什么是云原生应用?

本文参考的是 OAM 规范中对云原生应用的定义,并做出了引申。

云原生应用是一个相互关联但又不独立的组件(service、task、worker)的集合,这些组件与配置结合在一起并在适当的运行时实例化后,共同完成统一的功能目的。

云原生应用模型

下图是 OAM 定义的云原生应用模型示意图,为了便于理解,图中相同颜色的部分为同一类别的对象定义。

云原生应用模型
云原生应用模型

OAM 的规范中定义了以下对象,它们既是 OAM 规范中的基本术语也是云原生应用的基本组成。

  • Workload(工作负载):应用程序的工作负载类型,由平台提供。
  • Component组件):定义了一个 Workload 的实例,并以基础设施中立的术语声明其运维特性。
  • Trait(特征):用于将运维特性分配给组件实例。
  • ApplicationScope(应用作用域):用于将组件分组成具有共同特性的松散耦合的应用。
  • ApplicationConfiguration(应用配置):描述 Component 的部署、TraitApplicationScope

关注点分离

下图是不同角色对于该模型的关注点示意图。

云原生应用模型中的目标角色
云原生应用模型中的目标角色

我们可以看到对于一个云原生应用来说,不同的对象是由不同的角色来负责的:

  • 基础设施运维:提供不同的 Workload 类型供开发者使用;
  • 应用运维:定义适用于不同 Workload 的运维属性 Trait 和管理 ComponentApplicationScope 即作用域;
  • 应用开发者:负责应用组件 Component 的定义;
  • 应用开发者和运维:共同将 Component 与运维属性 Trait 绑定在一起,维护应用程序的生命周期;

基于 OAM 中的对象定义的云原生应用可以充分利用平台能力自由组合,开发者和运维人员的职责可以得到有效分离,组件的复用性得到大幅提高。

定义标准

CNCF 中的有几个定义标准的「开源项目」,其中有的项目都已经毕业。

这其中唯独没有应用定义标准,CNCF SIG App delivery 即是要做这个的。当然既然要指定标准,自然要对不同平台和场景的逻辑做出更高级别的抽象(这也意味着你在掌握了底层逻辑的情况下还要学习更多的概念),这样才能屏蔽底层差异。

OAM 简介

OAM 全称是 Open Application Model,从名称上来看它所定义的就是一种模型,同时也实现了基于 OAM 的我认为这种模型旨在定义了云原生应用的标准。

  • 开放(Open):支持异构的平台、容器运行时、调度系统、云供应商、硬件配置等,总之与底层无关
  • 应用(Application):云原生应用
  • 模型(Model):定义标准,以使其与底层平台无关

既然要制定标准,自然要对不同平台和场景的逻辑做出更高级别的抽象(这也意味着你在掌握了底层逻辑的情况下还要学习更多的概念),这样才能屏蔽底层差异。本文将默认底层平台为 Kubernetes。

  • 是从管理大量 CRD 中汲取的经验。
  • 业务和研发的沟通成本,比如 YAML 配置中很多字段是开发人员不关心的。

设计原则

OAM 规范的设计遵循了以下原则

  • 关注点分离:根据功能和行为来定义模型,以此划分不同角色的职责,
  • 平台中立:OAM 的实现不绑定到特定平台;
  • 优雅:尽量减少设计复杂性;
  • 复用性:可移植性好,同一个应用程序可以在不同的平台上不加改动地执行;
  • 不作为编程模型:OAM 提供的是应用程序模型,描述了应用程序的组成和组件的拓扑结构,而不关注应用程序的具体实现。

下图是 OAM 规范示意图。

OAM 规范示意图
OAM 规范示意图

OAM 工作原理

OAM 的工作原理如下图所示(图片引用自孙健波在《OAM: 云原生时代的应用模型与 下一代 DevOps 技术》中的分享)。

OAM 的原理
OAM 的原理

OAM Spec 定义了云原生应用的规范(使用一些 CRD 定义), KubeVela 可以看做是 OAM 规范的解析器,将应用定义翻译为 Kubernetes 中的资源对象。可以将上图分为三个层次:

  • 汇编层:即人工或者使用工具来根据 OAM 规范定义汇编出一个云原生应用的定义,其中包含了该应用的工作负载和运维能力配置。
  • 转义层:汇编好的文件将打包为 YAML 文件,由 KubeVela 或其他 OAM 的实现将其转义为 Kubernetes 或其他云服务(例如 Istio)上可运行的资源对象。
  • 执行层:执行经过转义好的云平台上的资源对象并执行资源配置。

参考

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