云原生技術自2015年正式誕生以來，以一種勢不可擋的趨勢迅速席卷全球的科技產(chǎn)業(yè)，并同時在互聯(lián)網(wǎng)、金融、制造、零售等各行業(yè)遍地開花，推動了企業(yè)在數(shù)字化時代，實現(xiàn)以應用為中心的業(yè)務變革。

在終端用戶產(chǎn)業(yè)，互聯(lián)網(wǎng)公司的熱門應用在云原生的支撐下，每天服務著全球數(shù)十億用戶，并隨時響應著人們的各種需求。金融、制造、零售等傳統(tǒng)行業(yè)企業(yè)通過對傳統(tǒng)IT系統(tǒng)和應用的云原生化改造，在滿足各種高并發(fā)、大流量業(yè)務場景需求的同時，還進一步通過云原生改造內(nèi)部的經(jīng)營管理系統(tǒng)，向過去多年業(yè)務發(fā)展過程中沉淀的經(jīng)營管理模式發(fā)起變革，帶動企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。

在科技產(chǎn)業(yè)，云原生以云操作系統(tǒng)為核心，引領了新一輪的信息技術革命，傳統(tǒng)IT世界中的各類技術都已經(jīng)或正在出現(xiàn)一個云原生的復刻版，一個全新的IT技術體系已經(jīng)顯現(xiàn)。與此同時，大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈、邊緣計算，以及近來大家熱議的元宇宙等有望改變?nèi)祟惿鐣男屡d技術，也都離不開云原生作為技術底座支撐其發(fā)展。

云原生來到中國市場，在當前特殊的時代背景下，還為中國的信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)建設提供了一個全新的方向。長期以來，中國的信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)建設面臨著IT生態(tài)體系不完善、技術水平落后等諸多問題，而云原生作為一種全新的技術體系，給中國的信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)建設帶來彎道超車的機會。并且我們看到，中國的科技公司掌握著領先的云原生技術，并且有已經(jīng)過驗證的“云原生+信創(chuàng)”解決方案在快速落地。

云原生給科技產(chǎn)業(yè)，及其終端用戶產(chǎn)業(yè)帶來的巨大顛覆效應也給云原生技術本身增添了很多神秘色彩。云原生技術的本質(zhì)是什么？云原生目前的發(fā)展現(xiàn)狀是怎樣的？為何云原生能給科技產(chǎn)業(yè)，及其終端用戶產(chǎn)業(yè)帶來巨大的顛覆效應？云原生能給中國的信息技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來什么樣的可能？相信這些問題困惑著很多企業(yè)的管理者、政府部門的決策者，以及眾多云原生領域的從業(yè)者。

在此背景下，9月21日愛分析聯(lián)合「DaoCloud道客」正式發(fā)布《2022云原生產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》（以下簡稱白皮書），本次白皮書的目標即是系統(tǒng)地解答上述問題。

白皮書首先闡明了云原生的定義、源起與應用的現(xiàn)狀，然后深度探討了整個云原生產(chǎn)業(yè)的發(fā)展邏輯，重點對云原生產(chǎn)業(yè)全景進行了解析，接下來白皮書分析了云原生給中國信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)帶來了哪些新的機遇，并重點展示了國內(nèi)領先企業(yè)的云原生實踐案例，白皮書的最后對云原生未來的發(fā)展趨勢進行了推演和展望。

此次白皮書撰寫過程中進行了大量的企業(yè)高管訪談和調(diào)研，希望通過分享專業(yè)的研究內(nèi)容以及相關行業(yè)的成功案例，能夠為各個企業(yè)實現(xiàn)企業(yè)長期發(fā)展，推動數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供決策參考。

01 云原生的定義、源起與應用現(xiàn)狀

1.1 云原生的定義

關于云原生，業(yè)內(nèi)存在著多種定義，但這些定義大多跟隨云原生的快速發(fā)展在不斷迭代，且不同組織對于云原生也有著自己的理解和定義，這平添了云原生這一名詞的迷惑性。

