華為云云原生新范式正式公布

宋奇

數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級的變革之下，我們迎來云原生時代。如今，Kubernetes（k8s）已成為云原生的標(biāo)配，其對下封裝基礎(chǔ)設(shè)施的差異，對上支持各種應(yīng)用的運維部署，如無狀態(tài)應(yīng)用、微服務(wù)，再如有狀態(tài)、批處理、大數(shù)據(jù)、AI、區(qū)塊鏈等新技術(shù)的應(yīng)用，在k8s上都有辦法部署。但是，k8s和云基礎(chǔ)設(shè)施過于復(fù)雜的特性要求用戶學(xué)習(xí)很多底層細節(jié)，由此帶來了應(yīng)用管理成本高、容易出錯以及故障頻頻等一系列問題。那么，如何將k8s等先進技術(shù)、DevOps等先進的開發(fā)管理模型快捷高效帶入千行百業(yè)的同時，又能高效解決這一系列問題，成為了先行者們紛紛開始思考的問題。

近日，華為云正式提出了包含“泛在、計算、調(diào)度、網(wǎng)絡(luò)、萬物互聯(lián)、應(yīng)用、數(shù)據(jù)、智能、安全、行業(yè)使能”十大方面的“云原生2.0”新范式，全方位總結(jié)了云原生技術(shù)在數(shù)字化轉(zhuǎn)型落地過程中的最佳實踐路徑。

事實上，華為云早在2021年4月發(fā)布的《云原生2.0白皮書》中就提出了以應(yīng)用為中心，建立安全與運營兩大體系，從敏捷基礎(chǔ)設(shè)施、微服務(wù)、Devops、數(shù)據(jù)、智能和安全六大方面著手，賦能企業(yè)的運維、安全、基礎(chǔ)架構(gòu)和數(shù)據(jù)中心四大核心部門數(shù)據(jù)和平臺的融合，為應(yīng)用提供敏捷、智能、安全的底層數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)架構(gòu)的綜合能力支持。

而十大新范式，則是對云原生2.0技術(shù)生態(tài)體系理論的進一步解讀。與之前的體系相比，在新范式中，以開源軟件為主的云原生基礎(chǔ)設(shè)施扮演著重要的角色。一方面，通過泛在、計算、調(diào)度、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)等新范式重構(gòu)云的基礎(chǔ)服務(wù)能力；另一方面，通過智能新范式、萬物互聯(lián)新范式等聚焦AI、IoT等前沿科技的應(yīng)用，為技術(shù)應(yīng)用的行業(yè)痛點提供行之有效的解決方案。

重構(gòu)云的基礎(chǔ)服務(wù)能力

十大新范式中，數(shù)據(jù)新范式、泛在新范式、計算新范式、調(diào)度新范式以及網(wǎng)絡(luò)新范式等維度，更多是關(guān)注在云原生背景下，數(shù)字化轉(zhuǎn)型需求之前，如何重構(gòu)云的基礎(chǔ)服務(wù)能力。

從數(shù)據(jù)維度看，在企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中，數(shù)據(jù)是企業(yè)業(yè)務(wù)演進、價值挖掘的基石。但是傳統(tǒng)煙囪式的本地化封閉獨立部署方式無法充分發(fā)揮出數(shù)據(jù)價值。數(shù)據(jù)新范式的提出，即通過兼容多模引擎、存算分離架構(gòu)、多元算力、海量擴展存儲、Region級高可用、新型商業(yè)模式和開放互通生態(tài)七大特征，幫助企業(yè)安全防護數(shù)據(jù)資產(chǎn)，更高效的發(fā)揮數(shù)據(jù)價值。

有多核高性能、全鏈路安全性及智能運維等企業(yè)級特性的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)openGauss是華為云深耕數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域的優(yōu)秀成果。經(jīng)過多年的打磨，openGauss已經(jīng)具備數(shù)據(jù)新范式提出的云原生數(shù)據(jù)庫能力標(biāo)準(zhǔn)，如今已向市場全面開源。

