2022年云原生行业深度研究报告.docx
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1、2022年云原生行业深度研究报告1.数字化转型新时代,云原生定义下一代云计算过去十年,云计算的高速发展推动传统行业数字化转型不断深入,企业 IT 建设所依赖的基 础资源也经历了从服务器到云化资源的发展历程,正在快速进入云原生阶段。云原生作为 诞生于云计算时代的新技术理念,正逐步成为企业加速数字化转型、实现高效创新的最佳 方案。据 Gartner 预测,部署在云原生平台上的数字工作负载将由 2021 年的 30%增长至 2025 年的 95%,以容器、微服务、DevOps 为代表的云原生技术已在金融、电信、互联网 等多个行业得到实践和验证,正在为企业提供具有弹性、韧性及拓展性的用户体验。目前 云
2、原生领域呈现出大型厂商“以广取胜”、创新厂商“以专克敌”的竞争格局。细分来看,云原生技术可分为内核技术(容器、微服务、Serverless 等)和外延技术(云 原生网络、存储、芯片、数据仓库、大数据、数据库等)两类。内核技术中,我们认为容 器云处于架构中的核心环节,技术壁垒高,市场发展迅速,据 IDC,2021-2025 年该市场 CAGR 将超过 40%,值得重点关注。外延技术中,云原生存储/云原生数据库等领域下游应 用广泛,市场规模更大,据 Gartner,2020 年全球企业数据库市场规模达 648 亿美元,其 中,90%的企业数据库市场规模增量来自云原生数据库,2020 年云原生数据库
3、市场规模增 长率超 50%,已在海外孕育出 Snowflake 等优秀公司,对标海外市场,云原生存储/数据库 等细分领域同样有望涌现出一批技术实力强、盈利能力优异的优秀企业。区别于市场的观点一直以来,市场上对云计算行业的主要关注点在于 IaaS 层的需求和格局变化,然而,云计 算发展至今,国内的 IaaS 层云基础设施建设已得到了很大的完善,在此基础上,我们认为 行业将逐步由“企业上云”阶段向“云上价值挖掘”阶段过渡,PaaS 层的技术和产品能力 变革有望成为云计算行业下一时期的主题。因此,本文聚焦于云计算行业 PaaS 层最新的 技术演进方向“云原生”这一细分领域展开讨论,首先从“容器云、微
4、服务、DevOps、 Serverless”等技术要素的维度论述云原生能够为企业创造的价值以及相应的市场规模;而 后对国内云原生产业的发展现状和格局展开分析,对标海外发展路径,我们认为随着云原 生基础技术逐步在金融、制造、政务等领域深化应用,大型云计算巨头与创新型云厂商将 发展出良性的生态共生模式。2.企业数字化转型的三阶段:服务器、云化、云原生化过去十年,企业数字化转型经历了服务器、云化到云原生化的三个阶段。服务器阶段(2006 年前):在服务器阶段,企业自行搭建硬件设备,业务应用随不同厂商 设备、操作系统、虚拟化软件的差异化进行定制;设备的安装、调试及应用的部署、运维 基本靠人力完成,自动
5、化程度低,缺乏统一的设备和应用管理能力。云化阶段(20062014 年):云化阶段,各大互联网平台以自身业务需求为契机,将云计算 发展推向了另一个高潮。2006 年 AWS 推出 EC2 弹性计算云服务,正式进入公有云时代。 2009 年,国内最大的公有云服务商阿里云成立。2010-2011 是首个开源之年,各大厂商推 出开源产品,如 Openstack、Cloud Foundry 开源 PaaS 云平台等。云化将传统模式下分布 离散的设备统一起来,实现了各类资源如计算、存储、网络的池化,通过统一的虚拟化软 件平台,为上层业务软件提供统一的资源管理接口,实现资源管理能力的自动化,屏蔽一 部分基
6、础设施的差异,使得应用的通用性增强。企业的 IT 支出从 Capex 逐渐转化为 Opex 模式,整体 IT 支出变得可控。2013-2014 年,开源 Docker 容器和 Goole Kubernetes(K8s) 编排引擎的出现,为云原生产业的快速发展提供了技术铺垫。云原生阶段(2015 年至今):2015 年正式进入云原生元年,云原生生态也不断壮大。在 云原生阶段,企业的关注点从以资源为中心转移到以应用为中心,包括应用敏捷交付、快 速弹性、平滑迁移、无损容灾等。因此,企业开始考虑如何将基础设施与业务平台融合, 为业务应用提供标准的运行、监控、治理平台,并将业务的通用能力下沉到平台侧,更
