2024年你应该关注的五个Kubernetes趋势

随着 Kubernetes 的不断演进，2024 年出现了一些趋势，Kubernetes 工程师应该密切关注。这些趋势反映了技术、实践和整体生态系统的重大变化，提供了未来发展的见解。

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

1. Kubernetes 中集成人工智能和机器学习

趋势描述：在 Kubernetes 中集成人工智能（AI）和机器学习（ML）是一种变革性趋势，它提升了组织部署、管理和扩展复杂工作负载的能力。这种集成在 Kubernetes 的可观察性、管理和部署 AI/ML 工作负载的领域尤其具有影响力，利用了 Kubernetes 的灵活性和可扩展性。

出现情况：这一趋势在数据驱动决策至关重要的领域越来越明显，例如金融、医疗保健和电子商务。这些领域的公司利用 Kubernetes 部署 AI 和 ML 模型，这些模型需要可扩展、具有弹性的基础设施来处理大量数据和密集的计算任务。

使用案例示例：

• 金融服务：银行和金融科技公司在 Kubernetes 上使用人工智能/机器学习进行欺诈检测算法，该算法能够根据交易量动态扩展。
• 医疗保健：医疗研究机构在 Kubernetes 上部署机器学习模型，以分析大型数据集进行药物发现和个性化医疗。
• 电子商务：零售商利用人工智能/机器学习进行个性化推荐，在 Kubernetes 上优化实时数据处理和洞察生成。

主要工具：

• Kubeflow：一个致力于使机器学习（ML）工作流在 Kubernetes 上部署简单、可移植和可扩展的开源项目。
• TensorFlow on Kubernetes：TensorFlow 可以部署在 Kubernetes 上，利用编排平台管理分布式应用程序的能力。
• NVIDIA GPU Operator：自动化管理所有 NVIDIA 软件组件，以提供支持 GPU 的 Kubernetes 集群。

如何开始采用这一趋势：

1. 教育团队：首先对团队进行 Kubernetes 和特定的人工智能/机器学习工具培训。
2. 建立 Kubernetes 集群：使用像 Google Kubernetes Engine（GKE）、Amazon EKS 或 Azure AKS 这样提供托管 Kubernetes 服务的云服务。
3. 部署 Kubeflow 或类似的框架：在集群上安装 Kubeflow 或其他 ML 框架，以简化 ML 模型的部署和管理。
4. 尝试小型项目：开始部署小规模的人工智能/机器学习项目，以了解复杂性并在扩展之前优化工作流程。

对于这一趋势的预测：

• 增加的采用：随着人工智能和机器学习成为业务操作的核心，它们与 Kubernetes 的整合可能会出现显著增长。
• 工具的演进：预计会开发更多专业化的工具和框架，简化在 Kubernetes 上部署人工智能/机器学习模型的过程，提高可用性和效率。
• 更广泛的使用案例：除了当前的应用，制造业、汽车业和娱乐业等行业将出现新的使用案例，这些案例受到人工智能/机器学习与 Kubernetes 整合所提供的能力的推动。

这一趋势突显了一个更广泛的趋势，即基于云原生技术的更智能、数据驱动的应用程序。随着组织寻求利用数据获取竞争优势，Kubernetes 作为部署和扩展人工智能/机器学习工作负载的平台的角色将变得更加关键。

了解更多资源：

• 有关 Kubeflow，请访问：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. 云原生基础设施扩展

趋势描述：向云原生基础设施的转变代表着软件开发和部署实践的重大演变。这一趋势涉及采用利用云的灵活性、可扩展性和弹性的技术和方法，其中 Kubernetes 在编排容器化应用程序中发挥着核心作用。云原生方法使组织能够在现代、动态的环境中构建和运行可扩展的应用程序，例如公共、私有和混合云。

出现情况：这一趋势在不断增加，跨越各行业，旨在提高敏捷性、效率和创新能力。它受到迅速适应市场变化、提高部署频率、实现更好的可扩展性和容错能力的需求驱动。金融服务、医疗保健、零售和技术行业显著领先于采用云原生实践，以实现其运营和客户体验目标。

使用案例示例：

• 电子商务平台的自动扩展：零售商利用 Kubernetes 根据客户需求自动扩展其在线平台，确保在高峰时段保持高可用性。
• 金融服务中的微服务架构：银行和金融科技公司采用由 Kubernetes 管理的微服务架构，以实现快速创新和更新服务。
• 医疗保健数据处理：医疗机构利用云原生解决方案处理和分析大型数据集，通过更快的洞察力提高患者护理水平。

主要工具：

• Kubernetes：容器编排的事实标准，使得微服务和云原生应用程序的管理成为可能。
• Istio：提供安全、简便的服务网格，用于管理微服务之间的网络通信。
• Prometheus 和 Grafana：用于监控和可视化 Kubernetes 集群和应用程序的指标。

如何开始采用这一趋势：

1. 评估当前基础设施：了解现有设置的局限性，确定可以从云原生实践中获益的领域。
2. 建立云原生技能：为团队投资 Kubernetes、容器、微服务和其他云原生技术的培训。
3. 从小处开始：从一个试点项目开始，以获得实践经验，并了解过渡到云原生架构的影响。
4. 拥抱 DevOps 实践：采用 DevOps 方法论，改善开发和运维团队之间的协作，简化工作流程，并提高部署速度。

