云原生的概念及特征

云原生是后云計算時代的新型技術體系，它指的是專門面向云環(huán)境應用部署和運行的設計思路及行為方式組合。云原生規(guī)范了“用云”的架構模式與技術標準，提供了相應的工具，把云計算真正變成日常生活中的“水電煤”。云原生的發(fā)展已經(jīng)從面向應用開發(fā)邁入注重應用交互體驗的階段，可以幫助企業(yè)構建彈性可靠、松耦合、易管理可觀測的應用系統(tǒng)，更快更好地助力傳統(tǒng)企業(yè)培育數(shù)字化競爭能力。從技術特征來看，云原生架構具備以下典型特征：極致的彈性能力，可實現(xiàn)秒級乃至毫秒級的彈性響應；打破邊界的可拓展性，實現(xiàn)按需自動拓展；極強的自愈能力，具有高度自動化的分發(fā)調(diào)度調(diào)諧機制與應用故障重建機制；大規(guī)?？蓮椭颇芰?，可實現(xiàn)跨區(qū)域、跨平臺甚至跨服務商的規(guī)?；瘡椭撇渴?；揭開黑盒的可觀測性，提供系統(tǒng)級、組件級、應用級的觀測；低成本性，帶來更加靈活、低成本、高資源利用率的用云模式。云原生應用與傳統(tǒng)應用的對比如表1所示。

總而言之，云原生以其獨特的技術特征契合了云計算發(fā)展的本質(zhì)需求，最大程度發(fā)揮了云的優(yōu)勢，極大釋放了云的紅利。因此，在未來一段時間內(nèi)，以云原生為技術內(nèi)核重構IT架構將是大勢所趨，這也將成為我國企業(yè)未來5-10年提升核心競爭力的關鍵之一。

物流企業(yè)應用云原生技術的理論探討

從理論上來說，云原生不是一個產(chǎn)品，而是一套技術體系和一套方法論，也是一種文化、一種潮流，是云計算的必然導向。云原生提供了軟件架構設計的新思想，不僅使軟件用上云，而且最大化發(fā)揮云的能力。一般認為，云原生的理論基礎包括兩個基本方面：一是不可變基礎設施，即可以在不同環(huán)境中遷移，避免因基礎設施的變化導致應用中斷，保障應用的可靠性與穩(wěn)定性；二是云應用編排理論，即將應用程序劃分為多個容器，每個容器都運行在自己的進程中，并使用容器網(wǎng)絡來管理進程之間的通信，從而保障應用的資源隔離與可拓展性。這兩個理論基礎是云原生應用的核心，也是實現(xiàn)云原生架構的基礎。云原生具體包括容器、微服務、服務網(wǎng)格、自動化部署等技術。容器是一種輕量級的虛擬化技術，通過內(nèi)置的管理機制簡化了應用程序的部署、運維和擴展過程；微服務是一種架構模式，將應用程序拆分為多個獨立的服務，每個服務都運行在獨立的進程中，并使用輕量級通信協(xié)議進行通信；服務網(wǎng)絡通過在服務之間插入一個專門的代理層，實現(xiàn)應用程序的橫向擴展和縱向深度優(yōu)化；自動化部署是一種軟件開發(fā)范式，通過自動化工具和流程確保應用程序的快速部署與環(huán)境適應。這些技術及其特性對物流企業(yè)上云都有著強大的賦能能力。如果把云資源比作電力資源，物流業(yè)務系統(tǒng)比作用電的終端設備，那么云原生就相當于供電系統(tǒng)，它只需配備一個規(guī)范化、標準化的“插頭”，便可使物流業(yè)務系統(tǒng)能夠即插即用的使用云資源。

在物流企業(yè)應用云原生技術的理論研究方面，中國信息通信研究院相關課題組（2023）認為物流、智慧交通、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)及生物醫(yī)療等是云原生可能率先廣泛應用的領域，物流行業(yè)通過云原生化改造將會重塑IT基礎架構，基礎設施效能將提升至新高度。張敏潔（2019）在總結國內(nèi)外物流領域新業(yè)態(tài)發(fā)展熱點時，指出云物流（Cloud Logistics）是研究熱點之一。云物流是依托云計算所建立的現(xiàn)代物流商業(yè)模式，它融合了云計算先進技術與現(xiàn)代物流理念，具有開放共享性、節(jié)約高效性、標準統(tǒng)一性等，相比傳統(tǒng)物流模式在降低物流成本、提高物流效率、優(yōu)化物流資源配置、實現(xiàn)物流信息共享等方面存在的巨大優(yōu)勢（尚金麗和陳晶璞，2022）。狄寒梅和劉舫（2019）認為云物流組成包含三個部分，分別是云物流提供端、云物流接受端及云物流綜合資源服務平臺。張季平和駱溫平（2019）發(fā)現(xiàn)在云物流平臺生態(tài)系統(tǒng)中，技術創(chuàng)新與服務模式創(chuàng)新的協(xié)同呈現(xiàn)一種“推-拉”耦合的互動關系。蘇霞（2020）、張志強和任非（2020）、周慧和唐瑾（2020）針對農(nóng)產(chǎn)品云物流的制約因素、發(fā)展模式、升級路徑等展開研究。整體而言，當前云原生相關學術研究較少，且大多數(shù)研究均是在廣義的云計算概念下進行，尚未延伸到云原生概念。作為云計算的前沿，云原生如何變革物流企業(yè)、創(chuàng)造新一代云物流是一個具有深遠意義的新命題。

