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云原生技术自 2015 年正式诞生以来，以一种势不可挡的趋势迅速席卷寰球的科技产业，并同时在互联网、金融、制作、批发等各行业遍地开花，推动了企业在数字化时代，实现以利用为核心的业务改革。
在终端用户产业，互联网公司的热门利用在云原生的撑持下，每天服务着寰球数十亿用户，并随时响应着人们的各种需要。金融、制作、批发等传统行业企业通过对传统 IT 零碎和利用的云原生化革新，在满足各种高并发、大流量业务场景需要的同时，还进一步通过云原生革新外部的经营管理系统，向过来多年业务倒退过程中积淀的经营管理模式发动改革，带动企业翻新倒退。
在科技产业，云原生以云操作系统为外围，引领了新一轮的信息技术反动，传统 IT 世界中的各类技术都曾经或正在呈现一个云原生的复刻版，一个全新的 IT 技术体系曾经浮现。与此同时，大数据、人工智能、区块链、边缘计算，以及近来大家热议的元宇宙等无望扭转人类社会的新兴技术，也都离不开云原生作为技术底座撑持其倒退。
云原生来到中国市场，在以后非凡的时代背景下，还为中国的信创产业建设提供了一个全新的方向。长期以来，中国的信创产业建设面临着 IT 生态体系不欠缺、技术水平落后等诸多问题，而云原生作为一种全新的技术体系，给中国的信创产业建设带来弯道超车的机会。并且咱们看到，中国的科技公司把握着当先的云原生技术，并且有曾经过验证的“云原生 + 信创”解决方案在疾速落地。
云原生给科技产业，及其终端用户产业带来的微小颠覆效应也给云原生技术自身削减了很多神秘色彩。云原生技术的实质是什么？云原生目前的倒退现状是怎么的？为何云原生能给科技产业，及其终端用户产业带来微小的颠覆效应？云原生能给中国的信息技术产业倒退带来什么样的可能？置信这些问题困惑着很多企业的管理者、政府部门的决策者，以及泛滥云原生畛域的从业者。
在此背景下，9 月 21 日爱剖析联结「DaoCloud 道客」正式公布《2022 云原生产业倒退白皮书》（以下简称白皮书），本次白皮书的指标即是系统地解答上述问题。
白皮书首先说明了云原生的定义、源起与利用的现状，而后深度探讨了整个云原生产业的倒退逻辑，重点对云原生产业全景进行了解析，接下来白皮书剖析了云原生给中国信创产业带来了哪些新的时机，并重点展现了国内当先企业的云原生实际案例，白皮书的最初对云原生将来的发展趋势进行了推演和瞻望。
此次白皮书撰写过程中进行了大量的企业高管访谈和调研，心愿通过分享业余的钻研内容以及相干行业的胜利案例，可能为各个企业实现企业长期倒退，推动数字化转型提供决策参考。
01 云原生的定义、源起与利用现状
1.1 云原生的定义
对于云原生，业内存在着多种定义，但这些定义大多追随云原生的疾速倒退在一直迭代，且不同组织对于云原生也有着本人的了解和定义，这平添了云原生这一名词的迷惑性。
回归到云原生的实质，咱们认为，云原生是一套以云操作系统为外围的全新的 IT 技术体系，其包含了容器、Kubernetes、微服务、服务网格、DevOps、可观测等关键技术，可能笼罩软件开发、交付、部署和运维的全生命周期。基于云原生技术的 IT 零碎具备松耦合、自动化、弹性调度、按需分配计算资源、易于察看、容错性好等特点，因而企业能够利用云原生技术在私有云、公有云、混合云，以及本地数据中心等多种异构的基础设施之上为大规模的应用程序构建对立的运行环境，并容许应用程序依据动静的业务需要进行频繁且高效的调整或扩大。
云原生的基本指标是灵便调度、按需分配网络、计算、存储等基础设施资源，帮忙企业在数字化时代，以利用为核心，有效应对经营治理中业务需要疾速变动、业务零碎越来越简单、对 IT 资源的需要更弹性等不确定性因素带来的问题。
1.2 云原生的产生及其驱动因素
云原生作为一种 IT 技术体系，其产生和倒退离不开背地 IT 基础架构的演进。因而，为了深刻了解云原生，咱们须要首先了解 IT 基础架构的演进趋势，及其驱动因素。
