机载云原生技术:嵌入式“遇上”云原生

机载云原生技术概览

云原生技术是目前计算机科学领域顶级的发展方向，尤其在机载环境中，更具有突出应用。通过容器化、微服务和声明式API等一系列方法，云原生应用通常被分解成多个独立服务，使得相关团队可以独立地部署和扩缩应用，大大提高了业务的灵活性及快速部署的能力。

定义及框架

机载云原生技术就是将云原生技术应用于机载嵌入式软件栈的方式，由容器运行时、应用编排、微服务等构成。它在公有云、混合云、私有云环境中，构建和运行可弹性扩展的应用。在这个框架下，需要对业务进行微服务化改造，基础设施架构也需要从虚拟机部署转向容器化部署。

主要构成要素

构建机载云原生技术的主要元素有以下四个：

• 容器化：这是一项让开发人员构建云原生应用的技术。它结合其他云原生技术，如服务网格和API，允许微服务在云原生应用程序中协同工作。
• 应用编排：应用编排是指对应用进行管理和控制，能够根据业务需求进行应用的部署、升级、扩展和删除。
• 微服务架构：微服务化改造是提高业务灵活性以及快速部署能力的重要手段，它强调的是将大型、复杂的应用程序拆分为一组小的、独立的服务，每个服务都是独立运行的，有自己的业务范围和数据库。
• DevOps 工具链：DevOps工具链包括一系列软件或者应用，协助开发团队进行持续交付和持续集成。

以上四个元素推动了飞机装备等实现智能升级，为飞机的安全和效率提供了重要保障。

理解云原生核心技术

随着云计算技术的不断发展与深化，我们的对云计算的理解和期望也在日益提升。云原生，作为一种构建和运行应用程序的新方法，其核心技术包括微服务、DevOps、容器云、Service Mesh、Serverless和Immutable Infrastructure。这些技术的应用对于提升软件开发效率和满足复杂应用场景的需求具有重要作用。其中，容器技术更是云原生的重要基石，它为我们提供了一种可移植、可重用的方式来打包、分发和运行程序。

云原生背后的典型技术及产品

云原生技术背后的一些典型公司或产品如下：

• Docker: 代表了容器技术的顶尖水准，提供了镜像、容器、仓库等关键概念和实现。
• VMware: 曾经的虚拟化技术霸主，虚拟化技术的早期推动者。
• Kubernetes: 当前最流行的容器编排产品，能有效解决容器化应用的调度问题。

云原生核心技术包括

云原生的核心技术如下，可以作为云原生架构的重要参考借鉴。

• 微服务: 它能够将复杂的系统进行拆解，分布式处理，提高系统的可维护性和灵活性。
• DevOps: 通过强化开发与运维的协同，以最大程度地自动化软件交付和基础设施更改流程，从而在更短的时间内，实现更高质量的软件发布和更频繁的更新。
• 容器: 容器技术可以实现代码与系统间的解耦，使软件运行在任何地方都能保持一致性，大大提高了应用的可移植性。
• 服务网格: 提供一种统一的方式来监视、连接和控制微服务。它通过为微服务网络提供可靠的服务发现、负载均衡、故障恢复、指标和监控，以及更复杂的操作要求，如A/B测试、金丝雀发布、速率限制、访问控制、加密等，解决了微服务之间互操作的问题。
• 不可变基础设施: 通过确保基础设施始终保持一致，可以提高系统的可靠性和稳定性。
• 声明式API: 可以清晰地表述系统需求，提高开发效率。

未来云原生技术的发展

云原生技术，通过充分利用云计算、容器化和微服务架构等现代技术来构建和运行应用程序，正逐渐成为云上的必然趋势。然而，其发展也面临着许多挑战，如可视化、复杂性、安全性等，需要跳出传统IT思维，用云原生的技术和管理模式进行系统应对。接下来将会详细阐述云原生技术的四个层面和在机载系统中的具体应用。

云原生技术架构的多层面概括

云原生技术架构的关键四个层面包括：

• 支撑平面：为云原生应用提供的基础运行环境和服务，比如网络、存储、安全和监控等。
• 基础软件：包括操作系统、中间件、数据库等，以虚拟化、服务化、自动化等技术，实现IT资源的有效管理和调度。
• 容器：云原生的基石，将应用程序及其依赖环境一起打包，实现一次编写、处处运行，提高应用的可移植性和扩展性。
• 虚拟化技术：通过虚拟化技术，提供动态、按需的物理资源调配，符合云计算的弹性和高效使用资源的要求。

云原生技术在机载系统的应用

通过云原生技术，我们可以有效地完成机载工业互联网基础设施的建设。以下将列出云原生技术在机载系统中的三个具体应用：

1. 基础设施建设：云原生技术能够帮助打造完善的IT硬件基础设施，比如服务器、虚拟机等，并且可以方便地进行硬件资源的出租。
2. 打造机载研云品牌：利用云原生技术，可以有效地提升研究计算和存储能力，进而提升研发效率，有助于建立品牌影响力。
3. 推动机载系统的发展：云原生技术可以实现应用的快速部署和可扩展性，以应对复杂的业务需求，从而推动机载系统的快速发展。

