隨著用容器來開發(fā)應(yīng)用的實踐變得流行，云原生應(yīng)用也在增長。云原生應(yīng)用的定義為：

“云原生技術(shù)用于開發(fā)使用打包在容器中的服務(wù)所構(gòu)建的應(yīng)用程序，以微服務(wù)的形式部署，并通過敏捷的 DevOps 流程和持續(xù)交付工作流在彈性基礎(chǔ)設(shè)施上進行管理。”

這個定義提到了構(gòu)成云原生應(yīng)用的不可或缺的四個元素：

• 容器
• 微服務(wù)
• DevOps
• 持續(xù)集成和持續(xù)交付 (CI/CD)

盡管這些技術(shù)各有各自獨特的歷史，但它們之間卻相輔相成，在短時間內(nèi)實現(xiàn)了云原生應(yīng)用和工具的驚人的指數(shù)級增長。這個云原生計算基金會(CNCF)信息圖呈現(xiàn)了當今云原生應(yīng)用生態(tài)的規(guī)模和廣度。

云原生計算基金會項目

我想說，瞧著吧!這僅僅是一個開始。正如 NodeJS 的出現(xiàn)引發(fā)了無數(shù)的 JavaScript 工具的爆炸式增長一樣，容器技術(shù)的普及也推動了云原生應(yīng)用的指數(shù)增長。

好消息是，有幾個組織負責監(jiān)管并將這些技術(shù)連接在一起。其中之一是 開放容器倡議(Open Containers Initiative)(OCI)，它是一個輕量級的、開放的治理機構(gòu)(或項目)，“它是在 Linux 基金會的支持下形成的，其明確目的是創(chuàng)建開放的行業(yè)標準的容器格式和運行時。” 另一個是 CNCF，它是“一個致力于使云原生計算普及和可持續(xù)發(fā)展的開源軟件基金會”。

通常除了圍繞云原生應(yīng)用建立社區(qū)之外，CNCF 還幫助項目圍繞其云原生應(yīng)用建立結(jié)構(gòu)化管理。CNCF 創(chuàng)建了成熟等級的概念(沙箱級、孵化級或畢業(yè)級)，分別與下圖中的“創(chuàng)新者”、“早期采用者”和“早期大量應(yīng)用”相對應(yīng)。

CNCF 項目成熟等級

CNCF 為每個成熟等級制定了詳細的標準(為方便讀者而列在下面)。獲得技術(shù)監(jiān)督委員會(TOC)三分之二的同意才能轉(zhuǎn)為孵化或畢業(yè)級。

沙箱級

要想成為沙箱級，一個項目必須至少有兩個 TOC 贊助商。有關(guān)詳細過程，請參見《CNCF 沙箱指南 v1.0》。

孵化級

注：孵化級是我們期望對項目進行全面的盡職調(diào)查的起點。

要進入孵化級，項目除了滿足沙箱級的要求之外還要滿足：

• 證明至少有三個獨立的最終用戶已成功將其用于生產(chǎn)，且 TOC 判斷這些最終用戶具有足夠的質(zhì)量和范圍。
• 提交者的數(shù)量要合理。提交者定義為具有提交權(quán)的人，即可以接受部分或全部項目貢獻的人。
• 顯示出有大量持續(xù)提交和合并貢獻。
• 由于這些指標可能會根據(jù)項目的類型、范圍和大小而有很大差異，所以 TOC 有權(quán)決定是否滿足這些標準的活動水平。

畢業(yè)級

要從沙箱或孵化級畢業(yè)，或者要使一個新項目作為已畢業(yè)項目加入，項目除了必須滿足孵化級的標準外還要滿足：

• 至少有兩個來自組織的提交者。
• 已獲得并保持了“核心基礎(chǔ)設(shè)施計劃最佳實踐徽章”。
• 已完成獨立的第三方安全審核，并發(fā)布了具有與以下示例類似的范圍和質(zhì)量的結(jié)果(包括已解決的關(guān)鍵漏洞)：https://github.com/envoyproxy/envoy#security-audit，并在畢業(yè)之前需要解決所有關(guān)鍵的漏洞。
• 采用《CNCF 行為準則》。
• 明確規(guī)定項目治理和提交流程。最好將其列在 GOVERNANCE.md 文件中，并引用顯示當前提交者和榮譽提交者的 OWNERS.md 文件。
• 至少有一個主倉的項目采用者的公開列表(例如，ADOPTERS.md 或項目網(wǎng)站上的徽標)。
• 獲得 TOC 的絕大多數(shù)票，進入畢業(yè)階段。如果項目能夠表現(xiàn)出足夠的成熟度，則可以嘗試直接從沙箱級過渡到畢業(yè)級。項目可以無限期保持孵化狀態(tài)，但是通常預計它們會在兩年內(nèi)畢業(yè)。

