四大云原生行业解决方案之数字政府【我们都是华为云专家】

课程目标

学完本课程后，您将能够:·

了解数字政府云原生的应用场景

了解数字政府云原生发展进展

了解华为云数字政府云原生解决方案

了解华为云数字政府云原生案例

华为云云原生基础设施产品解决方案全景图

云原生数字政府是针对政务云数字政务的云原生解决方案。数字政府的建设经历了3个阶段，第一阶段是虚拟化阶段，单纯提供虚机。第二阶段是基础设施服务化阶段，提供基础设施如果计算、网络、存储等虚拟化。第三个阶段是云原生阶段，以应用为中心，构建云原生支撑平台，实现高效、敏捷政务，实现政务云的高质量运维。

目录

1．数字政府行业云原生产业发展现状与趋势

2．数字政府云原生核心场景与解决方案

3．数字政府云原生典型案例分享

通过云原生开放、标准的技术，从应用到平台解耦

以容器、服务网格、DevOps为代表的云原生技术，能够帮助企业数字化转型过程中，更好地搭建一体化数字基础设施,拆分解构传统套装软件系统，灵活构建容错性好、易于管理和便于监测的松耦合系统。

容器技术有效解决了传统IT架构中，由于异构环境的造成的部署一致性问题，促进了资源的标准化，为各企业在数字化转型过程中，以客户为中心，打造一体化数字基础设施平台，为上层应用开发提供敏捷化、灵活化的基础环境。

融合容器技术的一体化数字基础设施平台,能够快速交付基础资源，并通过容器封装提供模块化的共性组件,快速响应用户数字化需求。

信通院:政务云建设演进到3.0—云原生平台

政务云1.0阶段:偏重虚拟化和物理资源池建设，完成基础资源池化

政务云2.0阶段:偏重laaS建设，实现了基础的云平台。

政务云3.0阶段:即数字政府阶段，以应用为中心的云原生。

政务云1.0/2.0向政务云3.0演进的方法路径

1、仅使用政务云laaS平台的服务，仅使用laaS层的云服务，但不做太多的应用层的优化或重构;如将应用从使用物理机切换上政务云上的弹性云主机，以实现资源的池化和动态分配

2、使用PaaS服务容器化，仅使用PaaS层的云服务，但不做太多的应用层的优化或重构（应用还是保持单体应用的模式);如将应用迁移到应用容器服务，使用数据库、中间件云等，提供迁移方法论、工具

3、应用层(微)服务化新建或重构，基于微服务框架（新建或重构），功能完备，开发成本高；基于服务网格微服务化，降低开发工作量，功能足够一般应用

中国信通院制定政务云标准，发布政务云原生白皮书

信通院发布政务云标准

面向不同对象和建设阶段，形成了政务云四套标准和评估体系

和华为合作，研究政务云云原生标准，已经发布《数字政府云原生基础设施白皮书》，正在起草政务云原生标准

当前阶段主要提供基础设施按需服务

-物理设备对业务的支撑

-计算存储和网络资源服务化

-多数据中心统一管理

有中间件需求,目前主要是基于开源搭建或购买第三方:目前很多局办委的应用是基于容器部署，也采用了数据库、缓存、大数据等中间件。有自己搭建的K8s容器软件，也有自己搭建的数据库、缓存软件，或是购买第三方的软件，比如万达购买了青云的K8s。

基于开源搭建的问题:

• ·运维质量有待提升，由于一般都是ISV应用厂商提供运维，但是应用厂商对开源软件的掌握有限，而开源软件离生产使用有较大距离，中间的差距都是通过人力运维来达到的。开源软件出现系统级问题和系统级Bug，难以解决。
• ·缺乏严格的运维基线，比如中间件的定时备份、恢复
• ·影响业务应用运行质量，难以达到SLA，比如支持业务不停顿时间，业务故障恢复时间，会导致一定的社会影响。
• ·难以支持长期运维，生产系统使用的中间件难以升级，一旦使用，以后难以升级。

作坊式中间件，重复建设，缺乏重用

·每个业务应用都会用同样的开源中间件，比如K8s，mySQL等，一个局办委有多个应用，同一软件有多套，多个应用开发商运维。每个业务应用都是一个小作坊在运维。缺乏集约化、工业化的平台服务，低水平重复，质量参差不齐，服务质量难以保障，能力难以沉淀在平台。

