?譯者 | 布加迪

策劃 | 云昭

Kubernetes是如今最知名最流行的容器編排引擎。Kubernetes之所以成為云原生計(jì)算的中心，是由于它是開源的，還有一個快速增長的生態(tài)系統(tǒng)。如果我們觀察它在過去幾年的發(fā)展和采用趨勢，尤其是在云原生世界方面，就會發(fā)現(xiàn)它不僅僅是一種容器編排工具。它已經(jīng)不再是一種容器編排引擎，現(xiàn)在是下一代云原生生態(tài)系統(tǒng)的主要構(gòu)建模塊。

開發(fā)人員正在試用Kubernetes，絕不僅僅將其當(dāng)成容器管理器。本文討論它在開源社區(qū)中幾個已確立的企業(yè)模式和流行用例。

一、Kubernetes作為無服務(wù)器計(jì)算的服務(wù)器

Kubernetes方面有經(jīng)驗(yàn)的企業(yè)已認(rèn)識到Kubernetes作為“無服務(wù)器的服務(wù)器”平臺具有的全部潛力。無服務(wù)器現(xiàn)在因Kubernetes而被重新定義，而Knative最近由CNCF（Kubernetes的監(jiān)管組織）推出，將Kubernetes抽象為無服務(wù)器計(jì)算。Knative的核心由三個模塊組成：

1. Build—從源代碼構(gòu)建映像。

2. Serving—在Kubernetes集群上部署功能（映像構(gòu)建），并映射擴(kuò)展和路由等。

3. Eventing—用servicing映射事件和消息攝取。

就像面向Kubernetes的kubectl一樣，kn是終端上新的命令，用于在Kubernetes上啟用函數(shù)即服務(wù)（FaaS）。它將容器映像作為構(gòu)建模塊，在Kubernetes上處理一切。Kubernetes作為一個無服務(wù)器平臺在加快其在企業(yè)界的采用；然而，同類產(chǎn)品（比如AWS Lambda、Cloud Functions和Azure Functions）仍然依賴供應(yīng)商鎖定（即部署到各自的云上它們才管用）。

Kubernetes解決一些現(xiàn)有的挑戰(zhàn)，比如工件大小的限制、法規(guī)遵從、數(shù)據(jù)主權(quán)和企業(yè)內(nèi)部的細(xì)粒度控制。Kubernetes上的無服務(wù)器Knative與傳統(tǒng)Kubernetes之間的主要架構(gòu)差異來自額外的抽象層。作為無服務(wù)器的Kubernetes消除了重復(fù)的配置和構(gòu)建任務(wù)。

圖1

Kubernetes上的無服務(wù)（Kubernetes集群概況圖）

Knative充當(dāng)無服務(wù)器和事件驅(qū)動平臺

Knative是Kubernetes生態(tài)系統(tǒng)的新成員，它有望顛覆構(gòu)建基于事件的架構(gòu)的無服務(wù)器選項(xiàng)?！皵U(kuò)展到零”、“從零擴(kuò)展”和集群內(nèi)構(gòu)建等功能使Kubernetes成為一種全面的無服務(wù)器平臺。

二、Kubernetes作為大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)平臺

Kubernetes被視為數(shù)據(jù)科學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)堆棧當(dāng)中的大數(shù)據(jù)處理和有狀態(tài)數(shù)據(jù)服務(wù)平臺，并被廣泛采用。它抽象了底層基礎(chǔ)架構(gòu)，優(yōu)化了彈性計(jì)算的配置，在底層將GPU和CPU結(jié)合起來。Kubernetes非常適合機(jī)器學(xué)習(xí)，因?yàn)樗旧砭途邆錂C(jī)器學(xué)習(xí)需要的所有調(diào)度和可擴(kuò)展性。

與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)集群環(huán)境相比，容器和Kubernetes組合在構(gòu)建大數(shù)據(jù)軟件時功能強(qiáng)大且靈活，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)集群環(huán)境面臨分布式集群管理的復(fù)雜性和計(jì)算規(guī)模開銷。Kubernetes利用按需提供的GPU和CPU計(jì)算來改善大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)處理。Kubernetes可以提供GPU加速計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)解決方案，以便在邊緣運(yùn)行機(jī)器學(xué)習(xí)和NLP處理。運(yùn)行在協(xié)處理器上的Kubernetes正成為未來計(jì)算的重要部分。其動態(tài)資源利用的特性有利于數(shù)據(jù)科學(xué)工作負(fù)載，而訓(xùn)練模型或特征工程需求可以非常迅速地增減。