值得關(guān)注的 9 個項目

本文不可能涵蓋所有的 CNCF 項目，我將介紹最有趣的 9 個畢業(yè)和孵化的開源項目。

畢業(yè)項目

畢業(yè)的項目被認為是成熟的，已被許多組織采用的，并且嚴格遵守了 CNCF 的準則。以下是三個最受歡迎的開源 CNCF 畢業(yè)項目。(請注意，其中一些描述來源于項目的網(wǎng)站并被做了改編。)

1. Kubernetes(希臘語“舵手”)

Kubernetes! 說起云原生應(yīng)用，怎么能不提 Kubernetes 呢?Google 發(fā)明的 Kubernetes 無疑是最著名的基于容器的應(yīng)用程序的容器編排平臺，而且它還是一個開源工具。

什么是容器編排平臺?通常，一個容器引擎本身可以管理幾個容器。但是，當你談?wù)摂?shù)千個容器和數(shù)百個服務(wù)時，管理這些容器變得非常復雜。這就是容器編排引擎的用武之地。容器編排引擎通過自動化容器的部署、管理、網(wǎng)絡(luò)和可用性來幫助管理大量的容器。

Docker Swarm 和 Mesosphere Marathon 也是容器編排引擎，但是可以肯定地說，Kubernetes 已經(jīng)贏得了這場比賽(至少現(xiàn)在是這樣)。Kubernetes 還催生了像 OKD 這樣的容器即服務(wù)(CaaS)平臺，它是 Kubernetes 的 Origin 社區(qū)發(fā)行版，并成了 Red Hat OpenShift 的一部分。

想開始學習，請訪問 Kubernetes GitHub 倉庫，并從 Kubernetes 文檔頁面訪問其文檔和學習資源。

2. Prometheus(普羅米修斯)

Prometheus 是 2012 年在 SoundCloud 上構(gòu)建的一個開源的系統(tǒng)監(jiān)控和告警工具。之后，許多公司和組織都采用了 Prometheus，并且該項目擁有非常活躍的開發(fā)者和用戶群體。現(xiàn)在，它已經(jīng)成為一個獨立的開源項目，獨立于公司之外進行維護。

Prometheus 的架構(gòu)理解 Prometheus 的最簡單方法是可視化一個生產(chǎn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)需要 24(小時)x 365(天)都可以正常運行。沒有哪個系統(tǒng)是完美的，也有減少故障的技術(shù)(稱為容錯系統(tǒng))，但是，如果出現(xiàn)問題，最重要的是盡快發(fā)現(xiàn)問題。這就是像 Prometheus 這樣的監(jiān)控工具的用武之地。Prometheus 不僅僅是一個容器監(jiān)控工具，但它在云原生應(yīng)用公司中最受歡迎。此外，其他開源監(jiān)視工具，包括 Grafana，都借助了 Prometheus。

開始使用 Prometheus 的最佳方法是下載其 GitHub 倉庫。在本地運行 Prometheus 很容易，但是你需要安裝一個容器引擎。你可以在 Prometheus 網(wǎng)站上查看詳細的文檔。

3. Envoy(使者)

Envoy(或 Envoy 代理)是專為云原生應(yīng)用設(shè)計的開源的邊緣代理和服務(wù)代理。由 Lyft 創(chuàng)建的 Envoy 是為單一服務(wù)和應(yīng)用而設(shè)計的高性能的 C++ 開發(fā)的分布式代理，同時也是為由大量微服務(wù)組成的服務(wù)網(wǎng)格架構(gòu)而設(shè)計的通信總線和通用數(shù)據(jù)平面。Envoy 建立在 Nginx、HAProxy、硬件負載均衡器和云負載均衡器等解決方案的基礎(chǔ)上，Envoy 與每個應(yīng)用相伴(并行)運行，并通過提供平臺無關(guān)的方式提供通用特性來抽象網(wǎng)絡(luò)。

當基礎(chǔ)設(shè)施中的所有服務(wù)流量都經(jīng)過 Envoy 網(wǎng)格時，很容易就可以通過一致的可觀測性來可視化問題域，調(diào)整整體性能，并在單個位置添加基礎(chǔ)功能。基本上，Envoy 代理是一個可幫助組織為生產(chǎn)環(huán)境構(gòu)建容錯系統(tǒng)的服務(wù)網(wǎng)格工具。

服務(wù)網(wǎng)格應(yīng)用有很多替代方案，例如 Uber 的 Linkerd(下面會討論)和 Istio。Istio 通過將其部署為 Sidecar 并利用了 Mixer 的配置模型，實現(xiàn)了對 Envoy 的擴展。Envoy 的顯著特性有：

• 包括所有的“入場籌碼(table stakes)(LCTT 譯注：引申為基礎(chǔ)必備特性)”特性(與 Istio 這樣的控制平面組合時)
• 帶載運行時 99% 數(shù)據(jù)可達到低延時
• 可以作為核心的 L3/L4 過濾器，提供了開箱即用的 L7 過濾器
• 支持 gRPC 和 HTTP/2(上行/下行)
• 由 API 驅(qū)動，并支持動態(tài)配置和熱重載
• 重點關(guān)注指標收集、跟蹤和整體可監(jiān)測性

