云原生构建数字世界

“我的数据都放在云上真的安全吗?”这是我在日常工作中被客户问到多的一句话，一般我会讲个故事——您觉得钱存在银行安全，还是在院子里面挖一个坑埋起来安全？存在银行的缺点是银行会知道你的家底，但好处是不需要担心钱埋在院子里腐烂，或者主人去世后忘记告诉子孙，终成为一串串锈迹斑斑的铜钱。
云端存储通过采用服务器集群、异地容灾等技术，可保证数据万无一失，采用数据快照回滚技术，能限度地降低用户误删数据的损失，所以云端数据丢失的概率极低；相反，如果数据保存在本地（如计算机硬盘、U盘、光盘、SD卡等），这些存储介质都很容易损坏，个人用户也容易不小心误删数据。另外，一般客户使用本地存储防范黑客入侵的能力也会普遍弱于云厂商的大型数据中心。
一般我还会给客户讲第二个故事——每个家庭都会用到电，难道我们都需要自己买发电机，再存点柴油吗？
接入公共电网，并按照用电量付费，已经成为被普遍接受的能源获取模式。云计算就是这样一个按需使用的模式，当企业和个人需要计算、存储等资源的时候，不需要再去一台台地购买物理服务器，可以接入云计算的资源池，根据需求弹性获取或退订资源，并且可以灵活采取包年、包月或按量付费的模式，实际上节约了成本。
如果还是不放心，我再讲第三个故事——有些美食爱好者喜欢下馆子、点外卖，但是更享受与朋友一起在家烹饪、聚餐的乐趣。我们可以提供各种厨具，也可以提供各种新鲜食材，甚至可以提供五星大厨上门做菜的打包服务。对于一些特殊行业暂时无法接受公有云的客户，一样可以提供私有云服务。利用虚拟化技术和业界领先的AI科技，让客户在家里就能享受安全、健康的米其林大餐。也许过不了多久，千变万化的“预制菜”和“机器人厨师”就会大大改变我们的生活方式。
无论是公有云还是私有云，无论是开放还是保守，云计算都将以不可阻挡的趋势滚滚而来，并且以云原生的方式出现。
什么叫云原生？当电灯出现时，还没有发电厂和公共电网，所以早的电灯泡并不是按照公共电网的供电模式被设计和生产制造出来的。后面人们发现电的用途还可以更多，于是出现了冰箱、彩电、洗衣机等家用电器。因为有了电，我们开始创造发明各种终端的用电产品，而这些电器、电子产品都是根据公共电网的特点被设计制造的，比如普遍接受110~220V的电压等。云计算也一样，云计算原本是为数据存储和终端运算提供的平台，但当云计算平台系统和生态建立起来时，大量的应用基于云计算不断被创造与更新。也就是说，云计算的出现会激发更多的基于云计算的应用出现。
云原生是指一种构建云计算应用的方法与方案，在设计、构造和操作某个应用和场景时，可以充分利用云计算模型和工作原理。云原生应用也就是面向“云”而设计的应用，在使用云原生技术后，开发者无须考虑底层的技术实现，可以充分发挥云平台的弹性和分布式优势，实现快速部署、按需伸缩、不停机交付等。传统应用不是为云计算而开发的，因此导致迁移成本较高。就算迁移上云，如果只用虚拟化和重新部署的方式迁移，也无法发挥云计算的弹性、高容错和高并发处理等优点。云原生定义了一条能够让应用限度利用云的能力、发挥云价值的路径。未来的软件一定“长”在云上，从计算机出现以来的所有应用都有必要使用云原生架构全部从零开始再做一遍。
我小时候很喜欢一部动画片《太空堡垒》，剧情描写了三代地球人反抗外星侵略者的故事。剧中有一位明星叫林明美，她在动画片中的身份是一名宇宙歌姬，凭借着在动画片中积累的超高人气，制作公司顺势以她的名义推出专辑，成功登上日本音乐排行榜Oricon。林明美成为位虚拟偶像，日本媒体更在1990年为她率先提出了虚拟偶像的概念。如果说那时的虚拟偶像还停留在手绘动画的2D模拟世界里，现在的元宇宙虚拟偶像已经进化到了数字世界。
数字世界本质上是对现实世界的虚拟化、数字化过程，需要对内容生产、经济系统、用户体验以及实体世界的内容等进行大量改造。这个数字世界和现实生活有一定的契合度，所有人只要有对应的账号就可以加入这个数字世界。此时此刻，科幻小说或者科幻电影里的故事正在构建。从本质上讲，我们正在构建一个可能会超乎想象的新世界。当它逐渐完善时，我们的现实世界将与虚拟世界融合。换句话说，这将改变我们的居所、娱乐方式甚至是办公方式。整个数字世界的概念是后于云计算出现的，所以数字世界相关的整个基础设施也是基于云原生理念来构建的，因为只有基于云原生理念，我们才可能做到性能、成本的优化，才能够满足未来整个数字世界发展的底层设施的要求。可以说，云原生是企业数字化转型的基础，更是数字世界的基座。
本书适合的读者
本书适合的读者是云计算从业人员，对云原生、数字世界有兴趣的人员以及企业管理者。本书的定位是高级科普读物而不是计算机类工具书，目的是让非计算机专业，或者半路转行云计算相关行业的人都能看明白。
致谢
感谢与我一拍即合的宋立桓老师，促成“科普云计算”的想法顺利落地，本书大部分内容都源自宋立桓老师。
感谢支持我无休无止工作、出差的家人！
感谢清华大学出版社的夏毓彦老师帮助我们出版了这本有意义的著作！
云原生构建数字世界的时代正在来临，人类文明的发展一定是在“虚拟现实”和“星辰大海”中并行，我们需要为此做好准备。
丁振海
 2023年1月

