隨著 Kubernetes 的不斷演進，2024 年出現(xiàn)了一些趨勢，Kubernetes 工程師應該密切關注。這些趨勢反映了技術、實踐和整體生態(tài)系統(tǒng)的重大變化，提供了未來發(fā)展的見解。

譯自5 Kubernetes Trends You Should Watch in 2024，作者 DavidW (skyDragon)。

1. Kubernetes 中集成人工智能和機器學習

趨勢描述：在 Kubernetes 中集成人工智能（AI）和機器學習（ML）是一種變革性趨勢，它提升了組織部署、管理和擴展復雜工作負載的能力。這種集成在 Kubernetes 的可觀察性、管理和部署 AI/ML 工作負載的領域尤其具有影響力，利用了 Kubernetes 的靈活性和可擴展性。

出現(xiàn)情況：這一趨勢在數(shù)據(jù)驅動決策至關重要的領域越來越明顯，例如金融、醫(yī)療保健和電子商務。這些領域的公司利用 Kubernetes 部署 AI 和 ML 模型，這些模型需要可擴展、具有彈性的基礎設施來處理大量數(shù)據(jù)和密集的計算任務。

使用案例示例：

• 金融服務：銀行和金融科技公司在 Kubernetes 上使用人工智能/機器學習進行欺詐檢測算法，該算法能夠根據(jù)交易量動態(tài)擴展。
• 醫(yī)療保健：醫(yī)療研究機構在 Kubernetes 上部署機器學習模型，以分析大型數(shù)據(jù)集進行藥物發(fā)現(xiàn)和個性化醫(yī)療。
• 電子商務：零售商利用人工智能/機器學習進行個性化推薦，在 Kubernetes 上優(yōu)化實時數(shù)據(jù)處理和洞察生成。

主要工具：

• Kubeflow：一個致力于使機器學習（ML）工作流在 Kubernetes 上部署簡單、可移植和可擴展的開源項目。
• TensorFlow on Kubernetes：TensorFlow 可以部署在 Kubernetes 上，利用編排平臺管理分布式應用程序的能力。
• NVIDIA GPU Operator：自動化管理所有 NVIDIA 軟件組件，以提供支持 GPU 的 Kubernetes 集群。

如何開始采用這一趨勢：

1. 教育團隊：首先對團隊進行 Kubernetes 和特定的人工智能/機器學習工具培訓。
2. 建立 Kubernetes 集群：使用像 Google Kubernetes Engine（GKE）、Amazon EKS 或 Azure AKS 這樣提供托管 Kubernetes 服務的云服務。
3. 部署 Kubeflow 或類似的框架：在集群上安裝 Kubeflow 或其他 ML 框架，以簡化 ML 模型的部署和管理。
4. 嘗試小型項目：開始部署小規(guī)模的人工智能/機器學習項目，以了解復雜性并在擴展之前優(yōu)化工作流程。

對于這一趨勢的預測：

• 增加的采用：隨著人工智能和機器學習成為業(yè)務操作的核心，它們與 Kubernetes 的整合可能會出現(xiàn)顯著增長。
• 工具的演進：預計會開發(fā)更多專業(yè)化的工具和框架，簡化在 Kubernetes 上部署人工智能/機器學習模型的過程，提高可用性和效率。
• 更廣泛的使用案例：除了當前的應用，制造業(yè)、汽車業(yè)和娛樂業(yè)等行業(yè)將出現(xiàn)新的使用案例，這些案例受到人工智能/機器學習與 Kubernetes 整合所提供的能力的推動。

這一趨勢突顯了一個更廣泛的趨勢，即基于云原生技術的更智能、數(shù)據(jù)驅動的應用程序。隨著組織尋求利用數(shù)據(jù)獲取競爭優(yōu)勢，Kubernetes 作為部署和擴展人工智能/機器學習工作負載的平臺的角色將變得更加關鍵。

