Understanding Modern Application Architecture

过去十年，应用的构建方式不断改变。随着应用的功能愈加丰富，并对企业运维方式带来显著影响（在许多情况下，应用就是业务本身）。一种新型架构应运而生，提供了更高的可扩展性、可移植性、弹性和敏捷性。

为了支持现代应用的目标，相关基础设施也必须随之演进。Kubernetes 等平台在释放现代应用的潜力方面发挥了重要作用，其本身就是一种新的基础设施管理和服务范式。

之前围绕单体应用而建立的技能现已无法满足需求，为了帮助社区成员与时俱进，我们通过本文让大家粗略了解有关现代应用的核心概念。

什么是“现代应用”？

有人可能根据名称想当然地认为，“现代应用”就是最新应用。但实际上，现代应用是相对于单体应用而言。单体应用由单个或区区几个部分组成，不仅部署方式僵化，而且依赖关系较弱。

相比之下，现代应用包含一系列微服务。单体应用可能会将所有功能内置到一个全面服务中，而微服务则会将服务分解成多个可单独运行的较小功能。

 现代应用具有 4 个主要特征。

• 可扩展性确保应用能够满足不断扩大的用户群的需求，无论是突发需求还是长期增长的需求。
• 可移植性确保应用可从它的底层环境中移植，同时仍能保持其所有功能和管理平面功能。
• 弹性确保系统内的故障无伤大体，或者将对应用用户造成的干扰降到最小。
• 敏捷性确保应用能够轻松适应代码或基础设施的快速变化。

现代应用遵循 6 项设计原则。

• 中立性支持应用在任何平台上自由运行。
• 合理利用开源软件通常有助于您快速开发应用，并在需要全面支持时采用该软件的商业版本。
• 代码定义能够提高配置的统一性，摆脱需要专业知识的僵化接口。
• 自动化 CI/CD 流程可确保快速集成和部署代码，从而在不断改进的同时，最大限度地减少和避免故障。
• 安全开发确保将应用安全防护集成到开发流程中，并在将代码部署到生产环境之前对其进行全面测试。
• 分布式存储和基础设施可确保应用不受任何物理限制，并能够让组件适得其所。

构成现代应用的平台和组件

容器已成为微服务的关键构建模块，可通过将启动应用所需的一切整齐有序地打包在 Docker 等容器运行时中，帮助实现应用的可移植性。

虽然 Docker 等容器运行时可在服务器上单独运行，但 Kubernetes 项目实现了这一概念的可扩展性。容器运行所在的 worker 节点能够加入集群中。命令可以通过 YAML 文件下达给主节点，并作用于整个集群。容器可在一体化管理的集群中进行高效调度。

Kubernetes API 是 K8s 集群的主接口。虽然有一些图形用户界面解决方案可添加到 K8s 集群上，但它们在背后仍与 API 对接，因此了解 API 的功能及其对集群的作用非常重要。向 API 发布命令的主要方式是通过 YAML 文件和 kubectl 命令。然后，API 服务器将与集群的其他部分进行交互，以执行操作。

Ingres controller 是将流量从集群外部引入 pod 的主要方式之一。F5 客户对该功能特别感兴趣，因为他们可以使用 NGINX、NGINX Plus 或 BIG-IP 在 Kubernetes 集群中实现这一重要功能。

随着应用从单体应用转向现代应用，它们被分解为执行应用各个功能的微服务。这些微服务相互通信，构成一个整体应用。您必须了解这种 service 到 service 间通信才能围绕它们设计应用服务，如负载均衡、路由选择、可视性和安全性。

Kubernetes 平台的管理支持组件

由于现代应用的流量模式不断发展，而且与单体应用大不相同，因此需要采用不同的方法来保持应用的稳定性。

随着现代应用日益扩展，其通信方式转变为微服务间通信，service mesh（服务网格）被用于提供流量的控制、保护和观测能力。鉴于各个微服务可能由不同的个人或小组编写，因此 service mesh 可以充当中介，以便支持不同微服务之间通信。同时，微服务之间可以执行信任和验证流程，以确保通信对象没问题。

而 sidecar 代理对 mesh 实现至关重要，不仅负责 TLS 卸载、双向 TLS 及身份验证等功能，而且还可用于链路追踪及其他可观测性任务。这意味着这些功能不必由微服务本身执行。

虽然现代应用会尽可能地采用开源解决方案，但其中一些应用可能是需要最高级别服务的关键任务应用。Kubernetes 集群中有许多重要部分可以通过增强型服务进行增强或替换。

实际上，NGINX 可作为增强型 Ingress controller（Ingress 控制器），为集群的入站流量提供高级控制和性能。NGINX App Protect 还能为应用的入站 Web 组件提供更精细控制的 Web 应用安全防护。最后，NGINX Service Mesh 能够帮助实现微服务间的控制、安全防护和可视性，从微服务身上卸载这些功能。

NGINX 助力您的现代应用之旅

希望本文可以帮助大家简单了解现代应用架构。如需更多相关信息，欢迎访问 nginx-cn.net/blog，或微信添加小N助手（微信号：nginxoss）加入官方微信群，与社区用户交流探讨。

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