7、好 地帮助企业实现应用的自动化。云化:传统 IT 部署进化至 IaaS 阶段,下半场竞争从 IaaS 向 PaaS 转移传统 IT 向云计算 IaaS 模式演进,实现高效调配物理资源。IaaS 层即提供基础设施即服务, 本质上,不论公有云还是私有云平台都是为客户提供弹性计算和弹性存储能力,重点在服 务器、网络、存储这些 IT 物理基础设施的虚拟化提供,将物理资源转变为虚拟的逻辑资源 提供服务能力。在传统 IT 部署模式下,企业需要自行购买服务器、存储、网络设备,也需 要自行维护、运营、后期扩容,流程复杂且降低了利用效率。IaaS 模式下,企业可以按需 租用 IT 资源,相对于传统模式更能灵活调
8、配资源,避免了资源浪费。传统 IaaS 产品同质化,云厂商的竞争逐步转变为价格竞争。在传统的 IaaS 模式下,硬件资 源的同质化决定了 IaaS 产品同质化,各大云服务厂商只能提供常见的资源:计算、存储、网 络。云服务厂商的竞争也逐渐转变为了价格上的竞争,以低价获得市场规模。在规模上量之 前,云服务商的盈利能力收到了极大限制。海外云计算厂商 AWS 在 2011-2013 年曾连续三 年每年降价 10 次以上以获取市场份额,后期随着竞争格局逐渐稳定,降价的频率有所降低。云计算厂商从 IaaS 层向 PaaS 层迁移,从简单地提供资源层向提供多样化的服务层能力转 变。云厂商从 IaaS 服务到
9、 PaaS 层服务,即从对底层物理资源或者逻辑资源的依赖,不断 的进行抽象,转变为对应用服务能力的依赖。例如,从 IaaS 层提供的虚拟机和存储,到 PaaS 层提供的类似数据库、消息、缓存、日志各种技术服务能力。PaaS 厂商能够的增值 服务能力更为多样化,其利润附加值远高于单纯的资源运营。根据艾瑞咨询数据,结构上 看,未来 PaaS 层规模增速预计将超过基础设施 IaaS 层。市场份额方面,根据 IDC 3Q21 数据,阿里云、 AWS 、 腾 讯 云 居 于 国 内 PaaS 市场份额前三位,占比分别为 35.43%/12.17%/11.01%。云原生化:云计算的再升级云原生:从“上云”
10、到“云上”。传统的 IT 采用“生在云上”的模式,应用需要在内部开 发和测试完成后,先打包为一个独立的部署包,再向阿里云等云服务商申请虚拟机和存储 资源,将应用部署到云平台上去使用。而相较于传统 IT,云原生下应用整个生命周期都“长 在云上”,根据 CNCF 定义,云原生使用开源软件堆栈进行容器化,其中应用程序的每个部 分都在自身的容器进行打包、动态编排,以使每个部分都被主动调度和管理,以优化资源 利用率和面向微服务的应用程序,提高应用程序的整体灵活性和可维护性。云原生重新定义云计算 PaaS 层云原生的诞生:PaaS 层的最新技术体系演进。云计算中 PaaS 层起到调度计算资源、平衡 工作负
11、载、提供应用开发工具的关键作用,传统云计算中的 PaaS 技术没有关注到开发过 程、开发架构、开发框架选型以及应用如何快速交付的问题。云原生对于 PaaS 进行了重 新定义,用户无须关注虚拟机,只需使用中间件资源池技术服务,围绕开发架构对建立的 技术栈、工具链、交付体系进行升级,使得企业用云方式从“上云”到“云上”转变。从 云原生的定义可以看出,云原生包含着大量的云计算 PaaS 层新技术和新理念,是释放云 计算价值的最佳路径,也推动着整个云计算产业的再升级。从运行态到开发态,PaaS 层迎来容器化时代。PaaS 概念的普及为 IT 领域平台型业务模式 建立了思想先导,Docker 的开源拉开
12、了云原生的序幕,也重新定义了 PaaS 的全新容器化 思路。随后,CNCF 的诞生宣告云原生技术演进的重心从容器转移到以 Kubernetes 为核心 的容器编排,社区开始在 Kubernetes 的基础上构建上层的业务抽象,伴随微服务、 Serverless、FaaS 等技术理念的实践,Kubernetes 逐渐成为云原生技术生态的操作系统, 企业在此基础上搭建业务侧的上层建筑,最大程度利用云价值。数字化转型需求旺盛,云原生应用市场不断扩容作为云计算 PaaS 市场的重要支点,云原生产业将延续高速增长态势。据中国信息通信院 统计,2019 年我国云原生产业市场规模已达 350.2 亿元,43