华为云云原生平台服务可以提升应用运行质量

• 集约化平台，管理面和数据面分离，保障高质量，持续演进，能力沉淀在平台中
• 支持严格的SLA，确保服务质量:华为云云原生平台作为商业平台提供商业服务，承诺服务的SLA。
• 提供高可用性，提升业务连续性:华为云云原生平台在开源平台上做了大量的可用性增强，实现了多重的高可用性
• 大幅提供易用性，简化运维，提升运维质量，减少运维事故:华为云云原生平台在开源平台上做了大量的易用性增强，全部通过Web页面实现业务应用运维的操作，避免了手工、脚本运维
• 支持长期演进，避免云原生平台无法平滑升级，提升平台服务质量:华为云云原生平台在开源平台上做了大量的增强，包括平台在线升级能力，K8s开源代码每年升级4次，如果采用了开源无法升级，会有重大风险。
• 支持系统安全:华为云云原生平台在开源平台上做了大量的安全加固，出现系统级漏洞的时候，及时后端升级，客户无感知
• 后端提供严格运维流程和运维工具，提升业务连续性，减少业务停顿时间:华为云云原生平台在开源平台上做了大量的运维增强和工具，比如系统的自动化备份，和故障的时候通过备份恢复，包括系统级和应用级运维监控工具。

云原生在政务云解决哪些痛点问题

业务痛点

• 利用率低：·资源独享，不支持共享池，利用率低，ISV应用独立建设平台，平台厂商绑定，重复建设低
• 迭代慢：政务业务政策调整快，业务上线无法匹配节奏，迭代效率低
• 难运维：缺乏完整的应用运维能力，如备份恢复能力；部分业务采用自建K8s完成云原生创新，维护成本高
• 弹性低：缺乏弹性，无法应对突发流量
• 可靠性：现有的平台缺乏应用高可用，连续性保障，缺乏业务安全防护机制

典型需求

• 弹性伸缩：业务高峰自动扩容，比如满足双11高峰需求或数字货币临时市场销售活动
• 高可用性：·具备故障自动恢复机制，实现业务高可用性·具备熔断限流等措施，保障业务连续性·自动化的应用容灾切换
• 可视运维：·提供商业级平台运维，简化手工运维工作量·支持可观察性，提供故障预测预警能力·具备可视化能力，可感知应用运行状况
• 业务敏捷：·业务快速迭代，要支持政务政策的业务快速实现
• 提升综合资源利用率：·资源池化管理，统一调度，提升资源利用率

云原生平台整体架构:全流程打通应用全生命周期管理(开发-运行-运维)

云原生平台的功能

1、云原生容器基础设施平台，提供应用容器化运行环境，支持边缘和多云

2、持续集成平台，支持应用的开发、测试的持续集成。

3、云原生中间件，以云原生的标准提供中间件服务

4、云原生治理平台，对服务进行流量治理，灰度发布，调用链监控等。

5、云原生高级调度，支持大数据、AI、超算等复杂调度

6、云原生运维包括云原生应用和资源的监控，日志分析，故障告警等

• 应用可视可管可控
• 政数局全局应用视图
• 应用整体健康度图示化显示健康度量指标定制、显示
• 业务应用故障预警，发给业主方，同时发给政数局
• 通过应用关联到资源，并以应用的视图下钻到资源。
• 云原生平台可以设置应用资源上下限，管理、监控资源的使用。
• 通过应用拓扑和应用聚合图，可以追踪定位异常和问题。
• 根据监控指标可以自动弹性伸缩

华为云:容器安全(构建-部署-运行时)

构建安全

①安全镜像构建，包括基础镜像安全，镜像漏洞扫描，镜像签名等

部署安全

②账号认证审计，包括IAM认证，集群审计，事件监控等

③部署及配置加固，包括RBAC配置，NetworkPolicy配置，PSP策略管理，安全实践指导书等

运行时安全

④laaS底座安全服务，包括VPC网络，防火墙等

⑤容器基础安全服务，包括数据加密，证书管理，密钥管理，容器安全工具等

⑥容器网络防火墙，支持配置容器安全组，容器网络监控，网络通信加密等

⑦容器安全运行时，支持运行时漏洞扫描容器逃逸检测，安全容器沙箱，容器数据加密等

⑧运行OS加固

⑨服务网格加固，认证，安全等，流量控制

云原生应用市场:实现云原生服务目录和云原生应用集约化

开源开放的OSC市场，打造云原生应用黑土地,繁荣北向应用生态，构建应用全栈式监控平台,助力客户快速构建中台能力:

支持集成开源operatorhub，提供XXX+中间件operator ，涵盖中间件、AI、大数据等各业务领域;

内置华为官方应用中间件，提供企业级中间件服务;

完全兼容社区Operator标准，支持第三方ISV服务快速接入服务市场;