計算新范式提出通過聚焦業(yè)務(wù)邏輯、資源無感知、按需供給、按量計費以及無需關(guān)注區(qū)域的Regionless來提供計算服務(wù)；如此一來，企業(yè)將無需再面對繁重的資源管理難題，而是將應(yīng)用在云上所依賴的所有云服務(wù)，以可調(diào)用的“接口”方式提供，實現(xiàn)將計算的中心真正從資源轉(zhuǎn)向應(yīng)用。

以近兩年最為熱門的邊緣計算為例。未來，將有越來越多的公司使用邊緣計算，K8s容器技術(shù)會統(tǒng)一納管云邊緣設(shè)備，從而實現(xiàn)統(tǒng)一計算調(diào)度。但是，由于邊緣計算覆蓋范圍廣、帶寬成本高、受環(huán)境影響大等部署特點，邊緣要求斷網(wǎng)狀態(tài)或者弱網(wǎng)狀態(tài)下邊緣業(yè)務(wù)仍可以持續(xù)運行，這就K8s系統(tǒng)的可用性提出了更高的要求。在這方面，華為云開源的KubeEdge項目就是把K8s應(yīng)用到邊緣計算的經(jīng)典案例。

首先，KubeEdge對K8s模塊化解耦、精簡，使KubeEdge最低運行內(nèi)存僅需70 M，并且實現(xiàn)了云邊協(xié)同通信、邊緣離線自治等功能，可將本機容器化應(yīng)用編排和管理擴展到邊緣端設(shè)備。它構(gòu)建在K8s之上，為網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用程序提供核心基礎(chǔ)架構(gòu)支持，并在云端和邊緣端部署應(yīng)用，同步元數(shù)據(jù)。其次，KubeEdge能夠100%兼容K8s原生API，可以使用原生K8s API管理邊緣節(jié)點和設(shè)備。此外，KubeEdge支持MQTT協(xié)議，允許開發(fā)人員編寫客戶邏輯，并在邊緣端啟用設(shè)備通信的資源約束。

K8s容器技術(shù)的到來，給邊緣計算提供了先進的運維思路。但單純的原生K8s并不能滿足邊緣側(cè)業(yè)務(wù)的所有需求。華為云將KubeEdge集成了K8s云原生管理能力，同時對邊緣業(yè)務(wù)部署和管理提供全方位支持，因此被引入到平臺中，進行邊緣節(jié)點管理和應(yīng)用程序部署，實現(xiàn)無需關(guān)注區(qū)域的Regionless計算服務(wù)。

從調(diào)度新范式維度上來看，華為云提出了“應(yīng)用+資源”融合調(diào)度，以實現(xiàn)最佳算力匹配與最優(yōu)資源利用。所謂“應(yīng)用+資源”融合調(diào)度，即基于統(tǒng)一技術(shù)棧、跨集群共享、多元算力共池以及多云/跨域調(diào)度等方向融合調(diào)度，智能化地為云原生業(yè)務(wù)提供最佳SLA匹配算力，保障業(yè)務(wù)穩(wěn)定性，同時提供最優(yōu)能效。

在早期的云原生1.0系統(tǒng)中，通常采用以資源為中心的調(diào)度，由于多技術(shù)棧、割裂資源池、單DC架構(gòu)等因素限制，資源利用率不到20%。為解決這一痛點，華為云于2019年開源了業(yè)界首個云原生容器批量計算項目Volcano。Volcano源自華為在AI、大數(shù)據(jù)以及HPC等高性能計算場景下多年技術(shù)積累，可以提供高性能作業(yè)調(diào)度引擎、廣泛的異構(gòu)設(shè)備管理完整的作業(yè)生命周期管理等通用計算能力，通過無縫對接AI、大數(shù)據(jù)、基因及渲染等諸多行業(yè)計算框架服務(wù)終端用戶。目前，在支撐華為云一站式AI開發(fā)平臺ModelArts、Servless容器服務(wù)CCI等穩(wěn)定運行中，Volcano都發(fā)揮著重要作用。

華為云在2021年4月宣布開源多云容器編排項目Karmada（Kubernetes Armada）是一個Kubernetes管理系統(tǒng)，旨在為多云和混合云場景下的多集群應(yīng)用程序管理提供turnkey自動化，關(guān)鍵功能包括集中式多云管理、高可用性、故障恢復(fù)和流量調(diào)度。Karmada可跨多個Kubernetes集群和云運行云原生應(yīng)用程序，而無需對應(yīng)用程序進行更改。通過直接使用Kubernetes原生API并提供高級調(diào)度功能，Karmada可以實現(xiàn)真正的開放式多云Kubernetes。

