Un'applicazione cloud-native è progettata specificamente da zero per sfruttare l'elasticità e la natura distribuita del cloud. Per comprendere meglio cos'è un'applicazione cloud-native, è meglio iniziare con cosa non è: un'applicazione monolitica tradizionale. 

Le applicazioni monolitiche funzionano come una singola unità, spesso con sistemi operativi, middleware e stack del linguaggio personalizzati per ogni applicazione. Inoltre, la maggior parte degli script e dei processi è creata appositamente per la build, il test e il deployment. Nel complesso, questa architettura di applicazioni crea dipendenze strette, rendendo più difficile la modifica, il test, il deployment e il funzionamento dei sistemi man mano che crescono nel tempo. Quello per cui all'inizio è facile fare la progettazione ed eseguire il deployment diventa presto complesso, difficile da sviluppare e impegnativo da gestire. 

Invece, le applicazioni cloud-native sfruttano al meglio la natura dinamica e distribuita dell'infrastruttura moderna per ottenere velocità, agilità, scalabilità, affidabilità ed efficienza economica maggiori. 

Le applicazioni cloud-native sono in genere suddivise in più servizi autonomi tramite l'uso di tecnologie e metodologie, ovvero DevOps, distribuzione e integrazione continua, container, microservizi e API dichiarative. Questo consente ai team di eseguire il deployment e scalare i componenti in modo indipendente, per poter apportare aggiornamenti, risolvere problemi e offrire nuove funzionalità senza interruzioni del servizio.

Tuttavia, i fondamenti delle architetture cloud-native si basano su cinque pilastri: 

Microservizi: quasi tutte le architetture cloud si basano sui microservizi, ma il vantaggio principale che offrono è la componibilità, vale a dire la possibilità di suddividere un'applicazione in una raccolta di servizi più piccoli e leggeri, facilmente componibili e connessi tra loro tramite interfacce di programmazione di un'applicazione (API). Ad esempio, un'applicazione di e-commerce potrebbe essere composta da un servizio specifico per il carrello degli acquisti, un altro per il pagamento e un altro che comunica con il backend sulla gestione dell'inventario. La componibilità consente inoltre ai team di scambiare e riscrivere i componenti per soddisfare i nuovi requisiti aziendali senza interrompere un'altra parte dell'applicazione. 

Container e orchestrazione: i container sono componenti eseguibili leggeri che contengono tutti gli elementi necessari, inclusi il codice sorgente e le dipendenze delle app, per eseguire il codice in qualsiasi ambiente. I container offrono la portabilità dei carichi di lavoro che consente di creare il codice una sola volta e di eseguirlo ovunque, semplificando notevolmente lo sviluppo e il deployment. Consentono inoltre di ridurre i possibili attriti tra linguaggi, librerie e framework perché è possibile eseguirne il deployment in modo indipendente. Questa portabilità e flessibilità rendono i container ideali per la creazione di architetture di microservizi.   

L'orchestrazione dei container è inoltre fondamentale, dato che il numero di microservizi aumenta per contribuire a gestire i container in modo che possano essere eseguiti senza problemi come un applicazione. Una piattaforma di orchestrazione dei container come Kubernetes consente di controllare dove e come vengono eseguiti i container, correggere eventuali errori e bilanciare il carico tra i container.

DevOps: lo sviluppo di applicazioni cloud-native richiede il passaggio a una metodologia di distribuzione agile come DevOps, in cui i team di sviluppatori e delle operazioni IT collaborano all'automazione dei processi di distribuzione del software e dell'infrastruttura. DevOps consente ai team di sviluppo e operativi di comunicare in modo più stretto e di unirsi per uno scopo condiviso, creando una cultura e un ambiente in cui le applicazioni possono essere create, testate e rilasciate più rapidamente. 

Integrazione e distribuzione continue (CI/CD): l'automazione può riparare, scalare ed eseguire il deployment dei sistemi molto più velocemente rispetto alle persone. Le pipeline CI/CD aiutano ad automatizzare la creazione, i test e il deployment delle modifiche alle applicazioni senza dover pianificare il tempo di inattività o attendere un periodo di manutenzione. La distribuzione continua assicura che le release del software siano più affidabili e meno rischiose, consentendo ai team di fornire nuovi servizi e funzionalità in modo più rapido e frequente. 

I servizi e le tecnologie cloud-native ti aiutano a creare ed eseguire applicazioni scalabili e a eseguirne il deployment in qualsiasi ambiente. Sebbene i clienti e gli utenti aziendali usufruiscano di un'applicazione standard, i servizi cloud-native operano in background per garantire un funzionamento ottimale. 

Ad esempio, i servizi cloud-native potrebbero descrivere le offerte "as a Service" dei provider di servizi cloud (ad esempio: IaaS, PaaS e modelli di servizio SaaS), i microservizi di un'applicazione e le API che collegano e abilitano la comunicazione tra i servizi. 

In realtà c'è una differenza tra cloud e cloud-native. Per cloud si intende il cloud computing, dove aziende o privati pagano per accedere alle risorse di computing come servizio on demand.

Sebbene sia spesso utilizzato come descrizione generica degli strumenti e delle tecniche utilizzati per sviluppare software nel cloud, il termine "cloud native" non riguarda solo l'adozione del cloud. Si riferisce invece al modo in cui le applicazioni vengono create e distribuite, anziché solo al luogo in cui ne viene eseguito il deployment. In alcuni casi, un'applicazione potrebbe persino non essere eseguita nel cloud. È possibile creare applicazioni con principi cloud-native ed eseguirle on-premise o in ambienti ibridi.

Nonostante i numerosi vantaggi dell'approccio cloud-native, questo modello prevede alcuni compromessi da tenere presente. Il computing cloud-native non è sempre facile da implementare perché, oltre ad adottare nuovi strumenti e tecnologie, richiede anche cambiamenti culturali per garantirne l'utilizzo.

Ecco alcune delle più comuni sfide dell'approccio cloud-native: 

• Gestione di sistemi distribuiti e di molte parti mobili potenzialmente impegnativa se non si dispone di strumenti o processi per gestire sviluppo, test e deployment
• Aumento dei costi operativi e tecnologici senza l'ottimizzazione dei costi e la supervisione appropriate per controllare l'uso delle risorse negli ambienti cloud 
• Mancanza di competenze tecnologiche esistenti con cui lavorare e integrare uno stack tecnologico più complesso
• Resistenza ai cambiamenti culturali necessari per implementare tecnologie cloud-native e best practice DevOps
• Difficoltà a comunicare concetti cloud-native per ottenere assistenza e dare il contributo da dirigenti non tecnici

Tuttavia, nessuna delle soluzioni sopra elencate è ingestibile con la strategia e l'esperienza giuste. Ad esempio, l'adozione di un semplice approccio di tipo "lift and shift" alla migrazione verso il cloud è un buon punto di partenza, ma non offre molti dei vantaggi dell'approccio cloud-native elencati sopra. Molte organizzazioni finiscono in questa fase perché non hanno previsto le spese e la complessità della riprogettazione di un'architettura cloud-native. 

Consigliamo di non pensare all'approccio cloud-native come a uno sconvolgente progetto pluriennale. Deve essere visto invece come un percorso continuo di costante iterazione per apprendere e migliorare man mano che si procede.