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一文简述:云原生应用十二要素

  • 2022 年 4 月 09 日
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一文简述:云原生应用十二要素

十二要素定义了一个优雅的互联网应用,在设计过程中,需要遵循的一些基本原则和云原生有异曲同工之处。基于十二要素的上下文关联,软件生产就变成一个个单一的部署单元;多个联合部署的单元组成一个应用,多个应用就可以组成一个复杂的分布式应用系统。

云原生应用十二要素

1.基准代码

一份基准代码,多份部署。在类似于 SVN 等集中式版本控制系统中,“基准代码”是指控制系统中的代码仓库;而在 Git 等分布式版本控制系统中,“基准代码”则是指最上游的代码仓库。基准代码和应用之间总是保持如下一一对应的关系。所有部署的基准代码相同,但每份部署可以使用其不同的版本。

2.依赖

显式声明依赖关系。十二要素规则下的应用程序不会隐式依赖系统级的类库,它一定通过“依赖清单”确切地声明所有依赖项。

在容器应用中,应用的依赖、环境的依赖和软件的安装等,都是通过 Dockerfile 来完成声明的,通过配置能明确把依赖关系(包括版本)都图形化地明确展示出来,不存在黑盒。

3.配置

十二要素推荐将应用的配置存储于环境变量(env vars、env)中。环境变量可以非常方便地在不同的部署中做修改,而不改变一行代码。判断一个应用是否正确地将配置排除在代码之外,一个简单的方法是看该应用的基准代码是否可以立刻开源,而不用担心会暴露任何敏感的信息。

4.后端服务

把后端服务当作附加资源。后端服务是指程序运行所需的通过网络调用的各种服务,如数据库、消息队列、简单邮件传输协议邮件服务,以及缓存等。十二要素应用不会区别对待本地或第三方服务。对应用程序而言,两种都是附加资源,通过一个统一资源定位器(URL)或其他存储在配置中的服务定位/服务证书来获取数据。

5.构建、发布、运行

十二要素应用严格区分构建、发布、运行 3 个阶段。举例来说,直接修改处于运行状态的代码是非常不可取的做法,因为这些修改很难再同步回构建阶段。部署工具通常提供了发布管理工具,最引人注目的功能是退回至较旧运行稳定的发布版本。在云原生应用中,基于容器的 Build-Ship-Run 和这 3 个阶段完全吻合,也是 Docker 对本原则的最佳实践。

6.进程

以一个或多个无状态进程运行应用。在运行环境中,应用程序通常是以一个和多个进程运行的。十二要素应用的进程必须无状态且无共享。任何需要持久化的数据都要存储在“后端服务”内,如数据库。

7.端口绑定

通过端口绑定(port binding)来提供服务。十二要素应用完全自我加载,不依赖任何网络服务器即可创建一个面向网络的服务。互联网应用通过端口绑定来提供服务,并监听发送至该端口的请求。

在容器应用中,应用统一通过暴露端口来提供服务,尽量避免通过本地文件或进程来通信,每种服务通过服务发现来路由调用。

8.并发

通过进程模型进行扩展,以支持并发。十二要素应用的进程主要借鉴于 Unix 守护进程模型。开发人员可以运用这个模型去设计应用架构,将不同的工作分配给不同的进程类型。例如,HTTP 请求可以交给 web 进程来处理,而常驻的后台工作则交由 worker 进程负责。

9.易处理

快速启动和优雅终止可使健壮性最大化。十二要素应用的进程是易处理的,即它们可以瞬间开启或停止。这有利于快速、弹性地伸缩应用,迅速部署变化的代码或配置,稳健地部署应用。

10.环境等价

尽可能地保持开发环境、预发布环境和线上环境相同。十二要素应用想要做到持续部署,就必须缩小本地与线上差异。

  • 缩小时间差异:开发人员可以在几小时,甚至几分钟内就部署代码。

  • 缩小人员差异:开发人员不仅要编写代码,还应该密切参与部署过程以及关注代码在线上的表现。

  • 缩小工具差异:尽量保证开发环境与线上环境的一致性。

11.日志

把日志当作事件流。十二要素应用本身从来不考虑存储自己的输出流,不应该试图去写或者管理日志文件。相反,每一个运行的进程都会直接地标准输出(stdout)事件流。在开发环境中,开发人员可以通过这些数据流实时地在终端看到应用的活动。

12.管理进程

后台管理任务当作一次性进程运行。进程构成是指用来处理应用的常规业务(比如处理 Web 请求)的一组进程。与此不同,开发人员经常希望执行一些管理或维护应用的一次性任务。


一次性管理进程应该和正常的常驻进程使用同样的环境。这些管理进程和任何其他的进程一样使用相同的代码和配置,基于某个发布版本运行。后台管理代码应该随其他应用程序代码一起发布,从而避免同步问题。


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