13、.9%的被访企业表示已使用容 器技术部署业务应用,另外计划使用容器技术部署业务的企业占比为 40.8%;28.9%的企业 已使用微服务架构进行应用系统开发,还有 46.8%的企业计划使用微服务架构。据 IDC, 到 2024 年,企业将采用微服务、容器、动态编排和 DevOps 等技术,以获得更好的性能和 自动化程度,新增的生产级云原生应用在新应用的占比将从 2020 年的 10%增加至 2024 年 的 60%。据 IDC,预计到 2024 年云原生的工作负载将占服务器上工作负载的 1/3。以云原生为核心的开发方法,逐渐成为企业数字创新与降本增效的最短路径。据 Gartner, 部署在云原生
14、平台上的数字工作负载将由 2021 年的 30%增长至 2025 年的 95%。据 IDC, 相较传统的开发方式,有 52%企业表示更希望在全部应用中均采用云原生开发方式,有 18% 的企业表示其只会考虑云原生开发方式,可以看出,企业开始将云原生视为投资企业应用 程序的主要途径。相较传统开发方式,云原生在架构、应用架构和更新、运维、拓展性、 依赖性、企业组织和文化六个方面具备显著优势。以互联网企业为主,云原生应用不断扩展下游行业。据信通院 2020 年 10 月发布的中国 云原生用户调查报告 2020,近 6 成的云原生技术用户为互联网企业,其中千人以上规模 的企业占比高达 35.11%,同时
15、金融、制造、服务业、政务、电信等垂直行业的应用占比有 所攀升,行业数字化转型的带动效应初步显现。据 IDC,2021-2025 年 CAGR 最高的五个 行业分别为通信、制造、交通运输、政府及金融。云原生开发技术正在被更多国内企业所接受。据云原生产业联盟 2020 年 10 月发布的中 国云原生用户调查报告(2020 年),28%的用户在云原生相关建设中的年投入占总体投入 的占比低于 5%,28%的用户占比在 5%-10%之间,25%的用户在占比 10%-30%之间,10% 的用户占比在 30%-50%之间,9%的用户占比超过 50%。据 IDC 调研数据,15%已使用于 核心业务中,41%已
16、使用于非核心业务中,32%已使用于次核心业务中。3.云原生技术:技术要素与管理实践的结合云原生技术是技术要素和管理要素的结合。云原生的概念和演进围绕云计算弹性、自动化、 韧性的核心价值展开。云原生开发的最核心技术与管理要素包括:1)容器云:提供轻量高 效的计算资源;2)微服务:实现应用开发和云平台的服务层能力自由对接;3)DevOps: 持续集成交付以实现完整的自动化和上云协同。此外,云原生技术还包括 Serverless、开 放应用模型、Service Mesh、分布式消息队列、云原生数据库、云原生大数据等。容器:容器镜像+编排技术增强可拓展性容器架构是资源部署的进步,运行更加高速快捷容器为
17、轻量级的虚拟化平台。传统的 IT 架构由服务器、操作系统和程序三层构成,虚拟机 架构在宿主机操作系统上增加了虚拟层,可以运行不同的、彼此隔离的虚拟操作系统,而 容器架构则从传统的虚拟机资源进一步朝上抽象,抽象为更加轻量化的容器资源池,容器 资源最大特点就是可以更为快速地创建、销毁资源并进行资源的调度和扩展。容器云应用具有敏捷、弹性、可移植性的核心价值。 1)敏捷:容器不仅提升了企业 IT 架构的敏捷性,也使业务迭代变得更加迅捷。例如,2020 年新冠肺炎疫情期间,在线教育、远程办公、公共健康等在线化需求大幅增长,企业通过容 器技术可使企业交付效率提升 3-10 倍,使之得以更快地迭代产品,并降
18、低业务的试错成本。 2)弹性:互联网时代,企业 IT 系统经常面对促销活动、突发事件等预期之外的流量突发 性增长的情形。通过容器服务,企业可以充分发挥云计算的弹性优势,根据网络负载动态 决定算力供给,从而优化企业的 IT 成本管理。 3)可移植性:容器已成为应用分发和交付的标准技术,可实现应用与底层运行环境的解耦。 Kubernetes 能够屏蔽 IaaS 层架构的差异性,使得应用能够在不同的基础设施上平滑运行。 CNCF 推出了 Kubernetes 一致性认证,能够保证不同 Kubernetes 实现的兼容性,增强了 企业采用容器技术构建云基础设施的意愿。Severless 容器有望成为容