物流企業(yè)應用云原生技術的實踐探討

在實踐探索上，由于物流業(yè)是支撐國民經(jīng)濟的重要基礎、建設現(xiàn)代化強國的重要支撐、實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展的重要領域，因此國家高度重視物流業(yè)的轉型升級，發(fā)布多項政策引導其走向云端化、智慧化。商務部等9部門在《商貿(mào)物流高質(zhì)量發(fā)展專項行動計劃（2021-2025年）》中提出，推動現(xiàn)代信息技術與商貿(mào)物流全場景融合應用，提升物流全流程、全要素資源數(shù)字化水平，支持傳統(tǒng)物流設施數(shù)字化、智能化升級改造。在國家政策扶持下，物流企業(yè)一方面以內(nèi)部研發(fā)力量推進“上云用數(shù)賦智”行動，另一方面與國內(nèi)頂尖科技企業(yè)展開合作。國內(nèi)頂尖科技企業(yè)投入大量人才、資金與設備研究云原生技術與應用，紛紛進入賽道推出了一系列云原生產(chǎn)品體系或解決方案，在行業(yè)中起到標桿作用。其中，阿里云原生、華為云原生、騰訊云原生等最具影響力和代表性。

2020年被視為中國市場云原生大規(guī)模落地的元年，云原生廣泛走入非互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)視野，其中也包括物流企業(yè)。據(jù)IDC數(shù)據(jù)顯示，當前互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)云原生使用率已達到70%，傳統(tǒng)大企業(yè)為10%左右。中國信息通信研究院調(diào)研發(fā)現(xiàn)，2021年國內(nèi)企業(yè)已在核心業(yè)務中使用云原生技術的比例達到15%，次核心業(yè)務、非核心業(yè)務的使用比例分別達到32%與41%。在物流領域，中通聯(lián)合青云Qing Cloud共同探索包括物流車管理在內(nèi)的邊緣場景領域的創(chuàng)新，致力于打造物流行業(yè)的云原生最佳實踐；順豐快遞搭載華為云平臺，通過Dev Ops的升級來實現(xiàn)業(yè)務敏捷；中國郵政基于云原生理念與技術，自主研發(fā)新一代企業(yè)級技術中臺，應用于業(yè)財一體化平臺、車管平臺、成本庫、戰(zhàn)略績效等近20個郵政關鍵系統(tǒng)，積極打造面向未來的數(shù)智化優(yōu)勢；阿里云則深度介入到圓通、貨拉拉、滿幫等多家物流企業(yè)的數(shù)字化轉型中，實時計算、車貨匹配等物流技術都依靠云原生再次賦能。由此可見，云原生正重構物流企業(yè)的數(shù)字基礎設施，其將引領智慧物流的前進方向，成為驅(qū)動物流業(yè)務增長的新引擎、新動能。