支持各负载类型容器应用全栈运维，包括监控、资源可视、应用拓扑、调用链分析、故障定位、精准告警等基础和高级运维能力;

支持应用从开发、测试、上线再到运维的端到端生命周期管理，并通过容器流水线提供可视化、一站式管理。

云原生基础设施在政务系统的价值–大数据局

• 提升资源利用率

由于容器不需要硬件虚拟等额外开销，相比虚机可以在同等配置的主机上运行更多的容器;容器灵活的弹性伸缩，可以实现委办局业务系统按需扩缩容，防止虚机长期资源空闲利用率低的问题，减少基础设施成本

场景案例:教育局的学生入学报名系统，2020年申请了100核资源，平常资源利用率10%，开学前期资源利用率最高90%+。通过云原生技术，日常配置少量资源，高峰时段进行扩容，总体资源利用率提升30%以上

• 聚集产业/创新

云原生服务中心提供标准规范，帮助政府打造云原生政务云应用市场，产业聚集，大数据局提供公共通用的应用服务能力，减少委办局重复建设

场景案例:原A和B委办局申报项目中都包含数据交换等功能，各自独立建设,用组件能力，所需委办局直接下载使用即可

• 提升应用管理

市/区县一体，多级联动，实现跨区域应用的统一管理，一级可以统管二级部门应用，进行应用的统一部署、升级、监控运维等，简化管理

场景案例:某区县的某委办局的某个网站被攻击篡改了，市局未能及时感知纠正，影响市政应用数小时。现通过云原生架构实现多级联动，市局可统一区县应用管理及监控，实现网络安全统一上报等

• 提升应用运行质量

提供服务流量治理、应用拓扑、调用链、日志、监控等丰富的运维能力，实现故障自愈、应用状态可视化、应用运维自动化,减轻人工运维压力，提升运维质量，提升整体业务运行质量

场景案例:某委办局业务系统发生故障，故障场景复杂、定位困难，影响严重，现通过云原生丰富的运维辅助手段能够快速定界定位问题，并恢复应用正常运行，效率大大提升

云原生基础设施在政务系统的价值–委办局

• 灵活弹性

容器编排技术提高基础架构的伸缩性，高并发场景灵活自动弹性伸缩，应用流量突发洪峰，保障业务持续稳定运行

场景案例:教育局的学生入学报名系统、人事考试预约系统、疫情健康码等存在季节性或突发流量访问高峰期，系统需要自动快速弹性，以适应高并发访问。

• 快速上线

统一的应用镜像制作标准，实现镜像的快速上传和部署;无侵入式服务治理，让开发人员更加专注业务代码，高效开发;内置金丝雀、蓝绿等多种灰度发布方式，支持灵活的灰度规则配置，稳定高效地推动应用的敏捷迭代升级

场景案例:疫情期间人社部门政策调整频繁，按照相关政策调整对业务系统功能进行扩充、修改、完善，业务系统需要快速迭代上线，满足政策要求。

• 稳定可用

集群控制面HA和跨AZ高可用，容器应用优雅伸缩，故障自愈等能力

场景案例:委办局传统业务基于虚拟化存在任意一点故障，易发生业务不可用，且故障恢复时间长等问题，利用云原生的反亲和部署、故障检测和自动恢复等能力，保障业务的持久稳定运行。

云原生基础设施在政务系统的价值–应用厂商

• 持续交付

容器镜像提供了除内核外完整的运行时环境，确保了应用运行环境的一致性，对于应用开发人员来说，真正做到一次创建/配置，可以在任意地方(开发环境/测试环境/生产环境等）正常运行，屏蔽因环境差异导致的Bug，做到持续稳定交付

• 敏捷迭代

统一的应用镜像制作标准，实现镜像的快速上传和部署;无侵入式服务治理，让开发人员更加专注业务代码，高效开发;内置金丝雀、蓝绿等多种灰度发布方式，支持灵活的灰度规则配置，稳定高效地推动应用

开放生态

完全兼容业界主流云原生开源标准，生态开放，应用可以进行快速改造迁移，无厂商绑定风险，也更加有利于业务创新

合作共赢

与华为联合打造政务云云原生标准解决方案，在其他城市政务云进行推广复制，并有进入华为云严选市场，增加一个平台和多个渠道去售卖自己的优质商品，提升收入

XXApp支持数字人民币红包活动—云原生改造和弹性

1、官方开展数字人民币试点活动，央行选择试点城市发放数字人民币红包用于消费已完成深圳3轮、苏州2轮、北京1轮，成都1轮，当前在XX试点推广。

2、ISV在XX试点，活动入口一部分流量在XXApp，一部分流量在XX政务App，由于流量带宽申请不足和资源不足弹性不足，系统崩溃1-2小时，

3、XX市发放4000万元数字人民币红包，市民要实名注册，并且验证社保和抢红包区域(限于XX)，预估参与活动人数420万，中签用户可在XX的指定商户使用数字人民币红包进行消费。