云原生技术在实践运用中的优势

云原生技术在现代的软件开发和部署中愈发重要，其主要优势表现在可移植性、轻量化、高效性以及可扩展性等方面。在云原生环境中，基础设施更具有轻快不变的特点，微服务架构的实现也更加轻松。同时，开发者在云原生环境中能更易于打造出高容错性、便于操作、优秀运行效果的应用程序。在实际运作过程中，这些优点表现得尤为明显，大大降低了运维成本并助力企业快速扩容。

基于云原生一体机的运用

随着云原生技术的逐步成熟和广泛应用，一种新型设备——云原生一体机应运而生。该设备秉持轻量级和高效的设计原则，同时融合了自主研发的云原生技术平台，在实际应用中展现出不可忽视的优势。
以下是基于云原生一体机的主要优势：

• 开发运维一体化：应用云原生一体机可以实现开发与运维的紧密结合，使开发者可以在一个统一的平台完成项目的整个生命周期。
• 敏捷开发：云原生一体机利用容器和微服务技术，使得开发过程更为灵活和快速，大大降低了开发周期。
• 容器云技术：云原生一体机为客户提供便捷的容器云部署和管理服务，提高应用程序的可移植性和可扩展性。

云原生技术在实际应用中的分解和扩展

云原生技术在实际应用中有着广阔的应用前景，业主能依赖于云原生技术的特性实现对应用程序的精准分解和弹性扩展。以下是应用云原生技术能带来的主要益处：
以下是云原生技术在实际应用中的主要优点：

1. 何为云原生技术？

答：云原生（Cloud-Native）技术是一种构建和运行应用程序的方法，这些应用程序充分利用云计算的优势。常见的云原生技术包括容器、服务网格、微服务、不可变基础设施和声明式API等，它们使得应用程序具备了良好的可伸缩性、弹性、高可用性，以适应动态的环境，如公有云、私有云和混合云等。

• 容器技术：容器可以将应用程序及其依赖打包起来，形成一个独立、一致、可移植的运行环境，实现了“一次打包，到处运行”的便利。
• 服务网格：服务网格用于解决微服务间的通信问题，提供了服务发现、负载均衡、故障恢复、度量和监控等功能，能够提高服务的可用性并简化服务的操作和维护。
• 微服务：微服务则是将传统的单体应用拆分为一组小型的、互相独立的服务，每个服务都运行在其自身的进程中，服务之间通过网络进行通信和协作。
• 不可变基础设施：不可变基础设施是在应用程序部署的整个生命周期中，系统架构（包括服务器、网络设备等）不做任何改动。这让基础设施管理变得更加简单安全。
• 声明式API：声明式API则使得开发者只需要描述所期望的结果，而无需关心如何达成这个结果。

2. 云原生有哪些核心技术？

答：云原生的核心技术通常包括容器、服务网格、微服务、不可变基础设施和声明式API等。

• 服务网格：服务网格主要用来解决服务间通信的问题，提供了包括服务发现、负载均衡、故障恢复、度量以及监控等众多功能。
• 微服务：微服务使得应用程序可以被构建为一系列小型、独立的服务，每个服务都运行在其自己的过程中，各个服务可以通过网络进行通信和协作。
• 容器：容器化是一种应用打包和运行方式，使应用及其依赖环境能一体化封装并作为一整体运行。它提供了隔离性，可以将应用及其环境隔离在一个或多个容器中，使得应用的运行环境在整个生命周期内保持一致。
• 不可变基础设施：不可变基础设施是指基础设施一旦部署，就不再进行修改而是采取重新部署的方式进行更新。这大大提高了系统的可靠性并降低了运维的复杂性。
• 声明式API：声明式API让开发者更注重结果，只需要描述系统要达到的状态，具体实现则由系统自动完成。

3. 云原生技术有哪些优点？

答：云原生技术带来的优点主要有以下几点：

• 灵活性：云原生应用通常被设计为多个独立的微服务，这使得应用可以根据需要进行快速的开发、部署和扩缩。
• 高效性：云原生应用能更好地利用云资源，提供自动扩缩容、故障自动恢复等弹性功能，从而实现高效运行。
• 可移植性：应用通过容器化提供一致性和便携性，使应用在不同环境中的运行表现保持一致，同时也有较强的跨平台跨云的能力。
• 易于维护：云原生应用采用微服务架构后，每个服务都相对独立，减小了单点故障的风险。同时，采用不可变基础设施的方式，使基础设施的管理变得更加简单。
• 自动化：通过容器编排、服务网格等技术，云原生应用极大地提高了应用的自动化程度，大大节省了运维负担。