技术盘点:云原生中间件的技术演进与未来趋势展望
作者:胡偉琪(白慕)
阿里巴巴董事會(huì)主席兼首席執(zhí)行官張勇在云棲大會(huì)分享
過去這幾年,隨著云原生技術(shù)生態(tài)的高速發(fā)展,中間件技術(shù)也在順應(yīng)這個(gè)大趨勢向前演進(jìn),如果要說中間件的演進(jìn)大方向,我認(rèn)為就是云原生化,但是對(duì)于中間件來說,這里面包含了兩層含義。
首先是中間件自身架構(gòu)和運(yùn)行時(shí)的云原生化。眾所周知中件間基本上都是有狀態(tài)的應(yīng)用,在整個(gè)IT架構(gòu)中承擔(dān)了非常核心的作用,對(duì)于 IO、性能、穩(wěn)定性的要求都非常高,所以一直以來中間件的容量管理、交付、運(yùn)維、容災(zāi)都是業(yè)界的難題,但是隨著云原生技術(shù)體系的逐漸成熟,現(xiàn)在的中間件都在云原生化,借助云原生技術(shù),首先解決了自身的彈性和韌性問題,其次基于以 K8s +容器的運(yùn)行底座,解決了中間件的運(yùn)維、交付問題。
其次是開發(fā)者使用中間件方式的云原生化?,F(xiàn)在的云原生中間件,通常以 BaaS 或SaaS的形態(tài)出現(xiàn),幫助使用者屏蔽了底層的運(yùn)行環(huán)境差異和運(yùn)維復(fù)雜度,使用者通過標(biāo)準(zhǔn)化的 API 就可以完成對(duì)中間件的調(diào)用,這種形態(tài)的好處在于讓中間件逐漸基礎(chǔ)設(shè)施化,開發(fā)者可以更關(guān)注業(yè)務(wù)的開發(fā),從而提升企業(yè)整體的開發(fā)和運(yùn)維效率。
云原生中間件和本地 PaaS 中間件之間是否有本質(zhì)上的不同?
要談這個(gè)問題,我們只需要理解云計(jì)算和云原生的本質(zhì)是什么?,F(xiàn)在業(yè)界對(duì)于云原生的定義基本上達(dá)成了共識(shí),在這里就不展開談了,結(jié)合中間件的特性,云原生中間件和本地 PaaS 中間件的本質(zhì)區(qū)別主要在于彈性、穩(wěn)定性、高可用、安全性、使用成本等。
彈性: 云原生技術(shù)體系為中間件帶來了良好的擴(kuò)展機(jī)制和彈性架構(gòu),再借助云上的海量資源實(shí)現(xiàn)中間件的按需彈性擴(kuò)縮容的能力,讓使用者既不需要提前準(zhǔn)備相關(guān)資源,也不需再為容量是否滿足業(yè)務(wù)需求擔(dān)憂。
穩(wěn)定性: 在穩(wěn)定性方面,需要先分析一下影響中間件穩(wěn)定性的因素,主要包括硬件、操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、運(yùn)維等,利用云上完備的 IaaS 和 PaaS 能力,可以很高效地為各領(lǐng)域中間件構(gòu)建出高質(zhì)量的穩(wěn)定性保障體系,這是本地中間件無法實(shí)現(xiàn)的。
高可用: 在高可用方面,這是云計(jì)算和云原生的先天優(yōu)勢了,多機(jī)房的異地容災(zāi)、多鏈路網(wǎng)絡(luò)保障、完備的可觀測體系和診斷能力等,可以說云原生中間件能提供的高可用能力,已經(jīng)可以讓使用者無需再擔(dān)心因?yàn)橹虚g件導(dǎo)致的業(yè)務(wù)連續(xù)性受影響的問題。
安全性: 大家都知道去年在 Java 領(lǐng)域發(fā)現(xiàn)了一個(gè)非常重大的漏洞,但其實(shí)這只是其中一個(gè)案例,我們使用的軟件、系統(tǒng),包括中間件,無法避免出現(xiàn)漏洞或 bug,對(duì)于云原生中間件來說,我們對(duì)漏洞的修復(fù)效率的要求,是最高優(yōu)先級(jí)的,使用者無需承擔(dān)漏洞帶來的潛在數(shù)據(jù)和系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)。
使用成本: 這里的成本是廣義的成本,包含資源成本、人力成本、時(shí)間成本等,借助云原生中間件,使用者不再需要關(guān)注中間件的發(fā)布、升級(jí)、運(yùn)維等一系列高人員投入的事務(wù),也不需要為資源的空置率支付成本,就拿消息中間件來舉個(gè)例子,我們經(jīng)??梢钥吹?#xff0c;很多企業(yè)用戶的消息推送量,在業(yè)務(wù)高峰和低谷期的消息量可以相差數(shù)百甚至上千倍,借助云的彈性能力,客戶不需要再為業(yè)務(wù)低谷期的資源浪費(fèi)擔(dān)憂,節(jié)約了大量的成本。
2021年中間件領(lǐng)域有哪些重要的進(jìn)展?