在數(shù)據(jù)、計算、調(diào)度等新范式的標(biāo)準(zhǔn)下，重構(gòu)的云原生2.0基礎(chǔ)服務(wù)能力將讓云無處不在，助力企業(yè)實現(xiàn)高效轉(zhuǎn)型打下堅實基礎(chǔ)。

聚焦前沿技術(shù)落地

數(shù)字化轉(zhuǎn)型變革已經(jīng)進入白熱化階段，未來，先行者們將聚焦于日趨成熟的AI、IoT等前沿科技領(lǐng)域，真正將這些技術(shù)應(yīng)用到千行百業(yè)的場景中，賦能企業(yè)云上生長。但這個過程也面臨著諸多挑戰(zhàn)，“云原生2.0”十大新范式針對這些領(lǐng)域發(fā)展的痛點提出了可行的解決方案。

在AI領(lǐng)域，智能新范式提出數(shù)據(jù)模型+機理模型高效智能化模式，通過預(yù)訓(xùn)練大模型+AutoML實現(xiàn)AI工業(yè)化生產(chǎn)；通過MLOps/DataOps/DevOps協(xié)同迭代，實現(xiàn)AI高效建模；通過知識計算等推動AI在行業(yè)的廣泛落地。這解決了傳統(tǒng)手工作坊式AI生產(chǎn)方式采用分段開發(fā)，數(shù)據(jù)模型無法滿足快速增長的AI產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求的痛點。

2020年3月，華為正式開源全場景AI計算框架Mind Spore。MindSpore原生適應(yīng)云邊端多場景，并在按需協(xié)同的基礎(chǔ)上，通過實現(xiàn)AI算法，即代碼，使開發(fā)生態(tài)變得更加友好，顯著減少模型開發(fā)時間，降低模型開發(fā)門檻。

此外，物聯(lián)網(wǎng)是企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的另一關(guān)鍵領(lǐng)域，萬物互聯(lián)新范式提出了降低成本、提高覆蓋率、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化的三大行業(yè)目標(biāo)。其做法是通過提供廣泛協(xié)議、萬物抽象建模、溝通協(xié)作的平臺和標(biāo)準(zhǔn)支撐，將萬物接入、數(shù)字孿生及智能協(xié)作等能力，整合成端到端、開箱即用的行業(yè)解決方案。從而解決了目前的物聯(lián)網(wǎng)場景多局限于單一設(shè)備監(jiān)控，設(shè)備、數(shù)據(jù)、應(yīng)用強耦合，功能和應(yīng)用更新迭代慢，批量復(fù)制困難，且數(shù)據(jù)不全，難加以利用的問題。

華為云已開源的物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)內(nèi)核LiteOS是這一領(lǐng)域的重要代表，該系統(tǒng)內(nèi)核提供端云協(xié)同能力，集成了LwM2M、CoAP、mbedtls、LwIP全套IoT互聯(lián)協(xié)議棧，且在LwM2M的基礎(chǔ)上，提供了AgentTiny模塊，用戶只需直接使用AgentTiny封裝的接口，即可簡單快速實現(xiàn)與云平臺的高效連接。

產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型下，越來越多的技術(shù)架構(gòu)向著云原生演進。隨著軟件復(fù)雜性、成本和風(fēng)險的進一步上升，需要社會化的分工協(xié)作才能完成的時代已經(jīng)到來，積極擁抱開源才是技術(shù)發(fā)展的最佳途徑。華為云作為國際領(lǐng)先的云服務(wù)廠商，一直以來也致力于為云原生開源社區(qū)貢獻項目與代碼，為國內(nèi)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型構(gòu)建開源、開放的協(xié)作平臺。據(jù)OSCI統(tǒng)計的企業(yè)開源貢獻數(shù)據(jù)顯示，華為云成為首個進入全球開源貢獻排行榜前十的中國企業(yè)。

未來，會有越來越多的中國企業(yè)以開放合作的形式加入“云原生2.0”的生態(tài)建設(shè)中，華為云也將助力千行百業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級。