云原生是在云计算时代指导企业基于云架构设计和开发应用，并将应用向云端迁移的一套全新的技术理念。与传统应用相比，所谓的云原生应用即为云而生。构筑数字世界新未来的关键是用云原生的思维去践行，未来数字世界的基础就是建立在云原生之上，而ChatGPT走红的背后则是云原生算力的支撑。

本书共分11章，内容包括什么是云原生、云端从0到千万级用户的架构演变、基因测序的云原生之路、云游戏、大数据的云原生、云原生争霸的赛点是人工智能、数字世界的新基建——区块链技术、揭秘Roblox大型游戏创作平台、数字资产的确权——NFT数字藏品、虚拟数字人探路未来和火爆出圈的ChatGPT。

本书两位作者都是国内某互联网头部企业的资深人士，他们从专业的视角给读者分享云原生构建数字世界的前沿成果及**观点。 本书的目标读者群体是云计算从业人员，对云原生、数字世界感兴趣的人员以及企业高管。本书定位为高级科普读物而不是计算机类工具书，目的是让非计算机专业或者半路转行云计算相关行业的人员都能看明白。

丁振海，广播电视艺术学硕士、工商管理博士（在读）。曾就职于凤凰卫视，担任纪录片编导。2012年起就职于国内某互联网头部企业，目前担任产业生态华南区域负责人，负责华南区域渠道合作伙伴生态建设。
宋立桓，IT资深技术专家，曾就职于微软中国有限公司，目前为国内某互联网头部企业的解决方案架构师 ，专注于云计算 、大数据和人工智能。著有图书《Python深度学习从零开始学》《Cloudera Hadoop大数据平台实战指南》《AI制胜：机器学习极简入门》《MySQL性能优化和高可用架构实践》《元宇宙：互联网新未来》等。