回顾 IT 技术的发展史，咱们发现，自 1950 年代左右计算机诞生以来，IT 基础架构以及相应技术栈的演变始终围绕着解决一个外围命题：如何以更高效的形式调配利用底层的硬件资源和治理下层的各类利用？
而上述问题的本源在于过来数十年间，IT 零碎中底层资源供应与下层利用需要始终都在一直地变动，以及随之而来的两者之间的供需矛盾。在底层资源方面，自 1960 年代晶体管和集成电路呈现以来，芯片的计算能力始终遵循着摩尔定律，以指数级的形式增长至今；在下层利用方面，软件从最早服务于军方、科研机构的多数需要，逐步向人们的生产和生存畛域浸透，到明天软件无处不在，咱们已身处一个软件定义的世界。当资源供应与利用需要总是以不均衡的速率扩大，而又不足可能按需将资源绝对准确地调配给利用的工具时，两者之间的供需矛盾也随之产生。
为了和谐底层资源供应与下层利用需要之间的供需矛盾，操作系统应运而生。并且随同着操作系统的产生，以及之后继续的优化和迭代，IT 的基础架构也顺次历经了五代的倒退：地方计算机、物理机、虚拟机、容器，以及目前正在衰亡的云原生。在这个过程中，IT 零碎中资源分配的颗粒度越来越小，应用程序的开发和扩大也变得越来越麻利。
图 1：IT 基础架构的代际演进趋势
1.3 云原生在产业中的利用现状
白皮书在本章节，论述云原生技术体系给产业带来的价值，以及云原生目前在产业中的利用现状。
技术素来都只是解决问题的伎俩，技术背地蕴含的思维理念才是其产生和倒退的基本。云原生之所以能在产业中迅速风行，是因为在数字化时代，企业业务的落脚点次要都是数字化的利用，随着产业竞争加剧，企业在经营治理中广泛会面临对 IT 资源的需要更弹性、业务需要疾速变动、业务零碎越来越简单等问题。而云原生可能帮忙企业以利用为核心，从基础设施，到 IT 架构，到利用开发经营流程进行全方位的革新，从而实现利用现代化，以更好地应答上述的多种不确定性因素所带来的问题。
具体而言，云原生可能给企业的现代化利用带来以下三点外围价值：
图 2：云原生给现代化利用带来的外围价值
白皮书中认为，云原生给企业应用带来的微小价值，使得中国企业在这场云原生静止中也与世界放弃了同步。在国内市场，数字原生的互联网公司根本都将利用运行在云原生的环境中，而在互联网公司的示范引领下，近年来金融、制作、能源、政务、批发等传统行业企业纷纷放慢拥抱云原生。
在行业渗透率方面。依据爱剖析调研和测算的数据，云原生近两年在国内企业的渗透率正出现快速增长的趋势，但在不同行业中存在肯定差别。具体而言，在大型及股份制商业银行中，云原生的普及率超过所有传统行业，2021 年起简直全副的大型国有及股份制商业银行都曾经开始在外部应用云原生技术；而云原生在包含宽广城商行、农商行、保险、券商在内的金融机构，以及政务机构中的渗透率显著高于其余行业，并预计将从 2021 年的 40% 左右进一步增长至 2025 年的 90% 以上；制作、能源、批发、基金等行业对云原生的采纳绝对落后，预计云原生在这些行业的渗透率将从 2021 年的 20% 左右增长至 2025 年的 80% 左右。
图 3：云原生在国内各行业企业的渗透率
02 云原生产业的倒退逻辑与产业全景
2.1 Kubernetes 是云原生技术的基石
Kubernetes 是一个用来自动化部署和治理大规模容器化应用程序的软件系统，其根本设计思维是将服务器集群作为一个资源池进行对立治理，并用申明式 API 的形式部署和运行应用程序。具体而言，开发者在构建一个应用程序或服务时，会通过 YAML 文本文件申明该服务冀望的运行状态，如：“服务 A 须要 10 个实例，在 3 个节点（服务器）上运行，能够拜访 B 数据库。“甚至还能够进一步申明该利用冀望的运维状态，如：“当服务 A 的 CPU 使用量大于 30% 时，请主动扩大出 5 个实例。”
Kubernetes 在希腊语中的意思是“舵手”，正如舵手的职责是执行船长命令，让轮船放弃正确的航向那样，Kubernetes 在 IT 零碎中的外围职责即是执行开发者冀望服务运行的状态，并一直将集群中在运行的服务的理论状态与冀望状态进行比拟，当理论状态与冀望状态不匹配时，Kubernetes 会通过创立或销毁容器和相干组件来进行协调，向冀望状态调整。通过这样的设计，Kubernetes 以容器为根本治理单位，为利用和资源的治理带来以下劣势：
