云原生
云原生（Cloud Native）是一种构建和运行应用程序的方法，充分利用云计算的优势。云原生应用从设计之初就考虑在云环境运行，使用容器、服务网格、声明式 API、不可变基础设施等技术和理念。
云原生的核心要素
容器化
容器是一种轻量级的虚拟化技术，将应用和依赖打包在一起，保证应用在任何环境中一致运行。容器相比虚拟机启动快、资源占用少、部署灵活。
Docker 是最流行的容器运行时，Kubernetes 是最流行的容器编排平台。
服务网格
Service Mesh 将服务治理逻辑从服务代码中剥离，下沉到基础设施层。Service Mesh 处理服务间通信，提供服务发现、负载均衡、熔断降级、限流、链路追踪等功能。
Istio、Linkerd 是主流的 Service Mesh 实现。
声明式 API
声明式 API 描述期望状态，而不是如何达到期望状态。声明式 API 简化了应用管理，系统会自动将当前状态调整为期望状态。
Kubernetes 的 Deployment、Service、ConfigMap 都是声明式 API。
不可变基础设施
不可变基础设施是指基础设施创建后不再修改，需要变更时创建新资源替换旧资源。不可变基础设施避免了配置漂移，减少了配置错误。
容器的镜像就是不可变基础设施的代表，镜像创建后不再修改，需要变更时构建新镜像。
微服务
微服务架构将单体应用拆分为多个小型服务，每个服务独立开发、部署、扩展。微服务架构提高了系统的灵活性和可扩展性，但也增加了系统的复杂性。
云原生的优势
弹性伸缩：根据负载自动扩缩容，提高资源利用率。
高可用性：应用多副本部署，故障时自动重启或迁移。
快速迭代：持续集成、持续交付，快速发布新功能。
资源效率：容器共享操作系统内核，资源占用少，提高服务器利用率。
可移植性：应用打包在容器中，可以在任何支持容器的环境中运行。
CNCF 云原生全景图
CNCF（Cloud Native Computing Foundation，云原生计算基金会）维护云原生全景图，涵盖云原生的各个领域。
运行时：容器运行时（containerd、CRI-O）、容器网络（CNI）、容器存储（CSI）。
编排和管理：Kubernetes、Helm、Operator。
应用定义和开发：Prometheus、Envoy、CoreDNS、containerd。
可观测性和分析：Prometheus、Grafana、Jaeger、Fluentd。
服务网格：Istio、Linkerd、Consul。
云原生的核心理念
12-Factor App
12-Factor App 是 Heroku 提出的云原生应用设计原则，指导开发者构建可移植、可扩展的云原生应用。
基准代码：一份基准代码，多次部署。
依赖：显式声明和隔离依赖。
配置：环境变量存储配置。
后端服务：后端服务视为附加资源。
构建、发布、运行：严格分离构建和运行。
进程：无状态进程。
端口绑定：通过端口绑定提供服务。
并发：通过进程模型扩展。
易处理：快速启动和优雅关闭。
开发环境与线上环境等价：保持开发、测试、生产环境一致。
日志：日志作为事件流。
管理员进程：一次性管理员进程。
###pets vs Cattle
Pets（宠物）：传统服务器，精心呵护、有名字、需要手动管理。
Cattle（牲口）：云原生服务器，批量管理、无名字、自动替换。
云原生应用应该是 Cattle，而不是 Pets。
云原生的技术栈
容器运行时：containerd、CRI-O、gVisor（安全容器）、Kata Containers（安全容器）。
容器编排：Kubernetes、Nomad、Docker Swarm。
容器网络：CNI（Calico、Flannel、Weave、Cilium）。
容器存储：CSI（Ceph、GlusterFS、NFS、Local PV）。
容器镜像：Docker Hub、Harbor、Quay、阿里云容器镜像服务。
服务网格：Istio、Linkerd、Consul Connect。
监控告警：Prometheus、Grafana、Alertmanager。
日志收集：Fluentd、Fluent Bit、Loki。
链路追踪：Jaeger、Zipkin、SkyWalking。
云原生的最佳实践
无状态设计：应用应该无状态，状态存储在外部（数据库、对象存储）。无状态应用可以随意扩展和迁移。
健康检查：应用提供健康检查接口，容器运行时通过健康检查判断应用是否健康。
优雅关闭：应用监听 SIGTERM 信号，优雅关闭连接，处理完当前请求后再退出。
资源限制：为容器设置资源限制（CPU、内存），避免资源争抢。
小镜像：使用多阶段构建、精简基础镜像，减少镜像大小。
安全扫描：定期扫描镜像漏洞，及时修复。
配置管理：使用 ConfigMap、Secret 管理配置，避免将配置打包在镜像中。
日志标准输出：应用日志输出到标准输出和标准错误，便于容器运行时收集日志。
云原生是现代应用架构的方向，理解云原生的技术和理念，有助于构建可扩展、高可用的云原生应用。