19、器技术未来发展趋势。Serverless 技术把主机管理、操作系统管 理、资源分配、扩容应用逻辑的全部组件都外包的出去,使得开发人员可以将精力专注在核 心业务代码上,无须管理和操作云端或本地的服务器或运行时。FaaS 是 Serverless 技术中 最具代表性的技术形态,它把应用逻辑拆分为多个函数,用事件驱动的方式触发执行每个函 数,但如此细颗粒度的函数运行会导致应用相应延迟、数据库连接成本高的问题。针对这些 情况,容器技术和 Serverless 技术呈现出了相互融合的趋势即 Serverles 容器,它能够 无差别的运行在开发机、自建机房及公有云环境中,并保持自动伸缩、免运维的优势。我国
20、容器市场规模高速增长,公有云厂商、创新厂商、IT 服务商齐发力云原生最底层技术要素,国内容器市场规模呈现高速增长。容器软件作为云原生中最重要 和不可或缺的技术,随着云原生技术的不断推广,容器技术在我国具有较大的市场发展潜 力。据 IDC,2020 年中国容器基础架构软件市场的规模达到 1.89 亿美元,2021-2025 年 市场的 CAGR 将超过 40%。国内容器云服务厂商发展迅速,不断推进行业深化。目前我国容器云服务市场的参与者主 要分为以下三类:一是,综合公有云厂商,此类厂商在云计算领域拥有丰富资源和完整服 务生态,以容器架构为载体向用户提供有别于传统虚拟化架构的公有云服务,例如阿里、
21、 华为等;二是,云服务创新厂商,主要服务于企业用户的私有云/专有云需求,为企业提供 基于虚拟化或者容器架构的云平台搭建和云应用迁移等服务,例如博云、DaoCloud、灵雀 云等;三是,IT 服务供应商以及具有互联网背景的云服务企业,例如深信服科技、网宿科 技、浪潮云,此类厂商由主营业务不断向容器技术拓展,发挥各自的优势,不断推动容器 云的行业深化。公有云容器阿里云保持绝对优势,2025 年公有云应用容器覆盖率或超过 50%阿里云为国内容器布局最完善的云服务厂商。目前国内主要的公有云服务商阿里、华为、 腾讯等均推出了基于 Docker、Kubernetes 架构的弹性容器服务及相关产品,其中,阿
22、里云 容器业务布局最为完善,生态完整程度、运维易用性均处于国内厂商前列。据 Gartner 发布 的 2020 年公有云容器报告,阿里云连续两年成为唯一入选的中国企业,与 AWS 并列成为 全球容器产品最完善的云服务厂商。作为云原生基础架构,预计 2025 年公有云容器覆盖率将达 50%。根据艾瑞咨询数据,在 公有云市场上,2020 年我国约有 20%35%的应用已转移到容器上进行部署,预计到 2025 年,50%75%的云应用将迁移到容器架构上,容器云作为我国云原生基础架构的地位将进 一步提升。容器厂商创新赛道,私有云/混合云容器市场将保持高速增长海外市场混合云占比超九成,国内公有云、非公有
23、云融合发展趋势显现。混合云部署较单 一公有云更具安全性、可拓展性以及成本优势,据 2020 年艾瑞咨询统计数据,目前海外企 业上云以混合云为主,超过 90%的企业用云采用了混合云的形式。相较海外,我国混合云 比例仅占 22%,但目前我国云计算市场已经显现出公有云和非公有云融合发展的趋势,公 有云和私有云厂商分别开始积极探索不同的云部署模式,专有云、专属云、托管云、下一 代私有云等边界较为模糊的云计算等模式开始出现,我们预计未来国内混合云比例有望持 续提高。非公有云容器市场为创新厂商提供机会。在公有云市场上,容器技术尽管得到了较为广泛 的应用,但其作为公有云厂商提供基础云服务的底层平台,本身并不
24、向用户收费。而在私 有云市场,容器云已经成为云厂商为企业用户搭建私有云平台的重要基础架构,国内创新 厂商如博云、道客云等引领私有云容器市场不断扩大。据艾瑞咨询,2017 年以来,我国私 有云领域的容器云平台的市场规模呈现高速增长态势,截至 2020 年底市场规模超过 15 亿 元,预计 2021-2025 年的 CAGR 为 33.4%。微服务:单一应用拆分为独立服务,提高业务敏捷性微服务将应用程序构造为一组松散耦合的服务,提高业务的敏捷性。传统的单体通过单一 后端应用提供并集成所有的服务,具有应用规模大,复杂度较高,难以开发和管理,应用 开发、交付及变更周期较长,敏捷性难以得到保证的缺点。微
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