4、目前数字人民币只能在央行APP消费使用，发放之后，我的XXAPP在线一个月供查询发放结果。

根据省、市相关工作要求，XX市政府拟开展“数字人民币幸福新XX”数字人民币红包活动。由市、区两级财政和各试点机构共同出资，通过“我的XX”APP，以随摇号抽签的方式，向在长个人发放总额4000万元的数字人民币红包。活动设置中签人数共30万人，分为两个档次，其中一档中签金额为200元，中签名额设置为10万人;二挡中签金额为100元，中签名额设置为20万人。

此次活动由市金融证券办以及人民银行XX中心支行总体牵头，出台了《“数字人民币幸福新XX”XX市数字人民币红包活动方案》（下称《方案》），对具体的活动方式、活动时间以及相关职责进行了明确。根据《方案》中的职责分工，我局主要负责“我的XX”预约抽签等环节工作技术支持及技术方案的拟定以及“我的XX”APP平台的改造,运行维护活动信息推送等工作。

需求分析 XXAPP及数字人民币红包活动系统运行总体要求:

√ XXAPP系统具备承载高并发访问的能力不崩溃，用户体验良好。

√XXAPP系统具备一定的容灾能力。

√云基础设施资源具备按需获取和弹性的能力，满足活动类短期高峰业务场景。

1、网络带宽

√带宽扩容(政务云我的XXAPP公网带宽扩容+政务云腾讯中台公网带宽扩容)

√流量分担(政务云我的XXAPP10G+公有云数字人民币红包活动8G)

√公网访问(DNS解析、电信移动IP)

2、部署资源

√生产扩容（(政务云我的XXAPP资源扩容+政务云腾讯中台资源扩容)

√新建部署(公有云数字人民币红包活动)

√容灾部署(公有云我的XXAPP容灾+公有云腾讯中台资源容灾)

3、上线压测

√压测方案（带宽+性能)

√压测资源(压测机、公网IP及带宽)

对参与各方的价值案例价值

政数局价值

·降低成本:利用公有云带宽等资源按需能力，活动过后资源释放，减少政务云部署成本;

·方案创新:沉淀政务云公有云联动部署方案，支持活动类短期高峰业务场景，加速业务创新;

委办局价值

·业务稳定运行:云原生弹性架构+多活容灾方案，保障活动期间系统稳定运行;

ISV价值

·方案增强:基于华为公有云部署方案，实现流量分担、双活容灾，保障系统稳定运行;

·简化运维:自部署中间件改用华为云服务，较少运维投入人员X人+;

·提升部署效率:通过跨云容器管理方案，提高容灾部署效率，部署效率提升XX%;

• 实现了弹性，从政务云弹性到公有云，大量节省了临时资源开销，包括扩容、备货再撤销
• 通过区分数据的安全性要求，有选择的把业务所需的安全性要求不是很强的部署在公有云。
• 通过MCP形成统一业务和资源视图，统一管理政务云、公有云弹性业务、热备业务，形成统一视图
• 统一应用管理，之前每个应用都有一套独立的应用管理，包括日志、监控等。重复建设，运维学习成本高，建设成本高
• 通过此次弹性之后，XX政务云准备把XXApp业务整体从政务云搬迁到公有云或政务专属云。

本课总结

云计算转向云原生是技术潮流和大趋势，各行业上云都在逐步采用云原生技术。

2021年是政务云3.0(也即政务云云原生)的启动元年

政务云原生可以提升云原生应用系统的可用性，简化运维，提升运维质量，提高运维效率，支持敏捷业务。

政务云原生在几年前已经在开源平台有实践，从2021年开始，逐步转向商业化平台，而且已经有了大量的实践案例，为政务云原生大规模推广提供了实践经验。

华为云引领云原生技术发展趋势，在政务云领域的云原生遥遥领先。和信通院合作发布《政务数字政府云原生基础设施白皮书云》。

华为云政务云云原生在政务云的大量实践积累了经验，锤炼了云原生平台，助力数字政府的云原生转型。

参考链接

华为云云原生上云场景解决方案官网链接: https://www.huaweicloud.com/solution/container/index.html

华为云数字政府云原生白皮书链接: https://www.huaweicloud.com/about/cloudnative2_0.html