圖2

基于Kubernetes的大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)集群

用于機(jī)器學(xué)習(xí)處理的按需可擴(kuò)展協(xié)處理器

KubeFlow、Spark、Hadoop、PyTorch和TensorFlow等框架現(xiàn)都在采用容器。有狀態(tài)MLOps廣泛采用容器和Kubernetes來啟用多個集群，處理大型訓(xùn)練集和測試集，并存儲學(xué)到的模型。為了簡化數(shù)據(jù)建?？蚣艿奶幚?，一種選擇是Kubeflow，這是一種面向Kubernetes的開源機(jī)器學(xué)習(xí)工具包，可以運(yùn)行聲明式的可配置作業(yè)。

Kubeflow對運(yùn)行在Kubernetes上的復(fù)雜的大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)管道進(jìn)行抽象和編排。機(jī)器學(xué)習(xí)管道底層的Kubernetes是MLOps的骨干。它使得數(shù)據(jù)科學(xué)家和機(jī)器學(xué)習(xí)工程師很容易利用混合云（公共云或本地環(huán)境）來處理彈性和可擴(kuò)展性。Kubernetes能夠構(gòu)建一個中立的大數(shù)據(jù)平臺，避免云管理服務(wù)被供應(yīng)商鎖定。

三、Kubernetes作為企業(yè)混合和多云集群的聯(lián)合體

Kubernetes與基礎(chǔ)架構(gòu)無關(guān)，企業(yè)利用它來實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的基于容器的集群聯(lián)合。Kubernetes有助于將混合或多云環(huán)境合并到單一平臺中，從而獲得明顯的好處。

托管服務(wù)不是解決所有問題的方案。公共云和私有主權(quán)云的便利性之間總是需要兼顧。Kubernetes被認(rèn)為是這方面的解決之道，因?yàn)樗С侄嘣圃L問，可以跨基于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的API （Kubernetes接口）無縫交付應(yīng)用程序。它通過將私有云和公共云集成抽象為單一聯(lián)合平臺，有助于企業(yè)借助Kubernetes實(shí)現(xiàn)法規(guī)遵從。

企業(yè)利用Kubernetes提供混合和多云集群方面的靈活性，從而避免供應(yīng)商鎖定。當(dāng)前基于云的架構(gòu)模式如何采用Kubernetes值得拭目以待?；谠频钠髽I(yè)以及開源社區(qū)已意識到，Kubernetes不僅僅是一種容器管理工具?，F(xiàn)在很顯然，Kubernetes是一種完整的平臺，可以為在混合云或多云模式上運(yùn)行的應(yīng)用程序管理生命周期。

Kubernetes作為平臺即服務(wù)（PaaS）被廣泛采用。然而在早期，Kubernetes的官方文檔提到它是容器即服務(wù)（CaaS）。最近，人們觀察到Kubernetes的采用模式和使用已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了CaaS，因此更新后的文檔稱Kubernetes是下一代PaaS。

Kubernetes是新時代的PaaS，意味著：

• Kubernetes結(jié)合超融合基礎(chǔ)架構(gòu)（HCI）是一種新的私有或混合云替代方案。它讓企業(yè)可以全面控制服務(wù)，并遵從監(jiān)管法規(guī)。
• Kubernetes使企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)單一的抽象和簡化型平臺，以便在混合和多云環(huán)境上操作SRE、DevOps和DevSecOps。

圖3

Kubernetes作為新一代PaaS

混合和多云容器聯(lián)合作為新一代PaaS

四、結(jié)論

大型組織通常不愿意將平臺控制權(quán)交給AWS Lambda、AWS Fargate或Azure Functions等。Kubernetes已成為一種事實(shí)上的選擇，它集兩者之所長：控制性和本地穩(wěn)健性，以及來自聲明式容器化生態(tài)系統(tǒng)的云原生計(jì)算彈性、可擴(kuò)展性和彈性。Kubernetes結(jié)合Helm（IaC）、Grafana（遙測儀表板和警報）以及Prometheus（度量指標(biāo)獲取器）等開源工具，使其成為支持DevOps、對SRE友好的企業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的完美組成部分。

數(shù)據(jù)科學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)企業(yè)在加快采用Kubernetes作為大數(shù)據(jù)處理平臺。最近，機(jī)器學(xué)習(xí)和大數(shù)據(jù)框架正變得容器化，這使得Kubernetes成為底層數(shù)據(jù)集群和建模生態(tài)系統(tǒng)的首選。備受青睞的特性還包括Kubernetes抽象彈性GPU和CPU，以及按需可擴(kuò)展和狀態(tài)性。

Knative之類的Kubernetes抽象框架將Kubernetes帶到了另一個層面。Kubernetes正在成為無服務(wù)器架構(gòu)的新服務(wù)器，而且勢頭正猛。它正在為AWS Fargate和OpenShift提供開源替代方案。Kubernetes已被賦予了多種新的角色，而不僅僅“只是”一種容器編排工具。

原文鏈接：https://dzone.com/articles/kubernetes-beyond-container-orchestration