后云計算時代云原生技術在物流企業(yè)中的具體應用路徑如下：

（一）云原生可用于架構物流企業(yè)新型數(shù)據(jù)庫

數(shù)據(jù)庫是智慧物流數(shù)據(jù)底盤的重要載體。物流企業(yè)面臨著呈指數(shù)級遞增的海量存儲，物流業(yè)務在每一秒中都會產(chǎn)生新數(shù)據(jù)，且有更多的熱點和突發(fā)流量帶來挑戰(zhàn)，使得傳統(tǒng)的商業(yè)數(shù)據(jù)庫越來越難以滿足和響應快速增長的業(yè)務訴求。云原生提供了解決方案，主要依托湖倉一體的數(shù)據(jù)治理架構。“湖倉一體”是數(shù)據(jù)倉庫與數(shù)據(jù)湖之后的新一代架構演化，既能發(fā)揮數(shù)據(jù)倉庫的成長性與企業(yè)級能力，也能發(fā)揮數(shù)據(jù)湖的靈活性與生態(tài)豐富性，既能處理結構化數(shù)據(jù)，也能處理半結構化、非結構化的各類數(shù)據(jù)，既能支持報表，也能支持機器學習與人工智能相關用例。得益于云原生的容器化部署、面向微服務和動態(tài)管理的能力，湖倉一體架構將更加健壯，更加具備通用性，很好地適用了物流場景中數(shù)據(jù)量的爆發(fā)、數(shù)據(jù)更迭的速度以及數(shù)據(jù)類型的異化。云原生和分布式是未來數(shù)據(jù)庫技術的發(fā)展方向，數(shù)據(jù)庫將向物流企業(yè)提供更多的行業(yè)特色能力與解決方案，完善物流核心價值鏈，同時進一步加大創(chuàng)新和開放力度，用領先的數(shù)字技術服務實體經(jīng)濟。在實踐中，目前阿里云已推出國內(nèi)首個云原生關系型數(shù)據(jù)庫，也是國內(nèi)首個基于存儲與計算分離架構的云原生數(shù)據(jù)庫，已全面應用于零售、電信、物流、金融等多個行業(yè)。2022年，韻達與阿里云攜手成立“智慧物流數(shù)據(jù)庫創(chuàng)新應用中心”，共同探索推進分布式數(shù)據(jù)庫在智慧物流核心系統(tǒng)中的深度應用，不僅有利于解決物流運營中遇到的數(shù)據(jù)庫存儲和訪問瓶頸等行業(yè)技術難題，而且還能實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫建設和維護成本的大幅下降。全球知名咨詢公司Gartner指出，云將主導數(shù)據(jù)庫市場的未來，到2022年75%的數(shù)據(jù)庫將被部署或遷移至云平臺。數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)湖與湖倉一體的優(yōu)劣勢如表2所示。

（二）云原生可用于解決物流企業(yè)成本高難題

我國物流成本高、效率低的問題一直比較突出。據(jù)中物聯(lián)發(fā)布的《2021年全國物流運行情況通報》顯示，2021年我國社會物流總費用16.7萬億元，同比增長12.5%，整體呈上升趨勢，占GDP的比重下降至14.6%，該數(shù)據(jù)相比歐美等發(fā)達國家10%以下的占比，還有較大發(fā)展空間。云原生可為物流企業(yè)降本增效，至少表現(xiàn)在以下幾點：

第一，容器作為云原生中最重要和不可或缺的技術，2020-2025年容器市場復合增長率將超過40%。容器云應用具有敏捷、彈性、可移植性的核心價值，可以顯著降低物流企業(yè)的用云成本。容器具有更強大的開發(fā)拓展能力、更靈敏的彈性計算能力以及更統(tǒng)籌的資源調(diào)度能力，可在不同環(huán)境下隨時構建、裝載和運行。一臺服務器可部署多個容器，容器占服務器資源更少卻在啟動和運行速度上更快，IT使用效率的提升大大降低了成本。基于容器的方案極大降低了遷云復雜度，使物流企業(yè)可以更快遷移到云上標準服務。而且，原本物流企業(yè)在上云用云上缺乏概念認知與能力部署，不得以將大量時間與精力用于相關的團隊組建、平臺搭設、系統(tǒng)調(diào)試、監(jiān)控運維中，花費了不必要的成本。而云原生可改善這一狀況，通過底層技術復用、開發(fā)流程可視化等方式，減少企業(yè)對基礎IT資源的關注，使其在IT基礎資源調(diào)用、模型編寫和測試優(yōu)化、模型和應用封裝、應用交付及運維等領域更具成本效率優(yōu)勢。中國信息通信研究院的一項調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，云原生技術在“提升資源利用率以節(jié)約成本”方面最受用戶認可，高達九成用戶將其視為云原生的最大價值所在。物流企業(yè)通過容器技術可使企業(yè)交付效率提升3-10倍，使之更快迭代產(chǎn)品并降低業(yè)務的試錯成本。

