12、云原生应用的可复制性设计与实践

云原生应用的可复制性设计与实践

1. 云原生应用面临的挑战

在云环境中开发应用时，会面临诸多挑战。一方面，云平台本身可能不可靠，硬件故障、计划内的系统维护等都会导致应用出现不可用的情况。传统 IT 应用往往将可靠性的责任推给硬件工程师和运维人员，认为应用的可靠性取决于运行它的硬件。然而，硬件的可靠性是有限的，且提高硬件可靠性的成本极高。即便硬件很少出现故障，也无法完全消除计划外和计划内的停机。

另一方面，云应用通常会被众多用户共享，当大量用户同时使用应用时，应用可能会因负载过高而出现性能下降、请求丢失甚至崩溃的问题。传统 IT 为应对客户端请求容量问题，主要有两种方法：
- 垂直扩展 ：让应用使用计算机更多的资源，如 CPU 和内存，以处理更多并发请求。但这种方式存在局限性，当计算机的 CPU、内存、网络带宽或存储资源耗尽时，应用将无法继续扩展，且扩展后资源难以释放，往往需要重启进程。
- 最大容量设计 ：根据可能出现的最大客户端负载来设计应用的容量。但大多数情况下，客户端负载远低于最大容量，这会导致资源浪费，而且仍有可能出现超出最大负载的情况，使应用变得不可靠。

2. 可复制应用的概念与优势

为了让应用在不可靠的云平台上可靠运行，并能根据客户端负载动态调整容量，可将应用设计为可复制应用（Replicable Application）。可复制应用能够运行多个冗余的应用副本，这些副本提供相同的功能，且彼此之间互不干扰。

云平台的管理功能中包含应用部署器，通过重复运行部署器，可以从应用包中创建新的工作负载实例，即应用副本。这些副本是同一应用包的部