[云原生专题-64]：云原生技术助力5G RAN步入”云”霄 - 对云原生的理解

Posted 2022-02-27 文火冰糖的硅基工坊

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目录

一、在后5G时代的5G业务特点与云化的内生需求

二、数字计算的神秘趋势：云计算

三、熟悉云原生对传统通信人的意义

四、云原生（Cloud Native）的字面解读

五、盲人摸象：行业内对“云原生”的解读

六、名正言顺：权威个人、公司、组织对“云原生”的正名

七、对“云原生”的进一步探秘

八、云原生的总结

结束语

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一、在后5G时代的5G业务特点与云化的内生需求

5G不仅是一次传统的通信技术的演进，后5G时代, 5G通信将与人工智能技术、云计算技术在垂直行业深度融合，彻底改变无人驾驶、数字医疗、AR/VR、智能制造、物联网等众多行业和领域，引领全新的应用场景和商业模式。

eMBB业务对网络峰值计算能力的需求急剧的提升，对网络实时的弹性计算的需求加剧; mMTC海量终端的并发性、突发性访问，对网络的架构设计提出了新的挑战; 而uRLLC业务对网络的稳定性、可靠性、不间断服务能力、容错能力提出了更加严苛的要求，单纯地依靠提升单体的计算能力和增加双单体冗余备份来提升整个网络的能力越来越显得力不从心, 可提升的空间越来越小，同时传统的5G RAN网络，还面临着高能耗、高资源浪费、运营商降低成本的多重压力。

以此同时O-RAN标准的制定，也打破无线设备厂家单一的、封闭式组网模式，使得5G无线通信产品的软件架构设计由封闭走向开放、甚至开源，更多的市场参与者，又导致设备厂家的竞争进一步加剧。

上述后5G时代业务特点和生态的变化，导致传统的RAN通信设备商原先每年只发布三两个软件版本的软件开发模式，低弹性、低伸缩性的目标系统的软件架构设计，越来越无法满足后5G时代的需求, 后5G时代面临的诸多问题，通过“云原生”相关技术得以缓解或解决。

二、数字计算的神秘趋势：云计算

似乎有一股神秘的趋势的力量在推动整个世界的分散的单体计算（机）向云计算（机）演进，企业管理上云、企业产品开发上云、企业软硬件产品本身上云，甚至是嵌入式产品上云也是大势所趋。5G RAN无线通信产品作为一种特殊的单体计算（机）形态，主体的嵌入式计算也终将会被裹挟着向“云”计算方向演进，逐渐步入”云”霄，然后融入“云”中。

互联网行业已经率先进入云计算（机）时代多年，在“云化”的过程中，积累大量失败的教训和成功的经验，提炼了一系列在复杂、混沌、不确定性环境下的软件工程开发、目标软件架构、目标软件治理的新的最佳实践，开发出了一系列辅助性工具、目标系统软件、目标系统治理软件的开源实现。

三、熟悉云原生对传统通信人的意义

云原生汇聚了互联网“云计算”与“云应用”最新的、最核心的软件工程最佳实践和架构设计。

云原生可以为传统的通信人提供一个全新和全局的视角审视互联网时代下的网络环境、技术的特点、技术的优势以及技术成形背后的原因，也帮助传统的通信人重新审视自身长期固化的软件开发过程和软件运行环境，在无线通信网“云化”的过程中，突破现有软件开发行为的惯性和思维的局限。

云原生该技术将帮助传统的无线通信网络设备商以及他们的技术人员，更好地、更安全、高效的把传统的单体嵌入式设备的设计、开发、发布、部署、运维向云上迁移，在迁移的过程中充分参考、利用现有的、成熟的云原生技术的优势，降低迁移中的风险，增加个人和企业竞争力。

四、云原生（Cloud Native）的字面解读

这里有两个关键词，一是Cloud，一是Native。

Cloud这个词已经非常普及了，云计算、云服务、云搜索、云社区、云盘等，云是计算机互联网的一种比喻性说法。

什么是Native呢？本地的、当地的、土著的、原初的等意思。

Cloud Native，翻译成中文就是一切皆在源于云上，一切皆在云上的意思，包括软件全自动生成过程、软件生产需要的工具、生产出来的目标软件的部署和运维。

五、盲人摸象：行业内对“云原生”的解读

那么，什么是云原生的内在含义呢？

不像通信行业有专门制定标准的组织，来自互联网行业的“云原生”没有一个统一的标准与定义，不同的时期，云原生的内涵与定义在不断在演变；不同的个人、公司、组织对云原生的理解也不一样。我们先不妨就从不同的角度，来感受不同角色的人，从不同的侧面对云原生的理解，摸一摸“云原生”这头大象。

（1）市场价值角度

云原生是一系列理念、技术、最佳实践的集合，能够帮助用户最大可能的提升软件开发、软件运维的效率，节省成本，能够帮助用户更好的管理云、用好云，提升用户的竞争力。

（2）软件架构与设计模式角度

云原生是一种新的软件架构的设计模式，实现了从传统的单体软件架构向微服务架构模式的全面转变。

（3）软件技术的角度

云原生是微服务技术、容器技术、云治理技术、分布式云计算技术、负载均衡技术、反脆弱性技术等一系列基于云基础设施和云应用而衍生出来技术套件，是一整套软件产品体系，而不是单一的技术。

（4）软件工程的角度

云原生是一种软件开发、软件部署的方式，软件的设计、开发、构建、持续集成、持续发布、持续部署、软件运维全都在云上，从这个角度看，云原生包含了DevOps，“云”为DevOps的落地提供的最佳的实验场地，云原生充分借鉴DevOps的思想、理念、最佳实践，并结合微服务架构和“云”，对DevOps进行了深度整合。

