云原生新生产力的飞跃

云原生新生产力的飞跃数字新趋势 - 系列数字技术前瞻 出品人：高红冰主编：苏中编委会：安筱鹏、陈屹力、程璟、陈绪、李国强、栗蔚、刘如明白皮书项目团队：栗 蔚 中国信息通信研究院 云计算与大数据研究所 副所长刘如明 中国信息通信研究院 云计算与大数据研究所 高级业务主管陈屹力 中国信息通信研究院 云计算与大数据研究所 云计算部副主任闫 丹 中国信息通信研究院 云计算与大数据研究所 高级业务主管周丹颖 中国信息通信研究院 云计算与大数据研究所 云计算部工程师杜 岚 中国信息通信研究院 云计算与大数据研究所 云计算部工程师王海清 中国信息通信研究院 云计算与大数据研究所 云计算部工程师邹文浩 中国信息通信研究院 云计算与大数据研究所 云计算部工程师尹夏梦雪 中国信息通信研究院 云计算与大数据研究所 云计算部工程师安筱鹏 阿里研究院副院长程 璟 阿里巴巴集团公共事务副总裁陈 绪 阿里云基础产品事业部技术战略总监李国强 阿里云基础产品事业部云原生应用平台产品总监孟晋宇 阿里云开发者关系 & 全球培训中心负责人史大治 阿里云政府产品与解决方案首席架构师苏 中 阿里研究院未来技术中心负责人王荣刚 阿里云基础产品事业部云原生应用平台运营负责人* 编委会名单按照拼音字母排序 前言在距今 4000 年前古苏美尔人墓葬中，出土的马赛克拼图上出现了装载武器的四轮马车形象。它证实了人类早在四千年前就进入了马力时代，马在当时已经被人类驯服并用于军事运输。马力时代改变了人类社会：骑在马背上的人类视野更开阔、移动范围更大；军队的战斗力以马匹的数量来衡量；即使是在蒸汽机出现时，衡量它功率的标准还是“马力”。从驯服的马力到蒸汽机、电动机的两次工业革命，每次变革都是人类生产力的一次伟大飞跃，人类社会依靠动力革命和能源革命实现了前所未有的大规模生产。随着计算机的发明和互联网的诞生，人类社会进入到数字时代。支撑互联网发展的背后力量是海量的算力和无所不在的网络连接。算力和网络资源效能的不断提升推动 IT 服务的标准化并最终催生出云计算技术。伴随着云计算技术的不断发展，IT 底层技术架构发生了革命性的重构，云原生思想、技术、标准、工具应运而生。云原生将会重构企业和社会的数字基础设施，实现全生产周期的要素数字化，进而加速数据与生产业务的融合贯通。它或将带来人类社会进入数字时代后生产力的又一次伟大飞跃。苏中未来技术中心 阿里研究院 卷首语计算是数字世界的动力，云计算是数字时代的“水电煤”。但相比“水电煤”的“即插即用”，云计算所具备的易用性还有很长的路要走。云原生，究其根本意义，是规范“用云”的架构模式、技术标准，提供相应的工具，是把云计算真正变成“水电煤”的关键所在。未来的一切应用应该是按照云原生规范构建的，通过云原生工具，可以即插即用地对接到任何一朵云上而获得澎湃动力。数字时代，对应用的弹性与韧性，提出了更高要求。为了保障社会正常运转，满足人们工作、生活、医疗、教育全方位的新需求，很多开发者需要在短时间内上线新系统，快速伸缩以满足突增的访问量，确保系统在任何情况下持续正常运转。为此，开发者付出了无数个不眠之夜。除了易用性，我们希望云原生能将过去在应用架构层做的大量工作，尤其是弹性与韧性，下沉到云平台层去实现，让应用只需要关注客户体验与业务逻辑。我们理应期待，未来基于云原生的应用，将天然具备弹性与韧性。阿里巴巴既是云计算服务的提供者，也是用云的先行者。从2009 年启动云计算平台建设开始，当时的小微企业贷款业务就与云共同成长；随后阿里巴巴的业务系统与云并肩发展，共同扛过一次次双十一，不断将云的技术先进性转化为业务效率与客户体验； 2019年，阿里巴巴的核心系统已经全量上云；到 2021 年，天猫双十一系统 100% 上云。我们期望云原生能推动云计算行业走向新的发展阶段。我们相信云原生架构与技术一定是开放的、与全行业共同定义与建设的。