借助云原生技術(shù)底座加速中間件在不同的環(huán)境輸出:云原生技術(shù)生態(tài)的覆蓋面越來越廣了,在分布式云和無邊界計(jì)算的大趨勢下,中間件也在加速向不同的環(huán)境輸出,比如不同的 CPU 架構(gòu)平臺(tái),過去中間件主要運(yùn)行于 X86 架構(gòu)上,但是隨著 ARM 架構(gòu)的快速發(fā)展,現(xiàn)在大量中間件已經(jīng)可以支持運(yùn)行 ARM 架構(gòu)之上。另外,中間件也開始適用于不同的計(jì)算場所,比如邊緣計(jì)算,尤其在更細(xì)分的現(xiàn)場和區(qū)域邊緣領(lǐng)域。
中間件逐漸服務(wù)化、透明化:中間件通過 BaaS 和 SaaS 形態(tài)把基礎(chǔ)能力下沉,賦能輕量、敏捷的云原生應(yīng)用,解決用戶使用效率和成本問題,這同時(shí)也符合開發(fā)者對(duì)于云和云原生發(fā)展的期望。
開源和商業(yè)結(jié)合更緊密:云原生技術(shù)內(nèi)核是圍繞開源展開的,隨著中間件云原生化進(jìn)程的不斷推進(jìn),開源中間件的發(fā)展也越來越活躍,這一方面可以加速中間件和云原生生態(tài)的結(jié)合,另一方面也看到在這樣的趨勢下,中間件越來越開放,在各細(xì)分領(lǐng)域會(huì)逐漸基于開源推出標(biāo)準(zhǔn),開源標(biāo)準(zhǔn)的推進(jìn)會(huì)反推云服務(wù)更加標(biāo)準(zhǔn)化,最終受益的是廣大的中間件開發(fā)者和使用者。
阿里云云原生中間件不得不提的技術(shù)突破?
軟硬件協(xié)同提升中間件性能:軟件的不斷迭代,配合新硬件特性,是釋放技術(shù)紅利的最高效路徑,今年阿里云在這一方面進(jìn)行了多方位的布局和嘗試,目前基于軟硬件協(xié)同優(yōu)化能為消息中間件 MQ 整體帶來 20% 的綜合性能提升,在網(wǎng)關(guān)和 Service Mesh 的部分場景中,對(duì)請(qǐng)求的處理效率提升了 260%,這些技術(shù)演進(jìn)帶來的提升,阿里云已經(jīng)通過云服務(wù)提供給了云原生中間件的使用者, 譬如在服務(wù)網(wǎng)格 ASM 和 MSE 等產(chǎn)品中已經(jīng)透出基于 Multi-Buffer 技術(shù)的性能實(shí)現(xiàn) TLS 的加速。
基于云原生重構(gòu)中間件帶來性能飛躍:在 2021 年 6 月份,阿里云發(fā)布了開源注冊(cè)配置中心 Nacos 2.0,結(jié)合云原生理念設(shè)計(jì)的全新 2.0 架構(gòu),將性能大幅提升10倍,內(nèi)核進(jìn)行了分層抽象,實(shí)現(xiàn)插件擴(kuò)展機(jī)制,支持 10w 級(jí)實(shí)例規(guī)模,并支持服務(wù)網(wǎng)格生態(tài);同時(shí),阿里云在云上同步提供了對(duì)應(yīng)的云產(chǎn)品 MSE 注冊(cè)配置中心。
??Nacos 2.0 升級(jí)前后性能對(duì)比壓測??
??年終獻(xiàn)禮 | Nacos Star 2W+ 的回顧與展望??
中間件能力高度集成化:在網(wǎng)關(guān)領(lǐng)域,阿里云把流量網(wǎng)關(guān)和業(yè)務(wù)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行了融合,推出了云原生網(wǎng)關(guān),可以降低用戶一半的使用成本和維護(hù)成本;在消息領(lǐng)域,阿里云推出了消息、事件、流一體化消息平臺(tái)——RocketMQ 5.0,專注于消息基礎(chǔ)架構(gòu)的云原生化演進(jìn),聚焦在消息領(lǐng)域的后處理場景,支持消息的流式處理和輕計(jì)算,幫助用戶實(shí)現(xiàn)消息的就近計(jì)算和分析,并將全面擁抱 Serverless 和 EDA。
??阿里云消息隊(duì)列 RocketMQ 5.0 全新升級(jí):消息、事件、流融合處理平臺(tái)??
現(xiàn)在的中間件主要可以分成哪幾個(gè)部分?