回歸到云原生的本質(zhì)，我們認為，云原生是一套以云操作系統(tǒng)為核心的全新的IT技術體系，其包括了容器、Kubernetes、微服務、服務網(wǎng)格、DevOps、可觀測等關鍵技術，能夠覆蓋軟件開發(fā)、交付、部署和運維的全生命周期?；谠圃夹g的IT系統(tǒng)具備松耦合、自動化、彈性調(diào)度、按需分配計算資源、易于觀察、容錯性好等特點，因此企業(yè)可以利用云原生技術在公有云、私有云、混合云，以及本地數(shù)據(jù)中心等多種異構(gòu)的基礎設施之上為大規(guī)模的應用程序構(gòu)建統(tǒng)一的運行環(huán)境，并允許應用程序根據(jù)動態(tài)的業(yè)務需求進行頻繁且高效的調(diào)整或擴展。

云原生的根本目標是靈活調(diào)度、按需分配網(wǎng)絡、計算、存儲等基礎設施資源，幫助企業(yè)在數(shù)字化時代，以應用為中心，有效應對經(jīng)營管理中業(yè)務需求快速變化、業(yè)務系統(tǒng)越來越復雜、對IT資源的需求更彈性等不確定性因素帶來的問題。

1.2 云原生的產(chǎn)生及其驅(qū)動因素

云原生作為一種IT技術體系，其產(chǎn)生和發(fā)展離不開背后IT基礎架構(gòu)的演進。因此，為了深入理解云原生，我們需要首先理解IT基礎架構(gòu)的演進趨勢，及其驅(qū)動因素。

回顧IT技術的發(fā)展史，我們發(fā)現(xiàn)，自1950年代左右計算機誕生以來，IT基礎架構(gòu)以及相應技術棧的演化一直圍繞著解決一個核心命題：如何以更高效的方式分配利用底層的硬件資源和管理上層的各類應用？

而上述問題的根源在于過去數(shù)十年間，IT系統(tǒng)中底層資源供給與上層應用需求一直都在不斷地變化，以及隨之而來的兩者之間的供需矛盾。在底層資源方面，自1960年代晶體管和集成電路出現(xiàn)以來，芯片的計算能力一直遵循著摩爾定律，以指數(shù)級的方式增長至今；在上層應用方面，軟件從最早服務于軍方、科研機構(gòu)的少數(shù)需求，逐漸向人們的生產(chǎn)和生活領域滲透，到今天軟件無處不在，我們已身處一個軟件定義的世界。當資源供給與應用需求總是以不平衡的速率擴展，而又缺乏能夠按需將資源相對精確地分配給應用的工具時，兩者之間的供需矛盾也隨之產(chǎn)生。

為了調(diào)和底層資源供給與上層應用需求之間的供需矛盾，操作系統(tǒng)應運而生。并且伴隨著操作系統(tǒng)的產(chǎn)生，以及之后持續(xù)的優(yōu)化和迭代，IT的基礎架構(gòu)也依次歷經(jīng)了五代的發(fā)展：中央計算機、物理機、虛擬機、容器，以及目前正在興起的云原生。在這個過程中，IT系統(tǒng)中資源分配的顆粒度越來越小，應用程序的開發(fā)和擴展也變得越來越敏捷。

圖 1：IT基礎架構(gòu)的代際演進趨勢

1.3云原生在產(chǎn)業(yè)中的應用現(xiàn)狀

白皮書在本章節(jié)，闡述云原生技術體系給產(chǎn)業(yè)帶來的價值，以及云原生目前在產(chǎn)業(yè)中的應用現(xiàn)狀。

技術從來都只是解決問題的手段，技術背后蘊含的思想理念才是其產(chǎn)生和發(fā)展的根本。云原生之所以能在產(chǎn)業(yè)中迅速流行，是由于在數(shù)字化時代，企業(yè)業(yè)務的落腳點主要都是數(shù)字化的應用，隨著產(chǎn)業(yè)競爭加劇，企業(yè)在經(jīng)營管理中普遍會面臨對IT資源的需求更彈性、業(yè)務需求快速變化、業(yè)務系統(tǒng)越來越復雜等問題。而云原生能夠幫助企業(yè)以應用為中心，從基礎設施，到IT架構(gòu)，到應用開發(fā)運營流程進行全方位的改造，從而實現(xiàn)應用現(xiàn)代化，以更好地應對上述的多種不確定性因素所帶來的問題。