六、名正言顺：权威个人、公司、组织对“云原生”的正名

“原生云”应用（Native Cloud App）概念的提出

“原生云应用”（Native Cloud App）是“云原生应用”（Cloud Native App）的前身，其概念是由Major Trend在2009率先提出了，在他尝试把应用程序部署到云上的过程中，遇到了一些问题并提供了解决这些问题的实践，为此，他提出Native Cloud App的概念，并指出原生的云应用程序应该具备的一些基本特征，如支持大规模并发、弹性部署、应用程序应该运行在云上、充分应用云基础设施的优势、支持跨云部署等特性。

“云原生”应用（Cloud Native App）概念的提出

“云原生应用”（Cloud Native App）的概念，是MattStine于2015年首次提出，被一直延续使用至今，但其内涵经历多次的变化与演进。最初的云原生的范畴仅仅是针对部署在云上的应用程序，他把基于微服务架构设计、满足12要素特征（The Twelve-Factor App）的互联网服务器端的应用程序，称为“云原生应用”。

云原生时代开源巨头Pivotal对云原生的定义

后来Matt Stine加入云原生时代崛起的开源巨头Pivotal公司，该公司的官网把“云原生”定义为四大组件：微服务技术、容器技术、持续集成、DevOps。

微服务：定义了“云原生”应用程序的面向服务而非面向功能的软件架构，面向分布式而非面向单体的软件界架构。

容器  ：定义了“云原生”应用程序的发布和部署的形态。

持续集成：定义了云生应用程序的开发和持续集成方式，实时提交代码，实时集成测试。

DevOps：定义了“云原生”的应用程序，必须打破程序的开发、集成、发布、部署、运维每个关键环节的界限，通过各种工具，把它们在云上无缝的连接起来，实现了整个过程的连续性与自动化，项目的闭环限定一个组织内，快速开发、快速试验、每天发布、快速部署、谁开发谁维护、开源，“云原生”的应用程序为DevOps的落地提供了天然的便捷条件。Pivotal公司把DevOps这种新的软件工程的最佳实践作为“云原生”的四大关键特征之一。

这四大组件，是云原生的基石，缺一不可，很多公司的软件开发，或多或少地采用了这四大组件中的几个，但缺一个，都算不上云原生。

云原生计算基金会CNCF对云原生的定义

云原生计算基金会致力于培育和维护一个厂家中立的开源生态系统来推广云原生技术，通过民主化的方式将最前沿的、创新的软件模式为大众所用，因此它的立场重在中立、开放、共享和支撑的特性，避免用户应用被绑定在某个特定的云上，有点类似通信行业的3GPP标准化组织。它对云原生的定义如下：

• 云原生技术有利于各种组织在公有云、私有云和混合云等新型的、动态的、数字基础设施的环境中，构建和运维可弹性扩展的应用。--- 云应用程序部署在各种云上
• 云原生的代表技术包括：微服务、容器、申明式API、云网络服务、云基础设施。
• 这些技术能够构建容错性好、易于管理、便于观察的松耦合的软件系统, 结合可靠的自动化手段，使得工程师和业务组织，能够轻松的系统做出频繁的、可预测的、重大的变更。

七、对“云原生”的进一步探秘

除了上述定义，“云原生”的内涵在进一步拓展：如增加了反脆弱、混沌工程等特性。

反脆弱：云应用的外部环境是“云”，“云”是不可靠的、是易变的、是波动的，如何在这样的环境中依然生存下来，持续提供服务，就是反脆弱设计。反脆弱特性通过使系统受到随机压力后变得更强的特性，类似挫折教育。尼采有一句话，杀不死我的，终将使得我更强大。

混沌工程：是指在整个系统中在随机位置引发故障，确保系统依然可以稳定、可靠的提供服务的技术。

人工智能：目前，云原生把人工智能技术对”云”以及云应用进行智能化治理纳入其定义范围，实际上，人工智能技术已经深入到云业务应用的方方面面，相信未来人工智能技术会进一步地延伸到云平台、云应用的治理和调度上，人工智能技术也将成为云原生的关键技术之一 。

八、云原生的总结

云原生是一种天然诞生于云基础设施之上的应用程序的新的软件架构

云原生是一种基于DevOps的软件工程的最佳实践

云原生是一组自动化软件开发和自动化软件运营的工具集

云原生是一种新的软件开发和运维的方法论和原则

云原生是一种需要对公司的文化、组织架构、开发流程进行重构的管理方法

云原生是一种生于“云”或迁移到“云”，快速、高效和持续的服务能力的新的业务模式

云原生是一面把各种互联网的技术、工具整合在一起之后的旗帜

结束语：

从社会化大生产角度来看，云原生的目标就是把软件大规模生产、运维所需要的厂房、机器、设备、工具、原材料等一切生产资料，包括劳动者和生产出来的软件产品本身，全部搬移到云端，并实现整个软件生产过程、运维过程的全自动化，业务开发人员只需要关注最前端的业务逻辑，剩下的软件生产过程和运维过程，全部由系统自动完成，实现无人值守的全自动软件生产工厂、全自动软件运维工厂。

“云原生”诞生于互联网云应用，是互联网云应用最新的、最佳实践，”云原生”技术有助于5G通信网应对后5G时代出现的新的问题，“云原生”将助力传统的嵌入式单机计算5G RAN安全、快速地“步入云霄”。同时，5G RAN的加入与融入，也将会进一步丰富”云原生”的业务场景、新的最佳实践以及新的软件实现。

然后，RAN有其自身独特的诞生和发展的土壤，要真正实现云原生，还有很多的现实性的问题短时间无法解决，还有很多适配性的问题有待解决，欢迎大家一起探讨。

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