了解更多資源：

• 有關 Kubeflow，請訪問：https://www.kubeflow.org/
• TensorFlow 在 Kubernetes 上的指南：https://www.tensorflow.org/
• 在 GitHub 上的 NVIDIA GPU Operator：https://github.com/NVIDIA/gpu-operator

2. 云原生基礎設施擴展

趨勢描述：向云原生基礎設施的轉變代表著軟件開發(fā)和部署實踐的重大演變。這一趨勢涉及采用利用云的靈活性、可擴展性和彈性的技術和方法，其中 Kubernetes 在編排容器化應用程序中發(fā)揮著核心作用。云原生方法使組織能夠在現(xiàn)代、動態(tài)的環(huán)境中構建和運行可擴展的應用程序，例如公共、私有和混合云。

出現(xiàn)情況：這一趨勢在不斷增加，跨越各行業(yè)，旨在提高敏捷性、效率和創(chuàng)新能力。它受到迅速適應市場變化、提高部署頻率、實現(xiàn)更好的可擴展性和容錯能力的需求驅動。金融服務、醫(yī)療保健、零售和技術行業(yè)顯著領先于采用云原生實踐，以實現(xiàn)其運營和客戶體驗目標。

使用案例示例：

• 電子商務平臺的自動擴展：零售商利用 Kubernetes 根據(jù)客戶需求自動擴展其在線平臺，確保在高峰時段保持高可用性。
• 金融服務中的微服務架構：銀行和金融科技公司采用由 Kubernetes 管理的微服務架構，以實現(xiàn)快速創(chuàng)新和更新服務。
• 醫(yī)療保健數(shù)據(jù)處理：醫(yī)療機構利用云原生解決方案處理和分析大型數(shù)據(jù)集，通過更快的洞察力提高患者護理水平。

主要工具：

• Kubernetes：容器編排的事實標準，使得微服務和云原生應用程序的管理成為可能。
• Istio：提供安全、簡便的服務網(wǎng)格，用于管理微服務之間的網(wǎng)絡通信。
• Prometheus 和 Grafana：用于監(jiān)控和可視化 Kubernetes 集群和應用程序的指標。

如何開始采用這一趨勢：

1. 評估當前基礎設施：了解現(xiàn)有設置的局限性，確定可以從云原生實踐中獲益的領域。
2. 建立云原生技能：為團隊投資 Kubernetes、容器、微服務和其他云原生技術的培訓。
3. 從小處開始：從一個試點項目開始，以獲得實踐經(jīng)驗，并了解過渡到云原生架構的影響。
4. 擁抱 DevOps 實踐：采用 DevOps 方法論，改善開發(fā)和運維團隊之間的協(xié)作，簡化工作流程，并提高部署速度。

對于這一趨勢的預測：

• 廣泛采用：云原生基礎設施將成為標準，越來越多的組織將傳統(tǒng)系統(tǒng)轉移到云原生平臺。
• 增強工具和平臺：預計會進一步開發(fā)簡化云原生技術采用和管理的工具和平臺。
• 專注于安全性：隨著云原生采用的增長，針對云原生環(huán)境的安全實踐和工具將變得越來越重要。

在線學習更多資源：

• Kubernetes 官方文檔：https://kubernetes.io/docs/
• Cloud Native Computing Foundation (CNCF)：https://www.cncf.io/
• Istio 文檔：https://istio.io/latest/docs/

向云原生基礎設施的轉變不僅僅是一次技術升級；它代表著組織在構建、部署和管理應用程序方面的根本轉變。通過擁抱這一趨勢，公司可以開啟新的敏捷性、彈性和可擴展性水平，使自己能夠在數(shù)字時代蓬勃發(fā)展。

