云原生发展白皮书 （2020 年） 云原生产业联盟 Cloud Native Industry Alliance，CNIA 2020 年 7 月 版权声明 本白皮书版权属于云原生产业联盟，并受法律保护。转载、摘编 或利用其它方式使用本白皮书文字或者观点的，应注明“来源：云原 生产业联盟”。违反上述声明者，本院将追究其相关法律责任。 编写说明： 牵头编写单位：中国信息通信研究院 参与编写单位：阿里云计算有限公司、百度云计算技术（北京）有限公司、北京 凌云雀科技有限公司、北京金山云网络技术有限公司、华为技术有限公司、杭州 谐云科技有限公司、上海道客网络科技有限公司、苏州博纳讯动软件有限公司、 腾讯云计算（北京）有限公司、浙江蚂蚁小微金融服务集团。 编写组成员： 中国信息通信研究院：栗蔚、陈屹力、刘如明、闫丹、郑立 阿里云计算有限公司：易立、李小平、朱松、李鹏、石兵、阚俊宝、王炳燊、黄 玉奇、张大江 百度云计算技术（北京）有限公司：周岳骞、曹剑 北京凌云雀科技有限公司：刘嘉伟 北京金山云网络技术有限公司：赵琦 华为技术有限公司：刘赫伟、马达、张琦、王泽锋、赵华 杭州谐云科技有限公司：王翱宇、才振功、方佳伟 上海道客网络科技有限公司：郭峰 苏州博纳讯动软件有限公司：伞亚鹏、刘欣雨 腾讯云计算（北京）有限公司：罗茂政、邹辉、韩欣、任秀森、陈一苇、王玉君 浙江蚂蚁小微金融服务集团：宋净超 注：编写单位按首字母顺序排列 前 言 当前全球的数字化浪潮逐步加深，云计算成为当今信息化发展 的重要基础设施，云原生在数字化浪潮中的角色逐步提升，成为业 务创新发展的重要驱动力。 本白皮书是继《云原生技术实践白皮书（2019）》之后，针对 国内云原生产业发展现状进行梳理，从云原生概念到新技术发展特 征，以及到云原生支撑行业领域发展，最后再总结云原生未来发展 新趋势。 目 录 一、 新机遇下的云原生.............................................. 2 (一) 重新认识云原生 ............................................. 2 (二) “新基建”开启云原生的新篇章 ............................... 3 二、 云原生产业规模持续看涨，生态版图快速扩张...................... 5 (一) 云原生产业规模分析 ......................................... 5 (二) 云原生产业生态分析 ......................................... 6 (三) 云原生技术生态分析 ......................................... 9 三、 云原生热点技术井喷式爆发，细分领域发展趋于多元............... 10 (一) 云原生底层技术 ............................................ 10 (二) 云原生编排及管理 .......................................... 20 (三) 云原生应用 ................................................ 32 (四) 云原生安全 ................................................ 35 四、 云原生价值凸显，加速行业创新应用............................. 41 (一) 生物医疗 .................................................. 41 (二) 智慧交通 .................................................. 42 (三) 工业互联网 ................................................ 44 (四) 物流 ...................................................... 46 五、 云原生发展趋势............................................... 47 (一) Kubernetes 编排统一化，编排对象不断扩展延伸 ............... 47 (二) 服务治理 Mesh 化，加速传统应用转型 ......................... 48 (三) 应用服务 Serverless 化，更加聚焦业务的核心价值 ............. 49 (四) 从资源云化到业务云化，最终趋于全面云原生化 ................ 49 1 一、 新机遇下的云原生 (⼀) 重新认识云原⽣ 云原生成为近几年云计算领域炙手可热的话题，但业界普遍存在 对云原生概念理解不清晰、内涵认知不统一的问题，为了更好的推广 云原生理念，信通院针对云原生概念进行重新梳理，重点从产业效用、 技术特征和应用价值三个方面进行深入剖析，以帮助不同领域的受众 群体更好的理解云原生，进一步推进国内的云原生产业发展和落地实 践。 