云原生容器

云原生容器 作者 常乔雨 摘要 容器是实现云原生的核心技术，具有轻量、高可迁移性、高弹性等优势。数字经济政策深化，产业数字化进程进一步推进，容器能够较好赋能企业在不同场景下的数字化转型需求，如混合云/多云、云边协同及离线混合部署等功能，未来市场也将进一步扩容。各大云原生维度打磨自身竞争力，拓宽云原生和容器产品的市场影响。容器已经经过了十余年的发展，实现了快速迭代、高资源利用率和无限弹性扩容等特性。为云原生时代的全面开启提供了极为重要的底层技术支持。 行业 头豹分类/信息传输、软件和信息技术服务业/软件和信息技术服务业 港股分类法/信息科技/软件服务 云原生容器行业定义 1. 云原生容器具有轻量、高可迁移性、高弹性等优势，是实现云原生的核心技术。云原生容器的核心应用是使应用程序可以在几乎任何地方以相同的方式运行，开发人员在自己笔记本上创建并测试好的容器，无需任何修改就能够在生产系统的虚拟机、物理服务器或公有云主机上运行。云原生容器将应用及依 赖项打包、降低了部署架构各环节的耦合程度，使应用不受环境限制，从而在不同计算环境间快速、可靠地运行。 云原生容器行业分类 2. 云原生容器可以通过基础技术架构和建造容器架构的生命周期进行分类。其中基础技术架构可以分为底层、中层、和上层。底层为BootFS文件，中层为镜像层，上层为容器应用层。容器建造生命周期则可以用容器创建及测试验证、镜像存储与检索，以及容器编排工具进行完整的分类。 类型名称 类型说明 按基础技术架构分类 云原生容器按照基础架构分类可分为底层、中层、和上层。底层为BootFS文件系统用于接入宿主机的服务器操作系统；中层为镜像层，镜像层在程序运行过程中仅可读，主要包含上层程序的代码和运行程序所需的系统环境；上层为容器应用，容器在基础架构的上层部分是可以进行改写的，镜像中代码的运行与结果的阐述都发生在容器中，容器之间彼此独立。 按容器架构的生命周期分类 云原生容器架构的生命周期分为三个阶段，第一个阶段为容器创建及测试验证阶段。这个阶段主要由底层开发人员对应用程序打包、容器配置、自动化构建、环境隔离、单元测试、集成测试多个技术层面进行测试验证以保证容器的行为和性能是否符合预期。第二个阶段为镜像存储与检索。容器镜像存储与检索通常包含镜像管理、分发、搜索、和自动化部署的功能，以提高容器应用程序的可用性和安全性。容器镜像解决了容器应用对于操作系统的依赖，但无法解决容器对操作系统内核特性的依赖，即容器会被局限在单机范围内，要充分释放其价值，还需要容器编排技术。第三阶段为容器编排工具。编排工具可以让开发运维人员或自动化工具从镜像仓库中获取镜像，将这些镜像部署到容器中，并实时管理正在运行的容器。容器编排让开发运维人员可以便携地设定某个镜像运行所需的容器数量、以及每个容器需要分配的资源（如内存资源、算力资源）。解决了大规模集群的容器部署、运行、管理等问题，此外编排工具还可以负责监控跨主机的容器资源消耗、作业执行和机器健康状况。 云原生容器行业特征 3. 开放生态推动容器发展 云原生容器的下游应用行业的主要需求者为互联网信息、金融、制造业、政府、和电信行业。其中互联网以及信息服务行业对云原生的需求最大，行业覆盖率超50%。 下游应用行业主要以互联网和信息服务为主，2021年的用户行业占比达到51%。其次是金融、制造、政府、和电信行业，分别达到13%， 作为容器技术的最大直接受益者，云原生行业目前处在高速增长状态。2019年中国市场规模达350.2亿元，同比增长66.7%。2022年，中国95%以上的央国企已使用或正在考虑云原生，仅有3.77%的受访企业仍停留在传统保守的IT发展阶段。以容器、微服务为代表的云原生技术迎来爆发期，央国企正积极拥抱云原生技术。 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的势态。