具體而言，云原生能夠給企業(yè)的現(xiàn)代化應用帶來以下三點核心價值：

圖 2：云原生給現(xiàn)代化應用帶來的核心價值

白皮書中認為，云原生給企業(yè)應用帶來的巨大價值，使得中國企業(yè)在這場云原生運動中也與世界保持了同步。在國內(nèi)市場，數(shù)字原生的互聯(lián)網(wǎng)公司基本都將應用運行在云原生的環(huán)境中，而在互聯(lián)網(wǎng)公司的示范引領下，近年來金融、制造、能源、政務、零售等傳統(tǒng)行業(yè)企業(yè)紛紛加快擁抱云原生。

在行業(yè)滲透率方面。根據(jù)愛分析調(diào)研和測算的數(shù)據(jù)，云原生近兩年在國內(nèi)企業(yè)的滲透率正呈現(xiàn)快速增長的趨勢，但在不同行業(yè)中存在一定差異。具體而言，在大型及股份制商業(yè)銀行中，云原生的普及率超越所有傳統(tǒng)行業(yè)，2021 年起幾乎全部的大型國有及股份制商業(yè)銀行都已經(jīng)開始在內(nèi)部使用云原生技術；而云原生在包括廣大城商行、農(nóng)商行、保險、券商在內(nèi)的金融機構(gòu)，以及政務機構(gòu)中的滲透率顯著高于其他行業(yè)，并預計將從 2021 年的 40% 左右進一步增長至 2025 年的 90% 以上；制造、能源、零售、基金等行業(yè)對云原生的采用相對落后，預計云原生在這些行業(yè)的滲透率將從 2021 年的 20% 左右增長至 2025 年的 80% 左右。

圖 3：云原生在國內(nèi)各行業(yè)企業(yè)的滲透率

02 云原生產(chǎn)業(yè)的發(fā)展邏輯與產(chǎn)業(yè)全景

2.1 Kubernetes是云原生技術的基石

Kubernetes是一個用來自動化部署和管理大規(guī)模容器化應用程序的軟件系統(tǒng)，其基本設計思想是將服務器集群作為一個資源池進行統(tǒng)一管理，并用聲明式API的方式部署和運行應用程序。具體而言，開發(fā)者在構(gòu)建一個應用程序或服務時，會通過YAML文本文件聲明該服務期望的運行狀態(tài)，如：“服務A需要10個實例，在3個節(jié)點（服務器）上運行，可以訪問B數(shù)據(jù)庫?！吧踔吝€可以進一步聲明該應用期望的運維狀態(tài)，如：“當服務A的CPU使用量大于30% 時，請自動擴展出5個實例?！?/span>

Kubernetes在希臘語中的意思是“舵手”，正如舵手的職責是執(zhí)行船長命令，讓輪船保持正確的航向那樣，Kubernetes在IT系統(tǒng)中的核心職責即是執(zhí)行開發(fā)者期望服務運行的狀態(tài)，并不斷將集群中在運行的服務的實際狀態(tài)與期望狀態(tài)進行比較，當實際狀態(tài)與期望狀態(tài)不匹配時，Kubernetes會通過創(chuàng)建或銷毀容器和相關組件來進行協(xié)調(diào)，向期望狀態(tài)調(diào)整。通過這樣的設計，Kubernetes以容器為基本管理單位，為應用和資源的管理帶來以下優(yōu)勢：