3. Kubernetes 中的平臺工程和開發(fā)者體驗

趨勢描述：在 Kubernetes 生態(tài)系統(tǒng)中，將重點放在平臺工程和增強開發(fā)者體驗上，標志著向創(chuàng)建更加友好的開發(fā)環(huán)境邁出了重要的一步。這一趨勢涉及開發(fā)抽象 Kubernetes 復雜性的平臺，提供更簡單的界面和工具，以簡化應用程序的部署、管理和擴展。其目標是使開發(fā)人員能夠專注于編寫代碼，而不需要成為 Kubernetes 專家。

出現(xiàn)情況：隨著 Kubernetes 的普及，人們越來越認識到需要改善開發(fā)者體驗，以跟上對更快開發(fā)周期和更復雜部署的需求。技術創(chuàng)業(yè)公司、SaaS 提供商和電子商務等具有快速開發(fā)周期的行業(yè)正在引領采用平臺工程原則，以增強生產(chǎn)力并縮短上市時間。

使用案例示例：

• 內(nèi)部開發(fā)者平臺（IDPs）：公司建立 IDPs 為其開發(fā)人員提供自助門戶，用于部署和管理應用程序，顯著減少運營開銷。
• 自動化 CI/CD 流水線：將 Kubernetes 與 CI/CD 工具集成，自動化構建、測試和部署流程，使開發(fā)人員更輕松、更快速地交付代碼變更。
• 服務網(wǎng)格實現(xiàn)：采用像 Istio 或 Linkerd 這樣的服務網(wǎng)格，簡化服務間通信，提供流量管理、安全性和可觀察性等開箱即用的功能。

突出工具：

• Backstage：一個用于構建開發(fā)者門戶的開放平臺，使開發(fā)人員更輕松地訪問基礎架構服務、文檔和工具。
• Terraform：HashiCorp 推出的基礎架構即代碼軟件，可以在代碼中定義云資源，以自動化設置和擴展 Kubernetes 集群。
• Argo CD：用于 Kubernetes 的聲明式、GitOps 連續(xù)交付工具，簡化應用程序部署和生命周期管理。

如何開始采用這一趨勢：

1. 評估您的開發(fā)生命周期：識別痛點和可以優(yōu)化開發(fā)人員工作流的領域。
2. 投資培訓：為團隊提供資源和培訓，學習新工具和實踐，改善開發(fā)者體驗。
3. 實施內(nèi)部開發(fā)者平臺：開始建立或采用一個集中訪問開發(fā)、部署和運營工具的 IDP。
4. 迭代和收集反饋：通過收集開發(fā)者反饋并根據(jù)他們的需求進行調整，持續(xù)改進您的平臺。

對于這一趨勢的預測：

• IDP 的廣泛采用：隨著公司尋求簡化其開發(fā)流程，內(nèi)部開發(fā)者平臺的使用將變得更加普遍。
• 更加注重開發(fā)者自治：工具和平臺將發(fā)展，為開發(fā)人員提供更大的部署和管理應用程序的自主權。
• 平臺工程角色的增長：對于專注于構建和維護這些以開發(fā)者為中心的平臺的平臺工程師的需求預計將增加。

在線學習更多資源：

• Backstage 文檔：https://backstage.io/docs
• Terraform Kubernetes 提供程序：https://www.terraform.io/docs/providers/kubernetes/index.html
• Argo CD 用戶指南：https://argo-cd.readthedocs.io/en/stable/

通過優(yōu)先考慮平臺工程和開發(fā)者體驗，組織可以創(chuàng)建更高效、愉快和富有成效的開發(fā)環(huán)境。這不僅加快了創(chuàng)新和部署周期，還有助于在競爭日益激烈的環(huán)境中吸引和留住頂級開發(fā)人才。

4. Kubernetes 中的成本管理和效率

趨勢描述：在經(jīng)濟不確定性和云原生生態(tài)系統(tǒng)日益復雜的背景下，成本管理和運營效率已成為利用 Kubernetes 的組織關注的關鍵問題。該趨勢側重于優(yōu)化資源使用、減少浪費，并實施成本效益的策略，而不損害性能或可擴展性。