要想了解 Envoy，證實其能力并實現(xiàn)其全部優(yōu)勢，需要豐富的生產(chǎn)級環(huán)境運行的經(jīng)驗。你可以在其詳細文檔或訪問其 GitHub 倉庫了解更多信息。

孵化項目

下面是六個最流行的開源的 CNCF 孵化項目。

4. rkt(火箭)

rkt, 讀作“rocket”，是一個 Pod 原生的容器引擎。它有一個命令行接口用來在 Linux 上運行容器。從某種意義上講，它和其他容器如 Podman、Docker 和 CRI-O 相似。

rkt 最初是由 CoreOS (后來被 Red Hat 收購)開發(fā)的，你可以在其網(wǎng)站上找到詳細的文檔，以及在 GitHub 上訪問其源代碼。

5. Jaeger(賊鷗)

Jaeger 是一個開源的端到端的分布式追蹤系統(tǒng)，適用于云端應(yīng)用。在某種程度上，它是像 Prometheus 這樣的監(jiān)控解決方案。但它有所不同，因為其使用場景有所擴展：

• 分布式事務(wù)監(jiān)控
• 性能和延時優(yōu)化
• 根因分析
• 服務(wù)依賴性分析
• 分布式上下文傳播

Jaeger 是一項 Uber 打造的開源技術(shù)。你可以在其網(wǎng)站上找到詳細文檔，以及在 GitHub 上找到其源碼。

6. Linkerd

像創(chuàng)建 Envoy 代理的 Lyft 一樣，Uber 開發(fā)了 Linkerd 開源解決方案用于生產(chǎn)級的服務(wù)維護。在某些方面，Linkerd 就像 Envoy 一樣，因為兩者都是服務(wù)網(wǎng)格工具，旨在提供平臺級的可觀測性、可靠性和安全性，而無需進行配置或代碼更改。

但是，兩者之間存在一些細微的差異。盡管 Envoy 和 Linkerd 充當代理并可以通過所連接的服務(wù)進行上報，但是 Envoy 并不像 Linkerd 那樣被設(shè)計為 Kubernetes Ingress 控制器。Linkerd 的顯著特點包括：

• 支持多種平臺(Docker、Kubernetes、DC/OS、Amazon ECS 或任何獨立的機器)
• 內(nèi)置服務(wù)發(fā)現(xiàn)抽象，可以將多個系統(tǒng)聯(lián)合在一起
• 支持 gRPC、HTTP/2 和 HTTP/1.x請 求和所有的 TCP 流量

你可以在 Linkerd 網(wǎng)站上閱讀有關(guān)它的更多信息，并在 GitHub 上訪問其源碼。

7. Helm(舵輪)

Helm 基本上就是 Kubernetes 的包管理器。如果你使用過 Apache Maven、Maven Nexus 或類似的服務(wù)，你就會理解 Helm 的作用。Helm 可幫助你管理 Kubernetes 應(yīng)用程序。它使用“Helm Chart”來定義、安裝和升級最復雜的 Kubernetes 應(yīng)用程序。Helm 并不是實現(xiàn)此功能的唯一方法;另一個流行的概念是 Kubernetes Operators，它被 Red Hat OpenShift 4 所使用。

你可以按照其文檔中的快速開始指南或 GitHub 指南來試用 Helm。

8. Etcd

Etcd 是一個分布式的、可靠的鍵值存儲，用于存儲分布式系統(tǒng)中最關(guān)鍵的數(shù)據(jù)。其主要特性有：

• 定義明確的、面向用戶的 API(gRPC)
• 自動 TLS，可選的客戶端證書驗證
• 速度(可達每秒 10,000 次寫入)
• 可靠性(使用 Raft 實現(xiàn)分布式)

Etcd 是 Kubernetes 和許多其他技術(shù)的默認的內(nèi)置數(shù)據(jù)存儲方案。也就是說，它很少獨立運行或作為單獨的服務(wù)運行;相反，它以集成到 Kubernetes、OKD/OpenShift 或其他服務(wù)中的形式來運作。還有一個 etcd Operator 可以用來管理其生命周期并解鎖其 API 管理功能：

你可以在 etcd 文檔中了解更多信息，并在 GitHub上訪問其源碼。

9. CRI-O

CRI-O 是 Kubernetes 運行時接口的 OCI 兼容實現(xiàn)。CRI-O 用于各種功能，包括：

• 使用 runc(或遵從 OCI 運行時規(guī)范的任何實現(xiàn))和 OCI 運行時工具運行
• 使用容器/鏡像進行鏡像管理
• 使用容器/存儲來存儲和管理鏡像層
• 通過容器網(wǎng)絡(luò)接口(CNI)來提供網(wǎng)絡(luò)支持

CRI-O 提供了大量的文檔，包括指南、教程、文章，甚至播客，你還可以訪問其 GitHub 頁面。