第1章  云原生，你不了解就OUT了   1
1.1  云原生初探   1
1.1.1  云原生诞生的背景   1
1.1.2  云有“原生”初长成   3
1.2  企业为什么需要云原生   4
1.3  云原生架构   5
1.3.1  容器   6
1.3.2  微服务   8
1.3.3  DevOps   12
1.3.4  持续交付   16
1.4  聊聊Serverless架构   17
1.5  云原生打造数字世界的基础设施   19
第2章  云端从0到千万级用户的架构
演变   21
2.1  企业IT信息化系统上不上云   21
2.2  云端千万级架构的演变   24
2.2.1  架构的原始阶段： 单机搞定一切   24
2.2.2  架构的基础阶段：Web服务器和数据库物理分离   25
2.2.3  架构的动静分离阶段：CDN 对象存储   25
2.2.4  架构的分布式缓存阶段：负载均衡 数据库缓存   27
2.2.5  架构扩展阶段   28
2.3  高并发解决方案之秒杀   29
第3章  基因测序的云原生之路    33
3.1  什么是基因   33
3.1.1  遗传因子   33
3.1.2  染色体   35
3.1.3  DNA   36
3.1.4  基因   37
3.2  基因是怎么测序的   38
3.2.1  代测序技术（桑格测序）   38
3.2.2  第二代测序技术   39
3.2.3  第三代测序技术    40
3.3  云计算与基因测序   40
3.3.1  测序重组的计算   40
3.3.2  传统的计算方法   41
3.3.3  云计算的方法   42
3.3.4  容器技术助力基因测序   43
3.4  基因测序 区块链   45
第4章  云游戏：从游戏云化到云原生    46
4.1  云游戏介绍    46
4.1.1  什么是云游戏   46
4.1.2  云游戏的应用场景   48
4.1.3  云游戏的优势   50
4.1.4  云游戏的初体验   51
4.2  云游戏的典型特征   54
4.2.1  游戏资源云化   54
4.2.2  运行过程云化   55
4.2.3  游戏内容跨平台    56
4.2.4  计算和网络强依赖   56
4.2.5  平台化管理   56
4.3  云游戏的商业模式   57
4.3.1  云游戏市场的高增长   57
4.3.2  未来云游戏的商业模式   57
4.4  云游戏的挑战和未来   58
第5章  聊聊大数据的云原生    60
5.1  大数据的定义   60
5.2  数据将成为资产   61
5.3  大数据时代处理数据理念的改变   62
5.3.1  要全体不要抽样   62
5.3.2  要效率不要精确   63
5.3.3  要相关不要因果   63
5.4  数据如何处理并升级为智慧   64
5.5  大数据时代的典型应用案例   65
5.5.1  塔吉特超市精准营销案例   65
5.5.2  “啤酒与尿布”的故事案例   66
5.5.3  谷歌流感趋势案例   67
5.6  大数据处理的技术标准Hadoop介绍   67
5.7  大数据的云原生   69
5.7.1  大数据系统的主要问题   70
5.7.2  云原生技术如何解决大数据系统
问题   70
第6章  云原生争霸，人工智能是赛点   72
6.1  什么是人工智能   72
6.2  人工智能的本质   73
6.3  大名鼎鼎的神经网络   75
6.3.1  什么是神经元   75
6.3.2  什么是激活函数   77
6.3.3  什么是深度神经网络   78
6.3.4  什么是卷积神经网络   81
6.3.5  什么是生成对抗网络   83
6.4  自然语言处理   85
6.4.1  什么是自然语言处理   85
6.4.2  自然语言处理的难点和挑战   86
6.4.3  自然语言处理的发展趋势   87
6.5  语音识别   88
6.6  机器学习与深度学习   89
6.6.1  什么是机器学习   89
6.6.2  什么是深度学习   90
6.7  云原生AI，加速实现人工智能的落地
  创新   92
6.8  人工智能和虚拟数字世界   93
第7章  区块链技术——数字世界的
“新基建”   95
7.1  揭开区块链的神秘面纱   95
7.1.1  区块链的定义   95
7.1.2  区块链和比特币的关系   96
7.1.3  以太坊是什么   101
7.1.4  一地鸡毛ICO   101
7.2  区块链的特征和分类   102