第二，不單單降低用云成本，云原生對物流各層面的優(yōu)化都有利于降本增效。如我國物流業(yè)在網(wǎng)絡布局上存在不合理問題，或過于稠密，或過于松散，運輸規(guī)劃也不夠科學，重復運輸、倒流運輸、對流運輸、過遠運輸、返程或啟程空駛等現(xiàn)象仍然存在，進一步加劇了物流企業(yè)的運營成本（狄寒梅和劉舫，2019）。而通過云原生平臺可基于預設模型對物流基礎設施的布局進行最優(yōu)化推演，也能實現(xiàn)配送路徑的智能規(guī)劃與調(diào)度。云原生使算法更快、算力更強，保障了分析推演的速度與精準度。包括引領未來的自動駕駛與配送，其大量在途計算、算法積累，出行的服務優(yōu)化、路徑優(yōu)化，以及換成碳積分的閉環(huán)等等，都離不開云原生技術?；谠圃脚_還可實現(xiàn)全要素數(shù)據(jù)的全流程跟蹤，信息流、商流、物流、資金流等高效率、低成本傳輸，且在不同應用系統(tǒng)間自由傳輸，克服孤島困境。此外，云原生解決了物流鏈條上各企業(yè)高效協(xié)同創(chuàng)新最本質(zhì)的問題，讓企業(yè)的軟件架構可以去模塊化而進行標準化部署，降低了協(xié)調(diào)成本，極大提高了企業(yè)軟件生產(chǎn)力。

（三）云原生可用于保障物流業(yè)務的安全穩(wěn)定

物流業(yè)務中的安全問題體現(xiàn)在多個層面，而云原生能夠全方位提供安全保障。

第一，物流數(shù)據(jù)的安全。物流產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)可能被遺失、篡改、攻擊等，上云之后也面臨更多未知的安全問題。對此，“云原生安全”的概念應運而生，它不僅解決云計算普及帶來的安全問題，更強調(diào)以原生的思維構建云上安全建設、部署與應用。物流企業(yè)在云原生安全理念的指導下，將安全能力內(nèi)置于云平臺中，實現(xiàn)云化部署、數(shù)據(jù)聯(lián)通、產(chǎn)品聯(lián)動，充分利用安全資源并降低安全解決方案使用成本。數(shù)據(jù)安全分類治理、數(shù)據(jù)安全審計、敏感數(shù)據(jù)處理、密鑰管理系統(tǒng)、憑據(jù)管理系統(tǒng)等云原生數(shù)據(jù)安全產(chǎn)品保障云上數(shù)據(jù)安全可靠，有效抵御云上網(wǎng)絡威脅。如申通與阿里云合作，物流數(shù)據(jù)做到異地備份，數(shù)據(jù)歸檔高可靠、低成本、存儲無限，系統(tǒng)穩(wěn)定性與數(shù)據(jù)安全性大幅提升。

第二，物流活動的安全。物流活動牽涉人員多、物料多、環(huán)節(jié)多，保持穩(wěn)定與暢通需經(jīng)受考驗。云原生較強的可觀察性有利于提升業(yè)務穩(wěn)定性，通過服務狀態(tài)、系統(tǒng)健康度、接口調(diào)用情況、異常的實時警告等實現(xiàn)可視化及預警化，結合業(yè)務健康監(jiān)測啟用容器級別的異常自動恢復，及時規(guī)避業(yè)務風險。如菜鳥在阿里云原生的賦能下，從云安全、云資源、業(yè)務架構等多個維度進行風險評估、資源優(yōu)化和監(jiān)控保障，使之擁有應對海量突發(fā)流量的能力，保障在各種條件下業(yè)務的常態(tài)化推進。韻達隨著業(yè)務規(guī)模的快速擴張，對如何更穩(wěn)定、安全地支撐業(yè)務運行提出更高要求。于是，韻達與阿里云展開深度合作，構建了基于云原生技術的業(yè)務中臺架構，推動核心業(yè)務向數(shù)字化、在線化、智能化全面演進。整個基礎設施層包括了企業(yè)級分布式應用服務EDAS、應用實時監(jiān)控服務ARMS、消息隊列Rocket MQ以及容器服務ACK，在基礎設施層上搭建了業(yè)務中臺，包括訂單中心、分單中心、用戶畫像、交易中心以及能力注冊、能力擴展、質(zhì)量管理等，共同支持了前端快遞的業(yè)務板塊，包括供應鏈、冷鏈、同城等業(yè)務。云原生技術滿足了韻達對IT規(guī)劃的新要求，一方面敏捷高效地支撐業(yè)務，提高了基礎能力與商業(yè)能力，實現(xiàn)快速響應市場、最大程度減少運維成本以及靈活地迭代更新；另一方面提升了面向業(yè)務全景的監(jiān)控能力，實現(xiàn)對故障的極速定位與復原。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，韻達業(yè)務中臺的外圍能力每天光API調(diào)用量近5億次，推送音訊記錄約有十多億音訊量，有些外圍能力復用率達到70%。很多業(yè)務線應用都依賴于業(yè)務中臺提供的能力，如果系統(tǒng)出問題可快速定位與修復，保障了大規(guī)模業(yè)務的平順運行。

