定義云時代的操作系統，《2022 云原生產業發展白皮書》正式發布

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業，并同時在互聯網、金融、制造、零售等各行業遍地開花，推動了企業在數字化時代，實現以應用為中心的業務變革。

在終端用戶產業，互聯網公司的熱門應用在云原生的支撐下，每天服務著全球數十億用戶，并隨時響應著人們的各種需求。金融、制造、零售等傳統行業企業通過對傳統IT系統和應用的云原生化改造，在滿足各種高并發、大流量業務場景需求的同時，還進一步通過云原生改造內部的經營管理系統，向過去多年業務發展過程中沉淀的經營管理模式發起變革，帶動企業創新發展。

在科技產業，云原生以云操作系統為核心，引領了新一輪的信息技術革命，傳統IT世界中的各類技術都已經或正在出現一個云原生的復刻版，一個全新的IT技術體系已經顯現。與此同時，大數據、人工智能、區塊鏈、邊緣計算，以及近來大家熱議的元宇宙等有望改變人類社會的新興技術，也都離不開云原生作為技術底座支撐其發展。

云原生來到中國市場，在當前特殊的時代背景下，還為中國的信創產業建設提供了一個全新的方向。長期以來，中國的信創產業建設面臨著IT生態體系不完善、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，給中國的信創產業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，并且有已經過驗證的“云原生+信創”解決方案在快速落地。

云原生給科技產業，及其終端用戶產業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。云原生技術的本質是什么？云原生目前的發展現狀是怎樣的？為何云原生能給科技產業，及其終端用戶產業帶來巨大的顛覆效應？云原生能給中國的信息技術產業發展帶來什么樣的可能？相信這些問題困惑著很多企業的管理者、政府部門的決策者，以及眾多云原生領域的從業者。

在此背景下，9月21日愛分析聯合「DaoCloud道客」正式發布《2022云原生產業發展白皮書》（以下簡稱白皮書），本次白皮書的目標即是系統地解答上述問題。

白皮書首先闡明了云原生的定義、源起與應用的現狀，然后深度探討了整個云原生產業的發展邏輯，重點對云原生產業全景進行了解析，接下來白皮書分析了云原生給中國信創產業帶來了哪些新的機遇，并重點展示了國內領先企業的云原生實踐案例，白皮書的最后對云原生未來的發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高管訪談和調研，希望通過分享專業的研究內容以及相關行業的成功案例，能夠為各個企業實現企業長期發展，推動數字化轉型提供決策參考。

01 云原生的定義、源起與應用現狀

1.1 云原生的定義

關于云原生，業內存在著多種定義，但這些定義大多跟隨云原生的快速發展在不斷迭代，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，我們認為，云原生是一套以云操作系統為核心的全新的IT技術體系，其包括了容器、Kubernetes、微服務、服務網格、DevOps、可觀測等關鍵技術，能夠覆蓋軟件開發、交付、部署和運維的全生命周期。基于云原生技術的IT系統具備松耦合、自動化、彈性調度、按需分配計算資源、易于觀察、容錯性好等特點，因此企業可以利用云原生技術在公有云、私有云、混合云，以及本地數據中心等多種異構的基礎設施之上為大規模的應用程序構建統一的運行環境，并允許應用程序根據動態的業務需求進行頻繁且高效的調整或擴展。

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

1.2 云原生的產生及其驅動因素

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

回顧IT技術的發展史，我們發現，自1950年代左右計算機誕生以來，IT基礎架構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十年間，IT系統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以來，芯片的計算能力一直遵循著摩爾定律，以指數級的方式增長至今；在上層應用方面，軟件從最早服務于軍方、科研機構的少數需求，逐漸向人們的生產和生活領域滲透，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生。

為了調和底層資源供給與上層應用需求之間的供需矛盾，操作系統應運而生。并且伴隨著操作系統的產生，以及之后持續的優化和迭代，IT的基礎架構也依次歷經了五代的發展：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系統中資源分配的顆粒度越來越小，應用程序的開發和擴展也變得越來越敏捷。

