架构设计笔记-14-云原生架构设计理论与实践

知识要点

云原生（Cloud Native）架构原则：

1. 服务化原则：通过微服务架构，小服务（MiniService）架构把不同生命周期的模块分离出来，分别进行业务迭代，避免迭代频繁模块被慢速模块拖慢，从而加快整体进度和稳定性。同时服务化架构以面向接口编程，服务内部的功能高度内聚，模块间通过公共功能模块的提取增加软件的复用程度。强调使用服务化的目的在于从架构层面抽象化业务模块之间的关系，标准化服务流量传输，从而帮助业务模块进行基于服务流量的策略控制和治理。
2. 弹性原则：系统的部署规模可以随着业务量的变化而自动伸缩，无须事先规划固定的硬件和软件资源。
3. 可观测原则：主动通过日志/链路跟踪和度量等手段，使得一次点击背后的多次服务调用的耗时/返回值和参数都清晰可见，甚至可以下钻到每次三方软件调用，SQL请求，节点拓扑，网络响应等，这样的能力可以使运维/开发和业务人员实时掌握软件运行情况，并结合多个维度的数据指标，获得前所未有的关联分析能力，不断对业务健康度和用户体验进行数字化衡量和持续优化。
4. 韧性原则：当软件所依赖的软硬件组件出现异常时，软件表现出来的抵御能力。韧性从多个维度诠释了软件持续提供业务服务的能力，核心目标时提升软件的平均无故障时间（Mean Time Between Failure，MTBF）。
5. 所有过程自动化原则：通过IaC（Infrastructure as Code）、GitOps、OAM（Open Application Model）、Kubernetes Operator和大量自动化交付工具在CI/CD流水线中的实践，一方面标准化企业内部的软件交付过程，另一方面在标准化的基础上进行自动化，通过配置数据自描述和面向终态的交付过程，让自动化工具理解交付目标和环境差异，实现整个软件交付和运维的自动化。
6. 零信任原则：核心思想是，默认情况下不应该信任网络内部和外部的任何人/设备/系统，需要基于认证和授权重构访问控制的信任基础，诸如IP地址、主机、地理位置、所处网络等均不能作为可信的凭证。本质诉求是，以身份为中心进行访问控制。
7. 架构持续演进原则：非封闭式架构。

云原生主要架构模式：

1. 服务化架构模式
2. Mesh化架构模式
3. Serverless模式：适合于事件驱动的数据计算任务、计算时间短的请求/响应应用、没有复杂相互调用的长周期任务。
4. 存储计算分离模式：在云环境中，把各类暂存数据（如session）、结构化和非结构化持久数据都采用云服务保存，从而实现存储计算分离。
5. 分布式事务模式
6. 可观测架构：包括Logging、Tracing、Metrics三分方面。
7. 事件驱动架构 （EDA，Event Driven Architecture）：本质是一种应用/组件间的集成架构模式。与传统消息不同，事件具有schema，可以校验event的有效性。EDA还具备QoS保障机制，能够对事件处理失败进行响应。

Storm 之父 Nathan Marz 提出了他认为大数据系统应该具有的属性，包括：鲁棒性和容错性、低延迟读取和更新能力、横向扩容、通用性、延展性、即席查询能力、最少维护能力、可调试性。

 

案例分析

1.基于家庭网关/基于云平台的智能家居系统

2.web架构设计，分布式架构