根据相关机构的统计、2019年我国云原生产业的市场规模为350.2亿元，同比增加66.7%。企业调研方面，受访企业的IT投入依然延续了往年持续增长的趋势，依然保持着每年1000万元以上的IT投入。65.89%的受访央国企已经或正在考虑使用多云/混合云。而在云计算服务采用方面，75.49%的企业已经上云，95%以上的受访企业已经或正在考虑使用云原生技术，仅有3.77%的企业仍停留在较为传统保守的IT发展阶段。整体下游行业对云原生产业的认可度高，需求度保持上涨趋势，整体行业在近年来呈现高速增长状态。 开放的生态使云原生的开发者和服务厂商都能更好地开发和改进产品。保持开放的心态进行合作能让云服务商巩固自身竞争力的同时协助整个行业得到进一步的发展。 更为开放的生态能够使开发者愈发便捷地对应用进行开发，云服务厂商也能够更好地改进容器产品，这是充分发挥云原生价值与推动容器发展的关键。现阶段，厂商积极拥抱开源生态，开源生态呈逐渐壮大的趋势。2021年云原生的核心组织CNCF的开源项目中，中国总共贡献了25个开源项目，占当年总项目的20%，在全球排名第二。除开源生态之外，厂商还保持开放的心态打造教育协同、产业协同的生态。通过多维度开放生态的打造，云服务厂商不仅能巩固自身的竞争力，行业整体也能够得到进一步的发展。 中国云原生容器行业主要有以下显著特征：1、行业生态向开放化开源迈进。2.行业近年来的市场规模和市占率在迅猛增长。3.下游应用行业的主要需求者为互联网信息、金融、制造业、政府、和电信行业。 行业增长速度迅猛 下游需求行业以互联网和信 云原生容器发展历程 息服务为主 9%，7%，和5%。原因是数字原生的互联网和信息服务行业有着天生密不可分的关系，互联网以及信息服务行业对于云原生有天然的需求，因此这些行业使用云原生的用户占比较大。 4. 长为云原生企业，共同促进云原生产业的繁荣发展。 云原生容器技术的发展历程是一个不断推陈出新、不断完善的过程。最初，容器技术的兴起推动了云原生的发展。Docker容器技术的出现，使得应用程序开发者和运维人员可以更加轻松地构建和部署应用程序。Kubernetes的诞生，为容器编排和管理提供了标准化的方法。随着这些技术的不断完善，云原生生态系统的发展也变得更加健康。随着时间的推移，云原生容器技术在各个领域都得到了广泛应用。例如，服务网格技术的兴起为应用程序通信提供了新的解决方案，使得应用程序的可伸缩性和可靠性得到了极大提升。此外，Serverless架构的兴起也进一步改善了云原生应用程序的效率，使得开发人员可以专注于应用程序的开发，而不必担心基础设施的细节。在整体行业的蓬勃发展下，中国厂商向行业内也做出了诸多贡献，贡献了多个开源项目。中国信通院也成立了全球云原生交流平台创原会，从标准、技术、实践等多维度推动云原生生态完善、加速云原生与行业业务融合。未来更多的企业将会快速成 开始时间：1979结束时间：2003阶段：萌芽期行业动态：1.1979-2003：容器雏形形成（Chrool\Jail/zone等）。 行业影响/ 阶段特征：容器的相关技术与思想在20世纪末期开始萌发，经过1979-2000年长达20年的探索与研究，FreeBSDjails技术被引入。此技术允许多个进程在同一个系统上运行而不会互相干扰。FreeBSDjails标志着容器技术最早实现且进行大规模范围应用的早期实现之一。 开始时间：2004结束时间：2012阶段：启动期行业动态：1.2004-2007：谷歌开始大规模使用容器（Cgroups）技术。 2.2008：云计算以Linux为主体进行大范围铺设阶段。 行业影响/ 阶段特征：2004年，谷歌推出了大规模容器技术Cgroups,随后该技术也被称之为Linux容器（LXC）,Linux容器为多个应用程序提供了隔离环境，使得应用程序可以在同一主机上运行。此技术的出现为后续容器的技术迸发打下了基础。 开始时间：2013结束时间：2019阶段：启动期行业动态：1.2013:开源Docker项目发布。 