图 4：Kubernetes 在利用和资源管理中的劣势
2.2 Kubernetes 是云时代的操作系统
Kubernetes 的实质是操作系统技术
通常，一个典型的操作系统具备高低两层能力。对下，操作系统须要接管硬件设施，对底层的基础设施进行对立治理；对上，操作系统须要治理下层的利用，对利用进行生命周期的治理。
Kubernetes 兼具了上述这两层能力，其本质是操作系统技术，已在业内达成共识。在对下的资源管理方面，传统的操作系统如 windows、Linux 治理的是硬件服务器或虚拟机，而 Kubernetes 治理的是分布式的，多云异构的基础设施；在对上的利用治理方面，传统的操作系统治理的是利用的过程，而 Kubernetes 治理的是形成利用的标准化的容器。
由此，在云原生架构中，传统操作系统的作用被极大弱化，Kubernetes 则承当着操作系统次要的性能，成为事实上的云操作系统。面对多云异构的基础设施以及大规模的容器化利用，传统操作系统的要害能力如设施治理、过程治理、文件治理、包治理，顺次被 Kubernetes 的散布式调度、容器治理、容器长久化、编排治理能力所代替。而传统操作系统内核的性能被极大地弱化，仅会在单个服务器上施展肯定作用，如物理设施的治理和肯定水平的过程治理、网络管理等。
图 5：云原生与传统 IT 架构中操作系统性能比照
2.3 云时代的操作系统将重塑 IT 生态体系
IT 技术倒退的历史法则通知咱们，一个成为支流的操作系统，背地必然有一个以操作系统为外围而构建生态体系作为撑持，并且这个生态体系须要蕴含能相互兼容适配的软硬件、以及相干业余服务。
PC 时代的 Wintel 体系，以及挪动终端时代的 iOS/Android 体系就是其中的典型代表。在 PC 时代，微软和 Intel 推动了软硬件性能的深度适配，并且以 Windows 为外围，构建了数百个基于 Windows 的软件开发管理工具，以及上千万研发人员参加的寰球开发者社区，从而促使上亿软件开发者基于 Windows 开发了数百万个应用软件。在挪动终端时代，苹果和 Google 也别离以 iOS 和 Android 零碎为外围，构建了蕴含操作系统、ARM 芯片、开发管理工具、利用商店以及各类利用的残缺生态体系。
而云原生产业倒退至今，围绕云操作系统 Kubernetes 成长出的全新的 IT 生态体系曾经初步成形。参照汇聚了全世界绝大部分云原生我的项目的 CNCF 云原生产业全景图，咱们发现，传统 IT 体系中围绕操作系统构建的数据库、中间件、运维治理、平安治理、应用软件，以及 ISV 和业余服务，都曾经或正在呈现云原生的复刻版。仅有的两点差异在于：1）Kubernetes 将利用与基础设施进行理解耦，因而软硬件不再须要间接兼容，而是由全新设计的管理软件来定义基础设施；2）云原生体系下，利用开发与运维造成了一个不可分割的闭环，因而须要标准化和自动化的利用开发、测试和部署工具撑持。
2.4 云原生产业全景解析
云原生的产业生态体系十分庞杂，最新的 CNCF 全景图蕴含了近 30 个细分类别，上千个云原生我的项目，并且还在一直疾速减少中，同时因为 CNCF 是从工程技术的角度对其进行的归类，导致 CNCF 的全景图难以体现出云原生产业的倒退逻辑以及生态体系内工具各自性能之间的关系，减少了其了解难度。
针对上述问题，白皮书依照残缺的 IT 生态体系的构造，即依照操作系统、基础设施、中间件、运维治理、平安治理、数据库，以及与云原生独有的利用定义与开发的分类形式，对 CNCF 的云原生全景图中的工具 / 组件进行了从新分类整理，并对次要的细分工具 / 组件所解决的问题进行具体解释。
图 6：依据 IT 生态体系结构从新梳理的云原生工具 / 组件分类
03 云原生给中国信创产业带来的时机
3.1 中国信创产业建设的背景和倒退现状
