技术云原生发展白皮书

前 言

过去十年国家高度重视我国云计算产业发展相继出台多项政策提促市场转型升级。历经多年发展我国云计算产业已得到长足发展连年保持着较高增长率产业规模已突破千亿产业链条趋于完善。云计算已经取代传统IT成为数字时代的信息基础设施在数字经济时代扮演越来越重要的角色。随着我国在“新基建”领域的布局加速云计算迎来全新的发展机遇万千企业数字化转型提速换挡也对云计算的使用效能提出新的需求。云原生以其独特的技术特点很好的契合了云计算发展的本质需求正在成为驱动云计算“质变”的技术内核。当前我国云原生产业处于发展的初期技术生态初具规模理念推广和技术落地实践仍将是未来一段时间的主要工作。

目 录

一、 新机遇下的云原生. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2

(一)重新认识云原生. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2

(二) “新基建”开启云原生的新篇章. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3

二、 云原生产业规模持续看涨生态版图快速扩张. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

(一)云原生产业规模分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

(二)云原生产业生态分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6

(三)云原生技术生态分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9

三、 云原生热点技术井喷式爆发细分领域发展趋于多元. . . . . . . . . . . . . . .10

(一)云原生底层技术. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10

(二)云原生编排及管理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .20

(三)云原生应用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32

(四)云原生安全. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35

四、 云原生价值凸显加速行业创新应用. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41

(一)生物医疗. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41

(二)智慧交通. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .42

(三)工业互联网. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .44

(四)物流. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .46

五、 云原生发展趋势. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .47

(一)Kubernetes编排统一化编排对象不断扩展延伸. . . . . . . . . . . . . . . . .47

(二)服务治理Mesh化加速传统应用转型. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48

(三)应用服务Serverless化更加聚焦业务的核心价值. . . . . . . . . . . . . . .49

(四)从资源云化到业务云化最终趋于全面云原生化. . . . . . . . . . . . . . . . .49

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一、新机遇下的云原生

( ) 重新认识云原

云原生成为近几年云计算领域炙手可热的话题但业界普遍存在对云原生概念理解不清晰、 内涵认知不统一的问题为了更好的推广云原生理念信通院针对云原生概念进行重新梳理重点从产业效用、技术特征和应用价值三个方面进行深入剖析 以帮助不同领域的受众群体更好的理解云原生进一步推进国内的云原生产业发展和落地实践。

从产业效用方面来看 云原生极大的释放了云的红利云原生充分继承云的设计思想未来应用将更多基于云上进行本土应用开发即云原生应用更加适合云的架构而云计算也为云原生应用提供较好的基础支撑如资源隔离、分布式、高可用等云原生最大程度发挥了云的优势。云计算的拐点已至 云原生成为驱动业务增长的重要引擎。云计算的发展已进入成熟期云原生作为新型基础设施支撑数字化转型的重要支撑技术逐渐在人工智能、大数据、边缘计算、 5G等新兴领域崭露头角成为驱动数字基础设施的强大引擎。伴随全行业上云的逐步深化企业云原生化转型进程将进一步加速。

从技术特征方面来看云原生技术架构具备以下典型特征极致的弹性能力不同于虚拟机分钟级的弹性响应以容器技术为基础的云原生技术架构可实现秒级甚至毫秒级的弹性响应服务自治故障自愈能力基于云原生技术栈构建的平台具有高度自动化的分发调度调

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谐机制可实现应用故障的自动摘除与重构具有极强的自愈能力及随意处置性大规模可复制能力可实现跨区域、跨平台甚至跨服务商的规模化复制部署能力。

从应用价值方面来看异构资源标准化容器技术有效解决了异构环境的部署一致性问题促进了资源的标准化为服务化、 自动化提供了基础加速数字基础设施升级解放生产力降低用户数字化技术的使用门槛提高资源的复合利用率变革研发运营的生产方式打破组织壁垒实现研发与运维的跨域协同提升交付效率解放生产力提升业务应用的迭代速度赋能业务创新。云原生技术实现了应用的敏捷开发大幅提升交付速度降低业务试错成本高效响应用户需求增强用户体验加速业务创新。

云原生是面向云应用设计的一种思想理念充分发挥云效能的最佳实践路径帮助企业构建弹性可靠、松耦合、易管理可观测的应用系统提升交付效率降低运维复杂度。代表技术包括不可变基础设施、服务网格、声明式API及Serverl ess等。

