云原生基础架构：构建和管理现代可扩展基础架构的模式及实践

作者分享来自云原生技术前沿公司的经验，使你能够克服可靠地运行可扩展的应用程序的问题。本书将向你展示云原生基础架构的优势以及可伸缩系统和应用程序的基本模式，包括如何测试基础架构以及如何创建适应需求的灵活基础架构。

贾斯汀·加里森（Justin Garrion）是媒体公司的工程师。他热爱社区和开源，努力解决人们的需求，而不只是修复问题。
克里斯·诺娃（Kris Nova）是微软的高级开发人员，主要负责容器和Linux操作系统。她也是后端基础架构工程师和Kubernetes维护者。

技术基础架构正处于引人入胜的历史阶段，由于惊人巨大的需求规模，经历了快速的颠覆性的变革。除了早期的计算机和互联网，基础架构的创新速度是无与伦比的。这些创新使基础架构更快、更可靠、更有价值。
那些将基础架构的边界推到极限的人和公司，已经找到了自动化和抽象的方法来获取更多的业务价值。通过提供灵活的可消费资源，他们将曾经的昂贵成本中心转变为必需的业务公共设施。
然而，公共设施很少为业务提供财务价值，这意味着基础架构常常被忽视，被视为不需要的成本。企业几乎不投入时间和资金来进行基础架构的创新或改进。
这样一个重要的、吸引人的业务部分怎么会如此容易被忽视呢？当基础架构发生故障时，业务显然会受到影响，那为什么很难改善呢？
一方面基础架构已经达到使消费者感到无聊的成熟度。然而，另一方面它的潜力和新的挑战已经激发了实施者和工程师的激情。
扩展基础架构和开创新的经营方式，使得来自不同行业的工程师找到解决方案。开源软件（Open Source Software，OSS）和社区相互帮助的力量已经引发了新的概念和创新的激增。
如果管理得当，每天基础架构和应用方面的挑战将会不一样。这使得基础架构建设者和维护者能够持续取得进展，进行新的、有意义的工作。
一些公司已经解决了可扩展性、可靠性和灵活性等挑战，创建了封装有他人可以遵循的模式的项目。实施者有时可以很容易地发现这些模式，但在其他情况下，这些模式则不那么明显。
在本书中，我们将分享来自于云原生技术前沿公司的经验，使你能够克服可靠地运行可扩展的应用的问题。现代业务发展很快，本书中的模式将使你的基础架构能够跟上业务发展的速度，并满足敏捷性需求。更重要的是，当你需要使用这些模式时，能自己做出决定。
许多模式已经在开源项目中得到了验证。其中一些项目由云原生计算基金会（CNCF）维护。项目和基金会不是模式的唯一体现，但忽略它们是你的失职。以它们为例，但是要自己对所使用的每个解决方案做出足够的评估。
我们将向你展示云原生基础架构的优势以及可扩展系统和应用程序的基本模式，包括如何测试基础架构以及如何创建适应需求的灵活基础架构。你会知道什么是重要的，以及如何知道相应的结果。
希望这本书能激励你继续前进，带给你更加激动人心的机会，并可以在社区分享你学到的东西。
本书读者对象
如果你是一名开发基础架构或管理基础架构工具的工程师，这本书就是为你准备的。它将帮助你了解用于创建在云环境中运行的基础架构的模式、流程和实践。通过了解情况，你可以更好地理解应用程序的角色，以及何时应该构建基础架构或使用云服务。
应用程序工程师还可以发现哪些服务应该是应用程序的一部分，哪些服务应该由基础架构提供。通过这本书，他们还将发现他们与编写应用程序来管理基础架构的工程师的共同责任。
系统管理员如果希望提高自己的技能，并在使用云原生设计基础架构和运维基础架构方面发挥更大的作用，也可以学习本书。
你是否在公有云中运行所有的基础架构？本书将帮助你了解何时使用云服务以及何时构建自己的抽象或服务。
如何使用数据中心或私有云？我们将概述现代应用程序对基础架构的期望，并将帮助你理解为当前的投资提供必要的服务。
这本书不是一个指南，除了给出实现例子外，我们没有规定具体的产品。对于经理和管理人员来说，这可能过于专业，但可能会有所帮助，这取决于该职位人员的参与度和技术专长。
最重要的是，如果你想了解基础架构对业务的影响，以及如何创建被证明可以在全球互联网规模运营的业务的基础架构，请阅读这本书。即使没有需要扩展到这种规模的应用程序，但是如果你的基础架构是按照这里描述的模式构建的，并且考虑到灵活性和可操作性，那么仍然能够更好地提供价值。
为什么写这本书
我们希望通过关注模式和实践来帮助你，而不是针对特定的产品和供应商。因为那样会存在太多的解决方案而不了解它们能解决的问题。
我们相信通过云原生应用管理云原生基础架构的好处，并且想要给任何初入行的人提供思路。
我们希望回馈社会，推动行业向前发展。我们找到的最好方法是解释业务和基础架构之间的关系，阐明问题，并解释由工程师和组织发现的解决方案。
用产品无关的方式解释模式并不总是那么容易，但是理解产品存在的原因是很重要的。我们经常使用产品作为模式的例子，但只在需要它们作为解决方案的实现示例时才使用。
如果没有志愿者日以继夜地编写代码、帮助他人、投资社区，我们就不会来到这里。我们热爱并感谢那些帮助我们理解模式的人，希望回馈和帮助下一代的工程师。这本书是我们表达谢意的方式。
本书主要内容
本书的组织结构如下：
第1章解释了什么是云原生基础架构，以及目前的发展情况。
第2章帮助你决定是否以及何时采用在后续的章节中提到的那些模式。
第3章和第4章展示了如何部署基础架构，以及如何编写应用程序来管理它。
第5章告诉你如何从测试开始设计可靠的基础架构。
第6章和第7章展示了管理基础架构和应用程序的情况。
第8章总结并对未来进行了展望。
如果你和我们一样，就不用看完整本书。

前言1
第1章 什么是云原生基础架构9
1.1 云原生的益处10
1.2 服务器11
1.3 虚拟化11
1.4 基础架构即服务12
1.5 平台即服务13
1.6 云原生基础架构14
1.7 什么不是云原生基础架构15
1.8 云原生应用17
1.9 云原生应用如何影响基础架构25
总结26
第2章 何时采用云原生27
2.1 应用28
2.2 人29
2.3 系统29
2.4 业务31
2.5 何时不需要云原生基础架构32
总结35
第3章 云原生部署的演进37
3.1 表述基础架构38
3.2 部署工具46
总结50
第4章 设计基础架构应用52
4.1 引导问题53
4.2 API54
4.3 万物的状态55
4.4 协调器模式59
4.5 协调器模式的方法63
4.6 审计关系65
总结67
第5章 开发基础架构应用69
5.1 设计API69
5.2 添加特征70
5.3 弃用特征71
5.4 改变基础架构73
总结76
第6章 云原生基础架构测试77
6.1 测试的内容是什么78
6.2 编写可测试代码79
6.3 自知82
6.4 测试类型84
6.5 监控基础架构95
总结96
第7章 云原生应用管理97
7.1 应用设计98
7.2 实现云原生模式99
7.3 应用的生命周期100
7.4 应用对基础架构的要求104
总结111
第8章 保护应用程序113
8.1 策略即代码113
8.2 审计基础架构120
8.3 不可变基础架构122
总结123
第9章 实现云原生基础架构125
9.1 关注变革的地方126
9.2 预测未来131
总结132
附录A 网络弹性模式134
附录B 关于被锁定140
附录C Box公司案例研究143