第三，物流從業(yè)者的安全。物流離不開司機等從業(yè)者，由于職業(yè)特性，他們往往面臨一定的職業(yè)危害因素。云原生也可提供新型的防護措施。如阿里云在數(shù)字孿生底座配合下，給物流司機和車輛提供車道級導航服務，不僅提升高速貨運效率，更能降低交通事故率。阿里云打造的安全智控平臺，希望通過主導安全以及對司機的關懷和服務，拉動政府政策支持并帶來一些有效激勵，促進物流業(yè)更好地實現(xiàn)數(shù)字化發(fā)展，讓司機在運輸中體驗更好。

（四）云原生可應用于電商大促下的物流激增場景

整體而言，物流行業(yè)的IT基礎架構較為陳舊，面對如今千萬級的日訂單處理量、TB級的日數(shù)據(jù)處理量顯得尤為乏力。業(yè)務暴增帶來的挑戰(zhàn)主要表現(xiàn)在：面對雙11、618等電商大促活動，系統(tǒng)應用程序擴展成本高、難度大，甚至投入昂貴的成本也難以及時擴容；資源利用率低，電商大促帶來的業(yè)務高峰具有明顯的錯峰特征，物流全環(huán)節(jié)的多系統(tǒng)流量存在顯著的波峰波谷特征；系統(tǒng)運維難度高，微小改動可能“牽一發(fā)而動全身”，系統(tǒng)錯誤隔離性差，一個錯誤可能導致整個系統(tǒng)宕機；用戶體驗差，由于業(yè)務響應周期長等因素，用戶需求得不到滿足，滿意度低。據(jù)易觀智庫調(diào)研顯示，52.2%的消費者在物流速度上存在“更快”的訴求，27.2%的消費者則在送貨后的服務上存在“更豐富”的訴求。

總之，云原生為解決電商大促、業(yè)務激增下的物流問題提供了方案。通過容器、微服務、Devops等云原生核心能力，物流企業(yè)可根據(jù)網(wǎng)絡負載動態(tài)變化決定算力供給，實現(xiàn)業(yè)務應用按需彈性與高可用。在業(yè)務爆發(fā)式增長的時候，云原生對資源的需求做到開箱即用。持續(xù)集成交付等工具鏈提升了業(yè)務自動化程度，從資源申請、環(huán)境準備、測試預發(fā)到故障修復實現(xiàn)一站式解決，在無人介入狀態(tài)下提升業(yè)務整體相應效率。應用微服務化改造，將應用程序代碼拆分運行在多個進程之中，簡化研發(fā)運維，降低系統(tǒng)錯誤帶來的負面影響。用戶端能夠享受更便捷、敏捷、智能的物流服務，“更快、更豐富”的訴求得到滿足。例如，京東以京東云為技術基石，面對購物狂歡節(jié)引發(fā)的流量洪峰，通過廣泛運用云原生技術，不僅全鏈路保障數(shù)智化社會供應鏈，更保障了消費者獲得“絲滑”體驗?；谠圃軜?，京東云運行著全球最大的容器集群，通過京東云混合多云操作系統(tǒng)云艦對資源進行綜合調(diào)度。在平穩(wěn)支撐京東萬億級交易的同時，實現(xiàn)混部節(jié)點的CPU平均使用率提升2倍，每年節(jié)省成本達數(shù)億元。

結論

云原生定義了下一代云計算，逐步成為企業(yè)加速數(shù)字化轉型、實現(xiàn)高效創(chuàng)新的最佳方案。云原生的行業(yè)應用不斷擴容，現(xiàn)階段的應用相對集中在電信、電網(wǎng)、金融等信息化基礎本身較好的企業(yè)。在物流企業(yè)的應用，無論是理論研究還是實踐探索，均處于“摸石頭過河”的階段，但應用前景廣闊。一方面，云原生應用到物流企業(yè)具有堅實的理論基礎，其技術特性與物流特性的契合度很高；另一方面，物流企業(yè)可在實踐中通過多條路徑將云原生技術落地，可應用云原生架構湖倉一體新型數(shù)據(jù)庫，可應用云原生解決物流成本高難題，可應用云原生保障物流業(yè)務的安全穩(wěn)定，也可應用云原生應對電商大促下的物流激增現(xiàn)象。由此可見，未來云原生在物流領域的深度應用值得期待，物流企業(yè)必將從資源云化到業(yè)務云化，最終趨于全面云原生化，真正發(fā)揮云的價值，革新物流生態(tài)，使物流更好地服務國家經(jīng)濟、服務消費者。