长期以来，我国在信息技术畛域高度依赖微软、苹果、Google、Intel、Oracle、IBM 等国外科技公司提供的操作系统、芯片、服务器、数据库、办公软件等软硬件产品和技术。然而，近年来，以微软黑屏事件、美国国安局棱镜门事件为代表寰球信息安全事件频发，以及中美反抗降级导致美国陆续将以华为、中兴为代表的上百家中国科技公司列入“实体清单”，采取技术进口管控等措施。这些事件让我国 IT 产业链因为在关键环节短少自主可控的核心技术可能会引发的信息安全和 IT 产业倒退的系统性危险暴露无遗，信创建设的必要性和紧迫性也由此产生。
在此背景下，中国近年来陆续出台了一系列政策，并逐步造成了围绕 IT 全产业链和全行业市场构建自主的 IT 产业生态的信创建设思路。
图 7：信创政策推动的 IT 全产业链和全行业 IT 系统升级
3.2 中国信创产业建设面临的挑战
只管信创产业建设有着美妙的出发点和愿景，并且近年来也获得了肯定的功效，但其整体的倒退却并不尽如人意。在实践中，存在着诸多制约信创产业建设推动的挑战。对此，咱们将其中最外围的问题，及其产生的起因梳理如下：
图 8：信创产业建设面临的挑战
3.3 云原生 + 信创解决方案的劣势
以国内当先的云原生厂商「DaoCloud 道客」提供的信创云操作系统为例，其将已有的云原生凋谢技术生态与信创体系相结合，构建了一个高性能的散布式调度零碎，可能对下反对异构基础设施对立纳管，为信创和非信创负载提供对立撑持；对上通过容器规范封装和调度，提供面向分布式应用的全生命周期治理，蕴含利用的编排调度、弹性扩大、继续交付、可观测性等。由此，信创云操作系统通过利用云原生技术，突破了原有的 IT 生态体系，在信创架构下重塑了一个残缺的 IT 零碎解决方案。
图 9：基于云原生技术的信创云操作系统
3.4 信创云操作系统的利用现状和倒退空间
白皮书中指出，宽泛的利用需要使得信创云操作系统成为一个规模微小，并具备很高的发展潜力的市场。依据工信部下属 ICT 钻研与咨询机构计世资讯统计的信创云平台市场规模的数据，联合爱剖析调研和测算，中国信创云操作系统市场规模在 2021 年约为 75 亿元，预计将来五年，信创云操作系统的市场规模将以 33.5% 的复合增长率放弃增长，到 2026 年将达到 314 亿元。
图 10：中国信创云操作系统市场规模及增速
白皮书中还提到，相比传统 IT 产业生态，中国在寰球的云原生产业倒退中领有以下三点劣势：
- 中国微小的数字经济规模，全世界最丰盛的利用场景，倒逼技术层面的翻新。
- 中国科技公司在云原生的外围赛道中占据了重要位置。
- 中国科技公司整体的云原生技术实力跻身世界前列。
04 国内当先企业的云原生实际
白皮书先介绍了「DaoCloud 道客」的倒退历程、技术实力、生态布局、信创反对以及业界对其的宽泛认可。本章节重点展现了云原生在银行、汽车、批发、证券、基金等行业实际案例，从企业背景及其数字化转型过程中遇到的问题和挑战讲起，到使用云原生解决方案的施行落地过程，最初说明了云原生实际带来的价值和业务收益。
白皮书提到，通过拥抱云原生带来的新技术和新思维，案例中的车企得以从容应对当下汽车产业格局与产业链合作形式的疾速变动，顺利推动数字化转型，构建面向未来的生产和管理模式。
05 将来趋势瞻望
以后，云原生的价值曾经在各行业的当先公司中失去充沛验证，由此云原生的倒退也开始迈入大规模产业利用推广的阶段。随着这一过程的推动，云原生的细分技术和利用场景都将面临更深刻的变动。
在细分技术方面。Kubernetes 和 Docker 等技术已根本成熟稳固，但云原生的整个技术体系还在一直发展壮大的过程中，一些细分技术畛域也正在成为重要的倒退方向，次要蕴含：服务网格、可观测性、无服务器。
在利用场景方面。中国各行各业都在全面地拥抱数字化转型，并且曾经构建了弱小数字基础设施，同时叠加信创产业的崛起，云原生在中国市场无望产生大量独特的利用场景，除了前文曾经提及的信创，以及大数据、AI 等，咱们认为还有以下几个由企业需要或政策驱动的重要方向值得关注：分布式云、东数西算、数据因素市场。
置信不远的将来，云原生将在更多的行业、更多的场景迅速落地，助力企业在数字化转型浪潮中持续增长，引领时代改革。