圖 4：Kubernetes在應用和資源管理中的優(yōu)勢

2.2 Kubernetes是云時代的操作系統(tǒng)

Kubernetes的本質(zhì)是操作系統(tǒng)技術

通常，一個典型的操作系統(tǒng)具備上下兩層能力。對下，操作系統(tǒng)需要接管硬件設備，對底層的基礎設施進行統(tǒng)一管理；對上，操作系統(tǒng)需要管理上層的應用，對應用進行生命周期的管理。

Kubernetes兼具了上述這兩層能力，其本質(zhì)是操作系統(tǒng)技術，已在業(yè)內(nèi)達成共識。在對下的資源管理方面，傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)如windows、Linux管理的是硬件服務器或虛擬機，而Kubernetes管理的是分布式的，多云異構(gòu)的基礎設施；在對上的應用管理方面，傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)管理的是應用的進程，而Kubernetes管理的是構(gòu)成應用的標準化的容器。

由此，在云原生架構(gòu)中，傳統(tǒng)操作系統(tǒng)的作用被極大弱化，Kubernetes則承擔著操作系統(tǒng)主要的功能，成為事實上的云操作系統(tǒng)。面對多云異構(gòu)的基礎設施以及大規(guī)模的容器化應用，傳統(tǒng)操作系統(tǒng)的關鍵能力如設備管理、進程管理、文件管理、包管理，依次被Kubernetes的分布式調(diào)度、容器管理、容器持久化、編排管理能力所替代。而傳統(tǒng)操作系統(tǒng)內(nèi)核的功能被極大地弱化，僅會在單個服務器上發(fā)揮一定作用，如物理設備的管理和一定程度的進程管理、網(wǎng)絡管理等。

圖 5：云原生與傳統(tǒng)IT架構(gòu)中操作系統(tǒng)功能對比

2.3云時代的操作系統(tǒng)將重塑IT生態(tài)體系

IT技術發(fā)展的歷史規(guī)律告訴我們，一個成為主流的操作系統(tǒng)，背后必定有一個以操作系統(tǒng)為核心而構(gòu)建生態(tài)體系作為支撐，并且這個生態(tài)體系需要包含能互相兼容適配的軟硬件、以及相關專業(yè)服務。

PC時代的Wintel體系，以及移動終端時代的iOS/Android體系就是其中的典型代表。在PC時代，微軟和Intel推動了軟硬件功能的深度適配，并且以Windows為核心，構(gòu)建了數(shù)百個基于Windows的軟件開發(fā)管理工具，以及上千萬研發(fā)人員參與的全球開發(fā)者社區(qū)，從而促使上億軟件開發(fā)者基于Windows開發(fā)了數(shù)百萬個應用軟件。在移動終端時代，蘋果和Google也分別以iOS和Android系統(tǒng)為核心，構(gòu)建了包含操作系統(tǒng)、ARM芯片、開發(fā)管理工具、應用商店以及各類應用的完整生態(tài)體系。

而云原生產(chǎn)業(yè)發(fā)展至今，圍繞云操作系統(tǒng)Kubernetes生長出的全新的IT生態(tài)體系已經(jīng)初步成形。參照匯聚了全世界絕大部分云原生項目的CNCF云原生產(chǎn)業(yè)全景圖，我們發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)IT體系中圍繞操作系統(tǒng)構(gòu)建的數(shù)據(jù)庫、中間件、運維管理、安全管理、應用軟件，以及ISV和專業(yè)服務，都已經(jīng)或正在出現(xiàn)云原生的復刻版。僅有的兩點差別在于：1）Kubernetes將應用與基礎設施進行了解耦，因此軟硬件不再需要直接兼容，而是由全新設計的管理軟件來定義基礎設施；2）云原生體系下，應用開發(fā)與運維形成了一個不可分割的閉環(huán)，因此需要標準化和自動化的應用開發(fā)、測試和部署工具支撐。