圖 1：IT基礎架構的代際演進趨勢

1.3云原生在產業中的應用現狀

白皮書在本章節，闡述云原生技術體系給產業帶來的價值，以及云原生目前在產業中的應用現狀。

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生和發展的根本。云原生之所以能在產業中迅速流行，是由于在數字化時代，企業業務的落腳點主要都是數字化的應用，隨著產業競爭加劇，企業在經營管理中普遍會面臨對IT資源的需求更彈性、業務需求快速變化、業務系統越來越復雜等問題。而云原生能夠幫助企業以應用為中心，從基礎設施，到IT架構，到應用開發運營流程進行全方位的改造，從而實現應用現代化，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，云原生能夠給企業的現代化應用帶來以下三點核心價值：

圖 2：云原生給現代化應用帶來的核心價值

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

在行業滲透率方面。根據愛分析調研和測算的數據，云原生近兩年在國內企業的滲透率正呈現快速增長的趨勢，但在不同行業中存在一定差異。具體而言，在大型及股份制商業銀行中，云原生的普及率超越所有傳統行業，2021 年起幾乎全部的大型國有及股份制商業銀行都已經開始在內部使用云原生技術；而云原生在包括廣大城商行、農商行、保險、券商在內的金融機構，以及政務機構中的滲透率顯著高于其他行業，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、基金等行業對云原生的采用相對落后，預計云原生在這些行業的滲透率將從 2021 年的 20% 左右增長至 2025 年的 80% 左右。

圖 3：云原生在國內各行業企業的滲透率

02 云原生產業的發展邏輯與產業全景

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模容器化應用程序的軟件系統，其基本設計思想是將服務器集群作為一個資源池進行統一管理，并用聲明式API的方式部署和運行應用程序。具體而言，開發者在構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，如：“服務A需要10個實例，在3個節點（服務器）上運行，可以訪問B數據庫。“甚至還可以進一步聲明該應用期望的運維狀態，如：“當服務A的CPU使用量大于30% 時，請自動擴展出5個實例。”

Kubernetes在希臘語中的意思是“舵手”，正如舵手的職責是執行船長命令，讓輪船保持正確的航向那樣，Kubernetes在IT系統中的核心職責即是執行開發者期望服務運行的狀態，并不斷將集群中在運行的服務的實際狀態與期望狀態進行比較，當實際狀態與期望狀態不匹配時，Kubernetes會通過創建或銷毀容器和相關組件來進行協調，向期望狀態調整。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勢：

圖 4：Kubernetes在應用和資源管理中的優勢

2.2 Kubernetes是云時代的操作系統

Kubernetes的本質是操作系統技術

通常，一個典型的操作系統具備上下兩層能力。對下，操作系統需要接管硬件設備，對底層的基礎設施進行統一管理；對上，操作系統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，其本質是操作系統技術，已在業內達成共識。在對下的資源管理方面，傳統的操作系統如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，多云異構的基礎設施；在對上的應用管理方面，傳統的操作系統管理的是應用的進程，而Kubernetes管理的是構成應用的標準化的容器。

由此，在云原生架構中，傳統操作系統的作用被極大弱化，Kubernetes則承擔著操作系統主要的功能，成為事實上的云操作系統。面對多云異構的基礎設施以及大規模的容器化應用，傳統操作系統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的分布式調度、容器管理、容器持久化、編排管理能力所替代。而傳統操作系統內核的功能被極大地弱化，僅會在單個服務器上發揮一定作用，如物理設備的管理和一定程度的進程管理、網絡管理等。

圖 5：云原生與傳統IT架構中操作系統功能對比

2.3云時代的操作系統將重塑IT生態體系

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

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，構建了數百個基于Windows的軟件開發管理工具，以及上千萬研發人員參與的全球開發者社區，從而促使上億軟件開發者基于Windows開發了數百萬個應用軟件。在移動終端時代，蘋果和Google也分別以iOS和Android系統為核心，構建了包含操作系統、ARM芯片、開發管理工具、應用商店以及各類應用的完整生態體系。

而云原生產業發展至今，圍繞云操作系統Kubernetes生長出的全新的IT生態體系已經初步成形。參照匯聚了全世界絕大部分云原生項目的CNCF云原生產業全景圖，我們發現，傳統IT體系中圍繞操作系統構建的數據庫、中間件、運維管理、安全管理、應用軟件，以及ISV和專業服務，都已經或正在出現云原生的復刻版。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，應用開發與運維形成了一個不可分割的閉環，因此需要標準化和自動化的應用開發、測試和部署工具支撐。