2.2014：谷歌发布Kubernetes开源项目。 3.2015：Docker成立OCI（开放容器标准），谷歌成立CNCF（云原生计算基金会） 4.2017-2018：谷歌、华为云、阿里云、开始推出容器服务，如GoogleGKE、华为云CCI/CCE，阿里云ACK/ASK/ECI等。 行业影响/ 阶段特征：2013年Docker被发明，创新了容器镜像的应用打包方式，容器能力被逐步释放，正式打开了云原生的大门；2014年Kubernetes的发布推进了容器编排技术的演进，进一步释放了容器可实现的价值。在技术迸发的过程中，不同企业在竞争合作之间寻找平衡，促进了标准规范的诞生。其中Docker带领成立OCI组织解决容器构建、分发、和运行的问题；谷歌则带头成立了CNCF以解决应用管理及容器编排的问题。 开始时间：2019结束时间：2023阶段：高速发展期 行业动态：1.2019-现在：行业进入商业拓展阶段，技术和产品持续升级。行业内龙头企业如谷歌、阿里、华为等分别推出了GoogleCloudSandbox、华为云Stratovirt、阿里云CloudSandbox等竞争力十足的云原生产品。 行业影响/ 阶段特征：容器服务的商业形态与市场趋势已基本成型确定、厂商持续提升产品竞争力。进行产品迭代。在实现商用的两个阶段（探索和拓展）。中国云服务厂商也取得了比较好的进展。以华为云的KubeEdge、Vocano、Karmada，阿里云的Dragonfly、Openyurt为代表，中国厂商向CNCF贡献了多个开源项目。中国信通院也成立了全球云原生交流平台创原会，从标准、技术、实践等多维度推动云原生生态完善、加速云原生与行业业务融合、促进云原生产业的繁荣发展。 云原生容器产业链分析 5. 云原生容器行业的产业链上游主要构成主要包括云计算基础设施提供商、网络设备供应商、存储设备供应商、服务器供应商、操作系统供应商、容器底层技术、开源社区、以及研发公司。代表企业包括阿里巴巴、华为、腾讯等。云原生容器行业的产业链中游构成主要包含容器产品、容器业务、和容器平台。代表企业包括百度、金山、浪潮、IBM等。云原生容器行业的产业链下游构成覆盖多个行业和大型企业。前五大行业应用为科技、商业服务业、金融业、制造业，和零售行业。 来数年内，行业整体会在未来数年内处在高速发展和激烈竞争状态之中。 总体来说，云原生容器行业的上游呈现集中度高的态势，多个环节的市场占有率CR3超过60%。以云计算基础设施为例，中国云计算市场的前三名分别为阿里云、腾讯云、和华为云，三家的市场份额总计达到74.3%。云原生容器行业的下游需求呈现迅猛增长的势态，云原生的市场规模增速在过去5年的平均复合增长率超过30%。由于IaaS平台的市占率会随着云原生的发展继续增大，容器又是IaaS平台的关键底层支撑技术之一，预计在未来数年内，容器服务行业将会继续保持高速增长。上游的高集中度会在一定程度上降低中游厂商的议价能力，下游需求爆发的态势会增加容器行业不同企业的竞争激烈程度，从而在未来数年内给予中游厂商一定的定价压力。综上所述，未来云原生容器行业的竞争格局会更加激烈，定价水平会在短时间内面临较大压力，预计未 上游环节 上游分析 上游参与方 硬件厂商和操作系统开发商等提供基础设施支持 云原生容器行业上游部分为云原生容器行业提供了底层基础设施的支撑，是云原生容器行业的关键组成部分。上游的主要构成主要包括：云计算基础设施提供商、网络设备供应商、存储设备供应商、服务器供应商、操作系统供应商、容器底层技术、开源社区、以及研发公司。其中底层技术包含了容器引擎和容器编排，这两项关键技术让容器在云计算中得到了广泛应用。从竞争格局维度来看，中国云原生容器行业上游的集中度较高：1.根据相关机构的数据，中国云 阿里云计算有限公司、腾讯云计算（北京）有限责任公司、华为云计算技术有限公司、中兴通