

計算新範式提出通過聚焦業務邏輯、資源無感知、按需供給、按量計費、以及無需關注區域的 Regionless 來提供計算服務;將應用在雲上所依賴的所有云服務,都以可調用的“接口”方式提供。從而實現把計算的中心真正從資源轉向應用,將企業從資源管理繁瑣中解放出來。

以目前對區域環境敏感度最高、資源配比最複雜的邊緣計算為例。《雲原生 2.0 白皮書》中預測,未來 5 年,越來越多的公司會使用邊緣計算,對於邊緣設備也通過 K8s 來統一納管,同時需要對邊緣節點的極致輕量、高可靠性、大規模管理等特性來進行支持,實現統一計算調度。而邊緣計算具有覆蓋範圍廣、帶寬成本高、受環境影響大等部署難點,如果要將 K8s 系統延展到邊緣計算場景,邊緣節點將通過公網和雲端連接,從公網的不穩定性以及成本等因素考慮,邊緣要求斷網狀態或者弱網狀態下邊緣業務仍可以持續運行,對系統的可用性提出了更高的要求。

由華為雲開源的 KubeEdge 項目就是把 K8s 應用到邊緣計算的解決方案。KubeEdge 對 K8s 模塊化解耦、精簡,使 KubeEdge 最低運行內存僅需 70M,並且實現了雲邊協同通信、邊緣離線自治等功能,可將本機容器化應用編排和管理擴展到邊緣端設備。它構建在 K8s 之上,為網絡和應用程序提供核心基礎架構支持,並在雲端和邊緣端部署應用,同步元數據。KubeEdge 能夠 100% 兼容 K8s 原生 API,可以使用原生 K8s API 管理邊緣節點和設備。此外,KubeEdge 還支持 MQTT 協議,允許開發人員編寫客户邏輯,並在邊緣端啟用設備通信的資源約束。

K8s 給邊緣計算提供了先進的運維思路,但單純的原生 K8s 並不能滿足邊緣側業務的所有需求。而集成了 K8s 雲原生管理能力的 KubeEdge,同時對邊緣業務部署和管理提供了很好的支持, 因此被引入到平台中來進行邊緣節點管理和應用程序部署,從而實現無需關注區域的 Regionless 計算服務。

在早期的雲原生 1.0 系統中,通常採用以資源為中心的調度,由於多技術棧、割裂資源池、單 DC 架構等因素限制,資源利用率不到 20%。調度新範式提出“應用+資源”融合調度,以實現最佳算力匹配與最優資源利用。所謂的“應用+資源”融合調度,是基於統一技術棧、跨集羣共享、多元算力共池、多雲/跨域調度等方向融合調度,智能化地為雲原生業務提供最佳 SLA 匹配算力,保障業務穩定性,同時提供最優能效。

在這一領域,華為雲於 2019 年開源了業界首個雲原生容器批量計算項目Volcano。Volcano源自華為在AI、大數據、HPC等高性能計算場景下多年技術積累,在支撐華為雲一站式 AI 開發平台 ModelArts、Servless容器服務CCI等穩定運行中發揮重要作用。Volcano 提供了高性能作業調度引擎、廣泛的異構設備管理、完整的作業生命週期管理等通用計算能力,通過無縫對接AI、大數據、基因、渲染等諸多行業計算框架服務終端用户。

今年 4 月,華為雲宣佈開源多雲容器編排項目 Karmada。Karmada(Kubernetes Armada)是一個 Kubernetes 管理系統,它可以跨多個 Kubernetes 集羣和雲運行雲原生應用程序,而無需對應用程序進行更改。通過直接使用 Kubernetes 原生 API 並提供高級調度功能,Karmada 可以實現真正的開放式多雲Kubernetes。

Karmada 旨在為多雲和混合雲場景下的多集羣應用程序管理提供 turnkey 自動化,其關鍵功能包括集中式多雲管理、高可用性、故障恢復和流量調度。

在企業數字化轉型過程中,數據是企業業務演進、價值挖掘的基石。但是傳統煙囱式的本地化封閉獨立部署方式無法發揮數據價值。

數據新範式提出通過兼容多模引擎、存算分離架構、多元算力、海量擴展存儲、Region 級高可用、新型商業模式、開放互通生態七大特徵,實現數據資產安全,全面發揮數據價值。