从产业效用方面来看，云原生极大的释放了云的红利，云原生充 分继承云的设计思想，未来应用将更多基于云上进行本土应用开发， 即云原生应用更加适合云的架构，而云计算也为云原生应用提供较好 的基础支撑，如资源隔离、分布式、高可用等，云原生最大程度发挥 了云的优势。云计算的拐点已至，云原生成为驱动业务增长的重要引 擎。云计算的发展已进入成熟期，云原生作为新型基础设施支撑数字 化转型的重要支撑技术，逐渐在人工智能、大数据、边缘计算、5G 等 新兴领域崭露头角，成为驱动数字基础设施的强大引擎。伴随全行业 上云的逐步深化，企业云原生化转型进程将进一步加速。 从技术特征方面来看，云原生技术架构具备以下典型特征：极致 的弹性能力，不同于虚拟机分钟级的弹性响应，以容器技术为基础的 云原生技术架构可实现秒级甚至毫秒级的弹性响应；服务自治故障自 愈能力，基于云原生技术栈构建的平台具有高度自动化的分发调度调 2 谐机制，可实现应用故障的自动摘除与重构，具有极强的自愈能力及 随意处置性；大规模可复制能力，可实现跨区域、跨平台甚至跨服务 商的规模化复制部署能力。 从应用价值方面来看，异构资源标准化，容器技术有效解决了异 构环境的部署一致性问题，促进了资源的标准化，为服务化、自动化 提供了基础；加速数字基础设施升级解放生产力，降低用户数字化技 术的使用门槛，提高资源的复合利用率，变革研发运营的生产方式， 打破组织壁垒，实现研发与运维的跨域协同，提升交付效率，解放生 产力；提升业务应用的迭代速度，赋能业务创新。云原生技术实现了 应用的敏捷开发，大幅提升交付速度，降低业务试错成本，高效响应 用户需求，增强用户体验加速业务创新。 云原生是面向云应用设计的一种思想理念，充分发挥云效能的最 佳实践路径，帮助企业构建弹性可靠、松耦合、易管理可观测的应用 系统，提升交付效率，降低运维复杂度。代表技术包括不可变基础设 施、服务网格、声明式 API 及 Serverless 等。 (⼆) “新基建”开启云原⽣的新篇章 数字“新基建”带来云计算的空前机遇。2020 年的新冠疫情已经 给中国经济发展带来较大冲击，经济下行压力增大，然而数字经济展 现出强大的抗压能力，极大程度上对冲了疫情影响。后疫情时代随着 企业全面复工复产的稳步推进， “上云用数赋智”已经成为企业共识， 企业上云进入攻坚期，数字化转型进程显著提速。同时为提振国内经 3 济，舒缓疫情压力，中央加紧规划部署“新基建”相关工作，高频发 布相关政策，截止 3 月 6 日各省公布的 2020 年重点项目投资计划约 40 万亿元，其中“新基建”成重点方向。空前的市场需求刺激和政策 利好引爆数字技术的资本市场，以云计算为核心的新一代数字技术迎 来新的发展机遇。 后云计算时代的需求从资源优化转向效能提升。数字化转型大潮 下的企业面临着新旧商业形态的剧变，颠覆和重构时刻都在发生。更 加快速的感知用户侧的需求变化并做出调整，才能在竞争中持续积累 优势。业务的敏捷、弹性、个性化和智能化需求凸显，应用的交付模 式也发生深刻变化，轻量化、松耦合、灵活弹性的敏捷技术架构成为 主要方向。将支撑业务应用的通用技术模块化、系统化逐渐下沉至云 平台，低心智负担且功能丰富的应用支撑能力成为云的突出需求，云 计算服务重心逐渐上移。 云原生成为下一代云计算的技术“内核”大幅提升用云效能。云 原生技术栈统一的标准化交付能力大幅提升云端效能。服务架构标准 统一，应用微服务化开发，服务之间使用标准的 API 接口进行通信。 松耦合架构会减轻因需求变更导致的系统迭代成本，为多团队并行开 发提供基础，并加快交付速度；交付标准统一，标准容器化的打包方 式实现了真正的应用可移植性，不在受限于特定的基础架构环境。并 且容器技术进程级的资源切分粒度，也会降低系统的资源开销；研运 过程标准统一，通过引入 DevOps 理念强化软件研发运营全周期的管 理，从软件需求到生产运维的全流程改进和优化，结合统一工具链， 4 实现文化、流程、工具的一致性，降低应用软件高频发布带来的风险， 提升软件产品质量。 二、 云原生产业规模持续看涨，生态版图快速扩张 (⼀) 云原⽣产业规模分析 2019 年我国公有云 PaaS 市场规模继续保持高速增长，市场规模 为 41.9 亿元，同比增长 92.4%。私有云市场规模为 645.2 亿元，同 1 比增长 22.8% 。云原生产业作为现阶段云计算 PaaS 市场的重要支点， 也延续了高速增长态势，根据中国信息通信研究院相关调研数据显示， 2019 年我国云原生产业市场规模已达 350.22亿元。数字经济大潮下 传统行业的数字化转型成为云原生产业发展的强劲驱动力， “新基建” 带来的万亿级资本投入，也将在未来几年推动云原生产业的发展迈向 新阶段。 800 600 194.8 41.9 400 55.3 5.2 42.0 75.1 7.6 87.4 104.5 11.6 148.7 2015 2016 2017 200 0 145.2 21.8 SaaS市场规模 PaaS市场规模 452.6 IaaS市场规模 270.4 2018 2019 数据来源：中国信息通信研究院，2020 年 5 月 图 1 中国公有云细分市场规模及增速 1 2 数据来源：中国信息通信研究院《云计算发展白皮书（2020）》 数据来