出現(xiàn)情況：這一趨勢在大規(guī)模 Kubernetes 部署的行業(yè)尤為突出，如金融服務、電子商務和科技領域。這些行業(yè)面臨著保持快速創(chuàng)新周期和管理不斷上升的云成本的雙重挑戰(zhàn)，這推動了對更復雜的成本管理解決方案的需求。

應用案例：

• 金融領域：銀行和金融科技公司實施精細化的成本監(jiān)控和分配策略，將 Kubernetes 的成本準確分配給特定的產(chǎn)品或服務，從而實現(xiàn)更精確的預算編制和成本優(yōu)化。
• 電子商務平臺：電子商務企業(yè)利用 Kubernetes 在需求激增時（如節(jié)假日銷售）自動擴展資源，確保在非高峰時段縮減資源以實現(xiàn)成本效益。
• 軟件即服務提供商：軟件即服務（SaaS）平臺利用 Kubernetes 的多租戶和資源隔離能力來優(yōu)化基礎設施成本，同時服務不斷增長的客戶群體。

重要工具：

• Kubecost：為 Kubernetes 提供實時成本可見性和洞察力，幫助團隊監(jiān)控和優(yōu)化其支出。
• Prometheus 和 Grafana：可以配置的開源工具，用于監(jiān)控 Kubernetes 集群的資源使用情況，提供潛在的成本優(yōu)化方面的見解。
• 云服務提供商工具：AWS Cost Explorer、Azure Cost Management + 計費和 Google Cloud 的 Cost Management 工具提供了用于跟蹤和優(yōu)化云支出的本地化解決方案。

如何開始采用這一趨勢：

1. 實施監(jiān)控和成本分析工具：部署諸如 Kubecost 等工具，或使用云服務提供商的本地工具，以了解資源在 Kubernetes 集群內(nèi)的消耗情況。
2. 采用 FinOps 方法：將財務運營（FinOps）實踐融入到云管理策略中，以不斷優(yōu)化與業(yè)務價值一致的云成本。
3. 優(yōu)化集群規(guī)模和自動縮放：定期審查和調整 Kubernetes 集群和自動縮放設置，以確保不過度配置資源。
4. 教育團隊關于成本意識：培養(yǎng)成本意識和責任心的文化，鼓勵開發(fā)人員和運維團隊在日常活動中考慮成本影響。

對于這一趨勢的預測：

• 成本管理工具的廣泛采用：隨著 Kubernetes 環(huán)境規(guī)模和復雜性的增長，預計專門的成本管理和優(yōu)化工具的采用將增加。
• 與云 FinOps 的更緊密整合：組織將越來越多地將 Kubernetes 成本管理策略與更廣泛的 FinOps 實踐結合起來，以更緊密地與業(yè)務結果保持一致的云支出。
• 成本優(yōu)化技術的創(chuàng)新：預計會出現(xiàn)新的技術和方法，重點是基于人工智能和機器學習的優(yōu)化、更精細的成本跟蹤以及自動化的節(jié)省成本建議。

在線學習資源：

• Kubecost 文檔：https://kubecost.com/
• Prometheus：https://prometheus.io/
• Grafana：https://grafana.com/

在 Kubernetes 中進行高效的成本管理不僅僅是降低開支，更重要的是最大限度地發(fā)揮云原生投資所帶來的價值。通過采用這些實踐和工具，組織可以確保其 Kubernetes 部署既強大又具有成本效益，支持可持續(xù)增長和創(chuàng)新。

5. Kubernetes 中 WebAssembly（WASM）的采用

趨勢描述：Kubernetes 生態(tài)系統(tǒng)中對 WebAssembly（WASM）越來越感興趣是一個重要的趨勢，它正在重塑應用程序的構建和部署方式。WebAssembly 提供了一種可執(zhí)行程序的便攜式二進制代碼格式，使開發(fā)人員能夠以接近本機速度運行客戶端和服務器端應用程序。它與 Kubernetes 的集成促進了輕量級、高性能和安全微服務的開發(fā)。