2.4云原生產(chǎn)業(yè)全景解析

云原生的產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系非常龐雜，最新的CNCF全景圖包含了近30個細分類別，上千個云原生項目，并且還在不斷快速增加中，同時由于CNCF是從工程技術的角度對其進行的歸類，導致CNCF的全景圖難以體現(xiàn)出云原生產(chǎn)業(yè)的發(fā)展邏輯以及生態(tài)體系內(nèi)工具各自功能之間的關系，增加了其理解難度。

針對上述問題，白皮書按照完整的IT生態(tài)體系的結(jié)構(gòu)，即按照操作系統(tǒng)、基礎設施、中間件、運維管理、安全管理、數(shù)據(jù)庫，以及與云原生獨有的應用定義與開發(fā)的分類方式，對CNCF的云原生全景圖中的工具/組件進行了重新分類整理，并對主要的細分工具/組件所解決的問題進行具體解釋。

圖 6：根據(jù)IT生態(tài)體系結(jié)構(gòu)重新梳理的云原生工具/組件分類

03 云原生給中國信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)帶來的機遇

3.1?中國信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)建設的背景和發(fā)展現(xiàn)狀

長期以來，我國在信息技術領域高度依賴微軟、蘋果、Google、Intel、Oracle、IBM等國外科技公司提供的操作系統(tǒng)、芯片、服務器、數(shù)據(jù)庫、辦公軟件等軟硬件產(chǎn)品和技術。然而，近年來，以微軟黑屏事件、美國國安局棱鏡門事件為代表全球信息安全事件頻發(fā)，以及中美對抗升級導致美國陸續(xù)將以華為、中興為代表的上百家中國科技公司列入“實體清單”，采取技術出口管控等措施。這些事件讓我國IT產(chǎn)業(yè)鏈由于在關鍵環(huán)節(jié)缺少自主可控的核心技術可能會引發(fā)的信息安全和IT產(chǎn)業(yè)發(fā)展的系統(tǒng)性風險暴露無遺，信創(chuàng)建設的必要性和緊迫性也由此產(chǎn)生。

在此背景下，中國近年來陸續(xù)出臺了一系列政策，并逐漸形成了圍繞IT全產(chǎn)業(yè)鏈和全行業(yè)市場構(gòu)建自主的IT產(chǎn)業(yè)生態(tài)的信創(chuàng)建設思路。

圖 7：信創(chuàng)政策推進的IT全產(chǎn)業(yè)鏈和全行業(yè)IT系統(tǒng)升級

3.2?中國信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)建設面臨的挑戰(zhàn)

盡管信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)建設有著美好的出發(fā)點和愿景，并且近年來也取得了一定的成效，但其整體的發(fā)展卻并不盡如人意。在實踐中，存在著諸多制約信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)建設推進的挑戰(zhàn)。對此，我們將其中最核心的問題，及其產(chǎn)生的原因梳理如下：

圖 8：信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)建設面臨的挑戰(zhàn)

3.3 云原生+信創(chuàng)解決方案的優(yōu)勢

以國內(nèi)領先的云原生廠商「DaoCloud道客」提供的信創(chuàng)云操作系統(tǒng)為例，其將已有的云原生開放技術生態(tài)與信創(chuàng)體系相結(jié)合，構(gòu)建了一個高性能的分布式調(diào)度系統(tǒng)，能夠?qū)ο轮С之悩?gòu)基礎設施統(tǒng)一納管，為信創(chuàng)和非信創(chuàng)負載提供統(tǒng)一支撐；對上通過容器標準封裝和調(diào)度，提供面向分布式應用的全生命周期管理，包含應用的編排調(diào)度、彈性擴展、持續(xù)交付、可觀測性等。由此，信創(chuàng)云操作系統(tǒng)通過利用云原生技術，打破了原有的IT生態(tài)體系，在信創(chuàng)架構(gòu)下重塑了一個完整的IT系統(tǒng)解決方案。