2.4云原生產業全景解析

云原生的產業生態體系非常龐雜，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的全景圖難以體現出云原生產業的發展邏輯以及生態體系內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生態體系的結構，即按照操作系統、基礎設施、中間件、運維管理、安全管理、數據庫，以及與云原生獨有的應用定義與開發的分類方式，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IT生態體系結構重新梳理的云原生工具/組件分類

03 云原生給中國信創產業帶來的機遇

3.1?中國信創產業建設的背景和發展現狀

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、芯片、服務器、數據庫、辦公軟件等軟硬件產品和技術。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，以及中美對抗升級導致美國陸續將以華為、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產業鏈由于在關鍵環節缺少自主可控的核心技術可能會引發的信息安全和IT產業發展的系統性風險暴露無遺，信創建設的必要性和緊迫性也由此產生。

在此背景下，中國近年來陸續出臺了一系列政策，并逐漸形成了圍繞IT全產業鏈和全行業市場構建自主的IT產業生態的信創建設思路。

圖 7：信創政策推進的IT全產業鏈和全行業IT系統升級

3.2?中國信創產業建設面臨的挑戰

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

圖 8：信創產業建設面臨的挑戰

3.3 云原生+信創解決方案的優勢

以國內領先的云原生廠商「DaoCloud道客」提供的信創云操作系統為例，其將已有的云原生開放技術生態與信創體系相結合，構建了一個高性能的分布式調度系統，能夠對下支持異構基礎設施統一納管，為信創和非信創負載提供統一支撐；對上通過容器標準封裝和調度，提供面向分布式應用的全生命周期管理，包含應用的編排調度、彈性擴展、持續交付、可觀測性等。由此，信創云操作系統通過利用云原生技術，打破了原有的IT生態體系，在信創架構下重塑了一個完整的IT系統解決方案。

圖 9：基于云原生技術的信創云操作系統

3.4 信創云操作系統的應用現狀和發展空間

白皮書中指出，廣泛的應用需求使得信創云操作系統成為一個規模巨大，并具備很高的發展潛力的市場。根據工信部下屬ICT研究與咨詢機構計世資訊統計的信創云平臺市場規模的數據，結合愛分析調研和測算，中國信創云操作系統市場規模在 2021 年約為 75 億元，預計未來五年，信創云操作系統的市場規模將以 33.5% 的復合增長率保持增長，到 2026 年將達到 314 億元。

圖 10：中國信創云操作系統市場規模及增速

白皮書中還提到，相比傳統IT產業生態，中國在全球的云原生產業發展中擁有以下三點優勢：

1.?中國巨大的數字經濟規模，全世界最豐富的應用場景，倒逼技術層面的創新。

2.?中國科技公司在云原生的核心賽道中占據了重要地位。

3.?中國科技公司整體的云原生技術實力躋身世界前列。

04國內領先企業的云原生實踐

白皮書先介紹了「DaoCloud道客」的發展歷程、技術實力、生態布局、信創支持以及業界對其的廣泛認可。本章節重點展示了云原生在銀行、汽車、零售、證券、基金等行業實踐案例，從企業背景及其數字化轉型過程中遇到的問題和挑戰講起，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業格局與產業鏈協作方式的快速變化，順利推進數字化轉型，構建面向未來的生產和管理模式。

05未來趨勢展望

當前，云原生的價值已經在各行業的領先公司中得到充分驗證，由此云原生的發展也開始邁入大規模產業應用推廣的階段。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定，但云原生的整個技術體系還在不斷發展壯大的過程中，一些細分技術領域也正在成為重要的發展方向，主要包含：服務網格、可觀測性、無服務器。

在應用場景方面。中國各行各業都在全面地擁抱數字化轉型，并且已經構建了強大數字基礎設施，同時疊加信創產業的崛起，云原生在中國市場有望產生大量獨特的應用場景，除了前文已經提及的信創，以及大數據、AI等，我們認為還有以下幾個由企業需求或政策驅動的重要方向值得關注：分布式云、東數西算、數據要素市場。

相信不遠的未來，云原生將在更多的行業、更多的場景迅速落地，助力企業在數字化轉型浪潮中持續增長，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 云原生產業發展白皮書》。