只有如此，才能让云计算真正成为即插即用，具备弹性、韧性，由全社会共建共享的数字基础设施。阿里巴巴坚持“三位一体”的云原生理念：技术社区的云原生产品及标准与阿里云客户、阿里巴巴自身业务系统使用的产品及标准，必须是同一套。我们希望阿里巴巴的最佳实践、阿里巴巴客户的最佳实践，也是全行业可分享的最佳实践。让我们共同用实践，推动云计算“水电煤”时代的到来。程立（鲁肃）阿里集团首席技术官 如今，企业上云已经成为一种必然趋势。与此同时，作为诞生于云计算时代的新技术理念，云原生也让企业用云方式从“上云”到“云上”转变。云原生拥有传统 IT 无法比拟的优势，它能从技术理念、核心架构、最佳实践等方面，帮助企业 IT 平滑、快速、渐进式地落地上云之路。可以预测 , 在未来企业加快数字化转型的过程中 , 云原生一定会得到最广泛的应用。通过云原生，可以让企业最大化使用云的能力，聚焦于自身业务发展，也可以让开发者基于云原生的技术和产品，提升开发效率，并将精力更多地聚焦于业务逻辑实现。云原生正在成为新基建落地的重要技术抓手，只有提前拥抱新基础设施，才不会被时代淘汰。今天，越来越多的企业坚定了上云和实现数字化转型的信念，而云原生技术则是实现数字化转型的最短路径。在过去传统工作方式下，一家企业想使用云原生的技术或产品，需要花费大量精力研究一些开源项目，自己做运维和管理，还需要考虑集成、稳定性保障等问题。今天，为了方便企业和开发者使用云原生技术和产品，更好地接受云原生理念，阿里云做了很多工作。一方面，我们在内部积极推进云原生技术使用，阿里云内部有非常丰富、大规模的使用场景，通过这些场景充分打磨云原生技术；另一方面，阿里云拥有国内最丰富的云原生产品家族、最全面的云原生开源贡献以及最大规模的云原生应用实践，去为最大云原生客户群体赋能。在容器、DevOps、分布式应用、服务网格、数据智能和 Serverless 等领域均为企业提供丰富的技术和产品体系，满足不同行业和场景的需求。阿里云更重要的责任是将阿里巴巴沉淀十多年的云原生实践对外输出，赋能数百万家企业进行云原生改造，提升研发效率，同时降低 IT 成本，携手客户迈入数字原生时代。云原生的核心是创新。硬核技术要创新，服务客户的模式也要创新。今天我们讲云原生是阿里云的再升级，其实，云原生也是阿里云的 DNA。相信在阿里云云原生的助推下，“云”将成为“日用品”，让企业业务“生于云，长于云”，帮助企业实现全面数字化，享受云计算技术带来的红利。蒋江伟（小邪）阿里云智能基础产品事业部总经理 序言数字生产力的崛起：从“电原生”到“云原生”生产力是人类征服和改造自然的客观物质力量，是一个时代发展水平的集中体现。一部社会发展史，就是劳动者发挥聪明才智，不断创造新的劳动手段（劳动工具），去认识自然，适应自然和改造自然（作用于劳动对象）的过程。生产力三要素在各个社会形态中的表现形式各不相同，数据生产力是数字经济时代最显著的特征。从“刀耕火种”到“铁犁牛耕”，再到“机器代人”，生产力的变革带来生产方式、管理方式、资源获取方式的巨大改变。人类社会得以不断获取并支配着密度更高的能量，促进人口数量的激增，重塑人类社会结构和组织结构。一、一次产业革命，一代基础设施每一次产业技术的兴起，均产生一组协同作用、相互依赖的产业以及一个或更多的基础设施网络，带来传统利益格局、产业体系、制度文化的重构。英国学者佩蕾斯对工业时代技术—经济范式的迁移进行了系统论述。第一次产业技术革命在英国打开了机械化大门，1771 年阿克莱特在克隆福德的工厂开张，机械化设备的大规模应用极大地削减了棉纺织业和其他产业的成本，进而导致了河运、水道及收费公路等基础设施的快速建设。工厂生产，机械化加工，生产效率得到提高。世界正在逐渐变“大”。第二次产业技术革命，铁路和蒸汽动力的广泛应用从英国逐渐扩展到欧洲和美洲。铁轨铁路、普遍邮政服务、电报业、大型港口等一批基础设施得以更新和建设。世界正在逐渐变“快”。