圖 9：基于云原生技術的信創(chuàng)云操作系統(tǒng)

3.4 信創(chuàng)云操作系統(tǒng)的應用現(xiàn)狀和發(fā)展空間

白皮書中指出，廣泛的應用需求使得信創(chuàng)云操作系統(tǒng)成為一個規(guī)模巨大，并具備很高的發(fā)展?jié)摿Φ氖袌?。根?jù)工信部下屬ICT研究與咨詢機構(gòu)計世資訊統(tǒng)計的信創(chuàng)云平臺市場規(guī)模的數(shù)據(jù)，結(jié)合愛分析調(diào)研和測算，中國信創(chuàng)云操作系統(tǒng)市場規(guī)模在 2021 年約為 75 億元，預計未來五年，信創(chuàng)云操作系統(tǒng)的市場規(guī)模將以 33.5% 的復合增長率保持增長，到 2026 年將達到 314 億元。

圖 10：中國信創(chuàng)云操作系統(tǒng)市場規(guī)模及增速

白皮書中還提到，相比傳統(tǒng)IT產(chǎn)業(yè)生態(tài)，中國在全球的云原生產(chǎn)業(yè)發(fā)展中擁有以下三點優(yōu)勢：

1.?中國巨大的數(shù)字經(jīng)濟規(guī)模，全世界最豐富的應用場景，倒逼技術層面的創(chuàng)新。

2.?中國科技公司在云原生的核心賽道中占據(jù)了重要地位。

3.?中國科技公司整體的云原生技術實力躋身世界前列。

04國內(nèi)領先企業(yè)的云原生實踐

白皮書先介紹了「DaoCloud道客」的發(fā)展歷程、技術實力、生態(tài)布局、信創(chuàng)支持以及業(yè)界對其的廣泛認可。本章節(jié)重點展示了云原生在銀行、汽車、零售、證券、基金等行業(yè)實踐案例，從企業(yè)背景及其數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中遇到的問題和挑戰(zhàn)講起，到運用云原生解決方案的實施落地過程，最后闡明了云原生實踐帶來的價值和業(yè)務收益。

白皮書提到，通過擁抱云原生帶來的新技術和新思維，案例中的車企得以從容應對當下汽車產(chǎn)業(yè)格局與產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)作方式的快速變化，順利推進數(shù)字化轉(zhuǎn)型，構(gòu)建面向未來的生產(chǎn)和管理模式。

05未來趨勢展望

當前，云原生的價值已經(jīng)在各行業(yè)的領先公司中得到充分驗證，由此云原生的發(fā)展也開始邁入大規(guī)模產(chǎn)業(yè)應用推廣的階段。隨著這一進程的推進，云原生的細分技術和應用場景都將面臨更深入的變化。

在細分技術方面。Kubernetes和Docker等技術已基本成熟穩(wěn)定，但云原生的整個技術體系還在不斷發(fā)展壯大的過程中，一些細分技術領域也正在成為重要的發(fā)展方向，主要包含：服務網(wǎng)格、可觀測性、無服務器。

在應用場景方面。中國各行各業(yè)都在全面地擁抱數(shù)字化轉(zhuǎn)型，并且已經(jīng)構(gòu)建了強大數(shù)字基礎設施，同時疊加信創(chuàng)產(chǎn)業(yè)的崛起，云原生在中國市場有望產(chǎn)生大量獨特的應用場景，除了前文已經(jīng)提及的信創(chuàng)，以及大數(shù)據(jù)、AI等，我們認為還有以下幾個由企業(yè)需求或政策驅(qū)動的重要方向值得關注：分布式云、東數(shù)西算、數(shù)據(jù)要素市場。

相信不遠的未來，云原生將在更多的行業(yè)、更多的場景迅速落地，助力企業(yè)在數(shù)字化轉(zhuǎn)型浪潮中持續(xù)增長，引領時代變革。

注：本文為白皮書精簡版，復制下方鏈接，可下載完整版《2022 云原生產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》。