( ) “新基建”开启云原 的新篇章

数字“新基建”带来云计算的空前机遇。 2020年的新冠疫情已经给中国经济发展带来较大冲击经济下行压力增大然而数字经济展现出强

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大的抗压能力极大程度上对冲了疫情影响。后疫情时代随着企业全面复工复产的稳步推进 “上云用数赋智”已经成为企业共识企业上云进入攻坚期数字化转型进程显著提速。同时为提振国内经

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济舒缓疫情压力中央加紧规划部署“新基建”相关工作高频发布相关政策截止3月6日各省公布的2020年重点项目投资计划约

40万亿元其中“新基建”成重点方向。空前的市场需求刺激和政策利好引爆数字技术的资本市场 以云计算为核心的新一代数字技术迎来新的发展机遇。

后云计算时代的需求从资源优化转向效能提升。数字化转型大潮下的企业面临着新旧商业形态的剧变颠覆和重构时刻都在发生。更加快速的感知用户侧的需求变化并做出调整才能在竞争中持续积累优势。业务的敏捷、弹性、个性化和智能化需求凸显应用的交付模式也发生深刻变化轻量化、松耦合、灵活弹性的敏捷技术架构成为主要方向。将支撑业务应用的通用技术模块化、系统化逐渐下沉至云平台低心智负担且功能丰富的应用支撑能力成为云的突出需求云计算服务重心逐渐上移。

云原生成为下一代云计算的技术“内核”大幅提升用云效能。云原生技术栈统一的标准化交付能力大幅提升云端效能。服务架构标准统一应用微服务化开发服务之间使用标准的AP I接口进行通信。松耦合架构会减轻因需求变更导致的系统迭代成本为多团队并行开发提供基础并加快交付速度交付标准统一标准容器化的打包方式实现了真正的应用可移植性不在受限于特定的基础架构环境。并且容器技术进程级的资源切分粒度也会降低系统的资源开销研运过程标准统

一通过引入DevOps理念强化软件研发运营全周期的管理从软件需求到生产运维的全流程改进和优化结合统一工具链

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实现文化、流程、工具的一致性 降低应用软件高频发布带来的风险提升软件产品质量。

二、云原生产业规模持续看涨生态版图快速扩张

( ) 云原 产业规模分析

2019年我国公有云PaaS市场规模继续保持高速增长市场规模为41.9亿元 同比增长92.4%。私有云市场规模为645.2亿元 同比增长22.8%1 。云原生产业作为现阶段云计算PaaS市场的重要支点也延续了高速增长态势根据中国信息通信研究院相关调研数据显示 2019年我国云原生产业市场规模已达350.22亿元。数字经济大潮下传统行业的数字化转型成为云原生产业发展的强劲驱动力 “新基建”带来的万亿级资本投入也将在未来几年推动云原生产业的发展迈向新阶段。

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数据来源 中国信息通信研究院 2020年5月

图1中国公有云细分市场规模及增速

1数据来源 中国信息通信研究院《云计算发展白皮书2020 》

2数据来源 中国信息通信研究院《中国云原生用户调查报告2020》

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我国云原生产业发展已呈现几个明显特征大中型互联网企业主导云原生产业发展技术应用快速向垂直行业扩展。超6成的云原生技术用户为互联网企业其中千人以上企业规模的企业占比高达35. 11%3 互联网头部企业在云原生产业发展中举足轻重。同时金融、制造、服务业、政务、电信等垂直行业的应用占比有所攀升行业数字化转型的带动效应初步显现云原生技术在传统领域尚处发展期IT技术投入占比较低技术研发是资金流出的主要方向。 80%的调研企业在云原生技术领域的投入不足整体IT投入的30%4云原生架构尚未成为企业数字基础设施建设的核心支柱有近7成的用户表示投入的资金主要用于相关技术的研发云原生架构采纳用户的生产集群以中小型规模为主规模化应用仍存在较高技术门槛。云原生技术栈在规模化应用时的安全性、连续性及性能等因素成为用户侧落地的主要顾虑调查占比为61%  同时陡峭的学习曲线以及与现有平台的整合演进也成为用户摇摆的重要因素调查占比分别为47%和46%5 。

( ) 云原 产业 态分析

2019年Gartner在容器报告中预测到2020年将有50%的传统老旧应用被以云原生化的方式改造到2022年将有75%的全球化企业将在生产中使用云原生的容器化应用。云原生已成为新常态容器化需求从行业头部企业下沉到中小规模企业从领先企业尝鲜变为主

3数据来源 中国信息通信研究院《中国云原生用户调查报告2020》

4数据来源 中国信息通信研究院《中国云原生用户调查报告2020》

5数据来源 中国信息通信研究院《中国云原生用户调查报告2020》

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