第三次产业技术革命萌发于 1875 年，安德鲁·卡内基的酸性转炉钢厂在匹兹堡开工。世界范围的铁路逐渐铺开，大型桥梁和隧道，世界范围的电话、电报、电力网络成了新的基础设施。世界正在逐渐变“小”。第四次产业技术革命肇始于1908年，福特产出T型车使汽车开始走入寻常百姓家。新的技术—经济范式也随之出现，大规模生产，大众化市场，产品实现标准化，基于石油的能源密集 型组织占据核心。世界正在逐渐变“重”。第五次产业技术革命开始于1971年，英特尔微处理器的问世推动人类进入信息时代。信息密集型组织成为赢家，知识成为资本，无处不在的网络结构，市场更加细分，分化更加严重。世界正在逐渐变“轻”。二、从“电原生”到“云原生”对于物理世界的描述，美国哈佛大学的研究小组提出了著名的资源三角形：没有物质，什么也不存在；没有能量，什么也不会发生；没有信息，任何事物都没有意义。人类改造世界创造生产力的过程实际上是对这三大资源的不断挖掘利用，首先被接触到并应用的是物质资源，由此产生了简单的手工生产力；其后能源资源的大规模开发利用成为驱动人类社会发展的主要动力，藉此诞生了强大的机器生产力；随着人类对物理世界认识的不断深入，信息成为驱动生产力发展新的增长点，至此衍生出不可思议的数据生产力。100 多年前，电灯的发明，开始有电的应用和普及，那时候供给端在工厂，发电装置是那个时代制造业企业的标配，大部分的制造企业都自备电厂，真正的公共电厂的数量非常有限。当时企业家们肯定也在思考，电的供给不稳定、不安全，会直接影响到自身企业的正常运行。在某种程度上，就像今天的云计算，很多时候企业家会想：那么多数据，云计算是不是不太安全？所以不少企业都会有自己的计算中心，就像 19 世纪 80 年代企业自备电厂一样。但是由于电的规模经济的发展以及技术本身的发展，企业在公用电力的经济性和安全性上打消顾虑之后，中央电厂 + 电网这样的基础设施就快速发展普及起来。1907年，中央电厂的模式占到当时美国用电量的40%，1920年代是70%，1930年代80%，1940 年代 90%。20 世纪 30 年代，“中央电厂 + 电网“的模式成为了工业社会的基础设施。从电的使用到电力成为工业社会的基础设施，这个过程用了 50 年时间。今天，我们去看云计算或者新的基础设施的时候，大概相当于当年电力发展的早期，很多方面正在加速体系化。所以，未来的十年或者更长的时间是一个新的基础设施的安装期。企业原有的运营底座由于云等新技术而不断被数字化，新技术本身再封装就将是一个更加高效的基础设施。这个更高效的基础设施，把原来所有企业、政府、医疗教育机构所依赖的基础设施不断地切换和升级。从百年尺度看，我们正在从“电原生”到“云原生”。 2020 年 9 月 17 日，一家创立于 2012 年的 Snowflake 数据库公司在美国上市，2019 年Snowflake 的销售不到 3.5 亿美元，但市值超过 750 亿美元。Snowflake 上市是 2019 年美国IPO 融资规模最大公司，也创造了软件公司 IPO 的最高记录。Snowflake 正在从一个云数据库演变为一个一站式的数据管理全生命周期服务平台，这个平台不仅是传统关系型数据库的交易服务，以及数据仓库提供的分析能力，而且建立一个从数据生产到集成、传输到备份、交易到分析、智能化应用和挖掘的一站式数据治理平台。国际咨询公司预测，2023 年的时候全球 3/4的数据库是跑在云上，Snowflake 从创建的时候就是一个面向云、基于云创建的一家公司，是一个云原生的数据库企业。Snowflake 代表了云原生时代数字技术演变和企业成长的新模式和新趋势。如果说，蒸汽火车到电力机车是电气化的“移民”，电灯、电冰箱、电影、电梯是电气化的“原住民”和“电原生”。因为有了“电”所以有了“电梯”，因为有了“电梯”所以有了“高楼”，因为有了“高楼”所以有了“城市”。电开启一个新时代。今天，云计算正在扮演同样的角色，基于云边