華為結合自身在數據庫領域多年的研發成果,開源了有多核高性能、全鏈路安全性、智能運維等企業級特性的數據庫管理系統 openGauss,經過多年的發展與社區的打磨,openGauss 已經具備數據新範式提出的雲原生數據庫能力標準。

在計算、調度、網絡、數據等新範式的標準下,重構的雲原生 2.0 基礎服務能力將讓雲無處不在,讓智能無所不及,為企業實現高質量高效率的數字化轉型,進而實現企業跨越式發展。

聚焦前沿技術落地

數字化轉型的下一階段,將聚焦於日趨成熟的 AI、IoT 等前沿科技領域。但這些領域目前都或多或少地面臨着一些困難和挑戰。“雲原生 2.0” 十大新範式也針對這些領域目前的行業痛點提出瞭解決方案。

在 AI 領域,傳統手工作坊式 AI 生產方式採用分段開發,數據模型無法滿足快速增長的 AI 產業發展需求。智能新範式提出數據模型+機理模型高效智能化模式,通過預訓練大模型+AutoML實現 AI 工業化生產;通過 MLOps/DataOps/DevOps 協同迭代,實現 AI 高效建模;通過知識計算等推動 AI 在行業的廣泛落地。

2020 年 3 月,華為正式開源全場景 AI 計算框架 MindSpore。MindSpore 原生適應雲邊端多場景,並能夠在按需協同的基礎上,通過實現 AI 算法即代碼,使開發態變得更加友好,顯著減少模型開發時間,降低模型開發門檻。

除 AI 外,物聯網是未來數字化轉型的另一大熱門領域。目前的物聯網場景多侷限於單一設備監控,設備、數據、應用強耦合,功能和應用更新迭代慢,批量複製困難,且數據不全,難加以利用。

萬物互聯新範式提出了降低成本、提高覆蓋率、統一標準化的三大行業目標。其做法是通過提供廣泛協議、萬物抽象建模、溝通協作的平台和標準支撐,將萬物接入,數字孿生,智能協作等能力,整合成端到端、開箱即用的行業解決方案。

在這一領域,華為雲開源了物聯網操作系統內核 LiteOS ,該系統內核提供端雲協同能力,集成了 LwM2M、CoAP、mbedtls、LwIP 全套 IoT 互聯協議棧,且在 LwM2M 的基礎上,提供了 AgentTiny 模塊,用户只需關注自身的應用,而不必關注 LwM2M 實現細節,直接使用AgentTiny 封裝的接口即可簡單快速實現與雲平台安全可靠的連接。

結語

在產業數字化轉型的時代背景下,技術架構向雲原生演進已經是不可逆的時代潮流。回顧雲原生技術生態的發展進程,開源一直是永恆不變的核心理念。

近年來,包括華為雲在內的中國開發者羣體對開源社區的貢獻越來越多。據 OSCI 統計的企業開源貢獻數據顯示,華為雲成為首個進入全球開源貢獻排行榜前十的中國企業。

華為雲作為 CNCF 的白金會員以及中國唯一初創會員,一直以來也致力於為雲原生開源社區貢獻項目與代碼,為國內產業數字化轉型構建開源、開放的協作平台。希望在未來,會有越來越多的中國企業以開放合作的形式加入“雲原生 2.0”的生態建設中,實現全行業的數字化轉型升級。

若想了解更多關於“雲原生 2.0”的技術發展趨勢,敬請關注由雲原生計算基金會 CNCF 主辦的 KubeCon + CloudNativeCon + Open Source Summit China 2021。本屆峯會將於 12 月 9 日拉開帷幕,為期 2 天。屆時將有來自包括華為雲在內的一線互聯網企業的雲原生技術專家,為廣大開發者帶來 K8s、KubeEdge、Volcano、Karmada 等前沿開源項目的技術分享,以及雲原生技術生態的發展洞見,助你獲悉雲原生技術最新趨勢與最佳實踐。

本屆 KubeCon + CloudNativeCon + Open Source Summit China 2021 的議程安排現已全面上線,更多詳情請查看大會官網。