7.2.1  区块链的主要特征   102
7.2.2  区块链的分类   103
7.3  区块链的应用场景   104
7.3.1  区块链 医疗   104
7.3.2  区块链 教育   105
7.3.3  区块链 农业   106
7.3.4  区块链 版权认证   108
7.3.5  区块链 文旅   108
7.3.6  区块链 慈善   109
7.3.7  区块链 智慧城市   110
7.3.8  区块链 游戏   111
7.4  区块链技术带来的数字世界   113
第8章  揭秘Roblox，人人都是
游戏创作者   116
8.1  Roblox介绍   116
8.1.1  Roblox是什么   116
8.1.2  Roblox的发展历程   117
8.1.3  Roblox平台的组成   119
8.1.4  Roblox的用户画像   121
8.1.5  Roblox的商业模式   122
8.2  Roblox开发游戏探秘   122
8.2.1  Roblox Studio的下载和安装   122
8.2.2  Roblox Studio开发游戏入门    124
8.3  Roblox成功的内在逻辑   131
8.3.1  Roblox实体是UCG平台   131
8.3.2  玩法众多   133
8.3.3  庞大的创作者   134
8.3.4  为开发者提供多种变现方式   135
8.4  Roblox的数字世界的特性    135
第9章  数字藏品火爆，NFT是数字资产的
确权   137
9.1  初识NFT   137
9.1.1  NFT的现象级案例   137
9.1.2  区块链的追本溯源、防篡改
特性   139
9.1.3  NFT的定义   140
9.2  NFT的重要功能   141
9.2.1  版权保护   141
9.2.2  资产数字化   142
9.2.3  资产流动性   143
9.2.4  虚拟世界的身份识别标志   143
9.2.5  虚拟世界的数字形象   143
9.2.6  虚拟世界中重要的数字资产   145
9.3  何谓数字藏品（国内的NFT）   145
9.3.1  国内数字藏品与NFT有什么
区别   145
9.3.2  国内数字藏品目前的进展   147
9.3.3  数字藏品平台的背后价值   149
9.4  NFT数字藏品时代的企业品牌营销   150
9.5  NFT数字藏品的思考和总结   156
第10章  “人”潮汹涌，虚拟数字人探路
   未来   158
10.1  虚拟数字人行业背景介绍   158
10.1.1  什么是虚拟数字人   158
10.1.2  虚拟数字人的分类   160
10.2  虚拟偶像   162
10.2.1  虚拟偶像的定义和特点   162
10.2.2  虚拟偶像的流派   163
10.2.3  虚拟偶像对品牌营销的意义   170
10.3  服务型虚拟人   171
10.3.1  服务型虚拟人如何赋能企业   171
10.3.2  如何做一个服务型虚拟人   172
10.4  虚拟数字人的制作技术   173
10.4.1  形象生成   174
10.4.2  动画生成   175
10.4.3  语音生成   175
10.5  虚拟人行业前景和挑战   176
10.5.1  虚拟偶像市场规模稳步增长   176
10.5.2  服务型虚拟人有望快速发展   178
10.5.3  虚拟人产业的规模化落地应用仍待 
 发展   179
第11章  火爆出圈的ChatGPT   181
11.1  什么是ChatGPT   181
11.1.1  ChatGPT的彪悍人生   181
11.1.2  如何注册、登录ChatGPT   182
11.1.3  ChatGPT究竟能干什么   183
11.2  ChatGPT的技术原理   188
11.3  ChatGPT和云计算的关系   189
11.3.1  ChatGPT需要云计算吗   189
11.3.2  ChatGPT的核心竞争力是算力   190
11.4  解析ChatGPT的商业前景   190

云原生是在云计算时代指导企业基于云架构设计和开发应用，并将应用向云端迁移的一套全新的技术理念。与传统应用相比，所谓的云原生应用即为云而生。构筑数字世界新未来的关键是用云原生的思维去践行，未来数字世界的基础就是建立在云原生之上，而ChatGPT走红的背后则是云原生算力的支撑。

本书共分11章，内容包括什么是云原生、云端从0到千万级用户的架构演变、基因测序的云原生之路、云游戏、大数据的云原生、云原生争