廣義中間件的定義是非常廣泛的,比如消息、微服務(wù)、網(wǎng)關(guān)、數(shù)據(jù)庫、集成平臺(tái)等等,都屬于中間件的范疇,在這里我就簡單說一下消息、微服務(wù)等領(lǐng)域:
消息中間件:隨著大數(shù)據(jù)、AI的高速發(fā)展,消息中間件的發(fā)展重點(diǎn)從過去在線應(yīng)用和微服務(wù)比較關(guān)注的業(yè)務(wù)消息領(lǐng)域,開始逐漸傾斜到大數(shù)據(jù)和流計(jì)算領(lǐng)域,在2021年 9 月阿里云推出了 Apache RocketMQ 5.0-preview,這一版本開始重新定義消息中間件,把消息、事件、流一體化融合平臺(tái),作為未來的主要發(fā)展方向,也得到了社區(qū)開發(fā)者的積極響應(yīng);另外,云、邊、端一體化的消息收集、傳輸、處理平臺(tái),也將是消息中間件未來重點(diǎn)布局的方向。RocketMQ 的這些新特性會(huì)率先在阿里云的MQ產(chǎn)品中對(duì)外推出。
微服務(wù)中間件:這里講的是廣義的微服務(wù),包含現(xiàn)在發(fā)展快速的 Service Mesh,Service Mesh 通過把控制面和數(shù)據(jù)進(jìn)行分離的架構(gòu),確實(shí)在解決業(yè)務(wù)代碼發(fā)布效率、解耦合、多語言支持方面有很好的收益,但同時(shí)帶來的架構(gòu)復(fù)雜度提升、端到端延遲升高等問題,這些問題阻礙著 Service Mesh 大規(guī)模生產(chǎn)上線,所以目前技術(shù)發(fā)展趨勢主要圍繞解決這兩類問題,比如基于 eBPF 等技術(shù)提升傳輸效率、proxyless 新架構(gòu)方案等,阿里云服務(wù)網(wǎng)格ASM產(chǎn)品也在探索 eBPF 性能優(yōu)化以及引入 gRPC Proxyless 與 Sidecar 模式的融合處理;在傳統(tǒng)微服務(wù)領(lǐng)域,Spring Cloud、Dubbo 等非常成熟的開源框架仍然是微服務(wù)化的主要選擇,但也看到隨著微服務(wù)使用規(guī)模的不斷擴(kuò)大,目前對(duì)于如何用好、管好微服務(wù)的需求越來越多,服務(wù)治理、分布式事務(wù)、零信任會(huì)成為接下來的發(fā)展重點(diǎn),阿里云在這一領(lǐng)域推出了 MSE 云產(chǎn)品,把過去中間件微服務(wù)治理領(lǐng)域多年的的積累對(duì)外進(jìn)行服務(wù)化輸出。
??阿里云 MSE 云原生網(wǎng)關(guān)助力斯凱奇輕松應(yīng)對(duì)雙 11 大促??
2022年中間件領(lǐng)域的發(fā)展趨勢?
過去幾年阿里云推進(jìn)中間件的云原生化實(shí)踐證明,在云原生時(shí)代,中間件仍然發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,并在新場景、新邊界、新形態(tài)上不斷推陳出新。
新場景:隨著越來越多樣化的計(jì)算負(fù)載和數(shù)據(jù)被搬到云上,尤其是最近發(fā)展迅速的大數(shù)據(jù)、流計(jì)算、AI等新場景,勢必會(huì)對(duì)中間件提出新的要求;
新邊界:據(jù) Gartner 預(yù)測,到 2025 年,將有 50% 的企業(yè)使用分布式云,分布式云已經(jīng)成為大量企業(yè)下一代IT架構(gòu)的首選。在此背景下,多云、混合云、云邊一體化應(yīng)用交付將成為核心訴求,一方面中間件需要具備自身在分布式云場景下的交付部署問題,另一方面,中間件需要解決分布式云場景下的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)問題;
新形態(tài):Serverless將成為下一代云計(jì)算的主流形態(tài),在這樣的趨勢下,中間件也將會(huì)由現(xiàn)在的 BaaS 和 SaaS 形態(tài),逐漸向 Serverless 形態(tài)演進(jìn)。
以上內(nèi)容截取自 InfoQ 專訪阿里云資深技術(shù)專家胡偉琪,在原內(nèi)容基礎(chǔ)上補(bǔ)充相關(guān)參考延伸閱讀,方便開發(fā)者更好理解。
作者介紹:
?胡偉琪(花名:白慕),阿里云資深技術(shù)專家,中間件技術(shù)負(fù)責(zé)人,在阿里巴巴先后負(fù)責(zé)過電商資源調(diào)度系統(tǒng)、資源彈性伸縮系統(tǒng)、容器項(xiàng)目、邊緣容器服務(wù)等。?
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的技术盘点:云原生中间件的技术演进与未来趋势展望的全部內(nèi)容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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