出現(xiàn)情況：隨著組織尋找更有效的方式在不同的計算環(huán)境中構建和擴展應用程序，這一趨勢正在獲得動力。在 Kubernetes 中領先采用 WASM 的行業(yè)包括技術、游戲和金融服務，其中 WASM 的性能和安全優(yōu)勢尤為重要。

使用案例示例：

• 邊緣計算：在對低延遲和高效資源利用至關重要的場景下，例如物聯(lián)網(wǎng)和移動應用程序中，可以使用 Kubernetes 上的 WASM 部署輕量、快速執(zhí)行的應用程序，將其部署在邊緣附近。
• 微服務架構：組織正在利用 WASM 構建安全、隔離且易于擴展的微服務，增強其云原生應用程序的整體敏捷性和彈性。
• 數(shù)據(jù)處理：對于數(shù)據(jù)密集型應用程序，例如分析平臺，WASM 可以通過最小化與傳統(tǒng)虛擬機或容器通常相關的開銷，實現(xiàn)對大型數(shù)據(jù)集的高效處理。

主要工具：

• Krustlet：用 Rust 編寫的 Kubernetes Kubelet，用于在 Kubernetes 上原生運行 WASM 工作負載。
• WasmEdge：高性能、輕量級且可擴展的 WebAssembly 運行時，支持在 Kubernetes 集群中運行微服務。
• Envoy 代理：通過對 WASM 的支持，Envoy 可以動態(tài)加載 WASM 模塊，用于在服務網(wǎng)格內(nèi)自定義過濾和操作 HTTP 請求/響應。

如何開始采用這一趨勢：

1. 使團隊熟悉 WASM：從向開發(fā)團隊介紹 WebAssembly 及其在 Kubernetes 環(huán)境中潛在應用開始。
2. 在開發(fā)中嘗試 WASM：首先將 WASM 模塊集成到應用程序的非關鍵部分，以了解其影響和好處。
3. 利用 WASM 友好的工具：將諸如 Krustlet 和 WasmEdge 等工具納入您的 Kubernetes 集群中，以促進 WASM 工作負載的部署和管理。
4. 監(jiān)控和優(yōu)化：持續(xù)監(jiān)控 WASM 工作負載的性能和安全性，根據(jù)需要進行調整，優(yōu)化資源使用和應用程序響應性。

對趨勢的預測：

• 跨行業(yè)廣泛采用：隨著對 WASM 好處的認識越來越廣泛，預計其采用將擴展到當前行業(yè)之外，成為云原生應用程序開發(fā)的標準實踐。
• 增強的工具和生態(tài)系統(tǒng)：圍繞 WASM 和 Kubernetes 的工具將繼續(xù)發(fā)展，為開發(fā)人員提供更大的支持，并簡化 WASM 工作負載的部署和管理。
• 安全性和性能方面的創(chuàng)新：WASM 的持續(xù)進展將集中在提高安全隔離和執(zhí)行效率方面，使其成為高性能、安全應用程序的更具吸引力的選擇。

在線學習資源：

• Krustlet 文檔：https://krustlet.dev/
• WasmEdge：https://wasmedge.org/
• Envoy Proxy WASM 文檔：https://www.envoyproxy.io/docs/envoy/latest/start/sandboxes/wasm

WebAssembly 與 Kubernetes 的整合將為構建和部署應用程序開啟新的可能性，將 WASM 的可移植性和安全性與 Kubernetes 的編排能力結合起來。這一趨勢代表了云原生應用程序開發(fā)的前進性飛躍，承諾提供更高效、安全和可擴展的解決方案。

這些趨勢不僅表明了 Kubernetes 發(fā)展的當前方向，還展示了云原生技術的未來。通過保持信息的更新和靈活性，Kubernetes 工程師可以利用這些趨勢推動項目和組織的創(chuàng)新和效率。