对于这一趋势的预测：

• 广泛采用：云原生基础设施将成为标准，越来越多的组织将传统系统转移到云原生平台。
• 增强工具和平台：预计会进一步开发简化云原生技术采用和管理的工具和平台。
• 专注于安全性：随着云原生采用的增长，针对云原生环境的安全实践和工具将变得越来越重要。

在线学习更多资源：

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

向云原生基础设施的转变不仅仅是一次技术升级；它代表着组织在构建、部署和管理应用程序方面的根本转变。通过拥抱这一趋势，公司可以开启新的敏捷性、弹性和可扩展性水平，使自己能够在数字时代蓬勃发展。

3. Kubernetes 中的平台工程和开发者体验

趋势描述：在 Kubernetes 生态系统中，将重点放在平台工程和增强开发者体验上，标志着向创建更加友好的开发环境迈出了重要的一步。这一趋势涉及开发抽象 Kubernetes 复杂性的平台，提供更简单的界面和工具，以简化应用程序的部署、管理和扩展。其目标是使开发人员能够专注于编写代码，而不需要成为 Kubernetes 专家。

出现情况：随着 Kubernetes 的普及，人们越来越认识到需要改善开发者体验，以跟上对更快开发周期和更复杂部署的需求。技术创业公司、SaaS 提供商和电子商务等具有快速开发周期的行业正在引领采用平台工程原则，以增强生产力并缩短上市时间。

使用案例示例：

• 内部开发者平台（IDPs）：公司建立 IDPs 为其开发人员提供自助门户，用于部署和管理应用程序，显著减少运营开销。
• 自动化 CI/CD 流水线：将 Kubernetes 与 CI/CD 工具集成，自动化构建、测试和部署流程，使开发人员更轻松、更快速地交付代码变更。
• 服务网格实现：采用像 Istio 或 Linkerd 这样的服务网格，简化服务间通信，提供流量管理、安全性和可观察性等开箱即用的功能。

突出工具：

• Backstage：一个用于构建开发者门户的开放平台，使开发人员更轻松地访问基础架构服务、文档和工具。
• Terraform：HashiCorp 推出的基础架构即代码软件，可以在代码中定义云资源，以自动化设置和扩展 Kubernetes 集群。
• Argo CD：用于 Kubernetes 的声明式、GitOps 连续交付工具，简化应用程序部署和生命周期管理。

如何开始采用这一趋势：

1. 评估您的开发生命周期：识别痛点和可以优化开发人员工作流的领域。
2. 投资培训：为团队提供资源和培训，学习新工具和实践，改善开发者体验。
3. 实施内部开发者平台：开始建立或采用一个集中访问开发、部署和运营工具的 IDP。
4. 迭代和收集反馈：通过收集开发者反馈并根据他们的需求进行调整，持续改进您的平台。

对于这一趋势的预测：

• IDP 的广泛采用：随着公司寻求简化其开发流程，内部开发者平台的使用将变得更加普遍。
• 更加注重开发者自治：工具和平台将发展，为开发人员提供更大的部署和管理应用程序的自主权。
• 平台工程角色的增长：对于专注于构建和维护这些以开发者为中心的平台的平台工程师的需求预计将增加。

在线学习更多资源：

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

通过优先考虑平台工程和开发者体验，组织可以创建更高效、愉快和富有成效的开发环境。这不仅加快了创新和部署周期，还有助于在竞争日益激烈的环境中吸引和留住顶级开发人才。

4. Kubernetes 中的成本管理和效率

趋势描述：在经济不确定性和云原生生态系统日益复杂的背景下，成本管理和运营效率已成为利用 Kubernetes 的组织关注的关键问题。该趋势侧重于优化资源使用、减少浪费，并实施成本效益的策略，而不损害性能或可扩展性。

出现情况：这一趋势在大规模 Kubernetes 部署的行业尤为突出，如金融服务、电子商务和科技领域。这些行业面临着保持快速创新周期和管理不断上升的云成本的双重挑战，这推动了对更复杂的成本管理解决方案的需求。

应用案例：

• 金融领域：银行和金融科技公司实施精细化的成本监控和分配策略，将 Kubernetes 的成本准确分配给特定的产品或服务，从而实现更精确的预算编制和成本优化。
• 电子商务平台：电子商务企业利用 Kubernetes 在需求激增时（如节假日销售）自动扩展资源，确保在非高峰时段缩减资源以实现成本效益。
• 软件即服务提供商：软件即服务（SaaS）平台利用 Kubernetes 的多租户和资源隔离能力来优化基础设施成本，同时服务不断增长的客户群体。

重要工具：

• Kubecost：为 Kubernetes 提供实时成本可见性和洞察力，帮助团队监控和优化其支出。
• Prometheus 和 Grafana：可以配置的开源工具，用于监控 Kubernetes 集群的资源使用情况，提供潜在的成本优化方面的见解。
• 云服务提供商工具：AWS Cost Explorer、Azure Cost Management + 计费和 Google Cloud 的 Cost Management 工具提供了用于跟踪和优化云支出的本地化解决方案。

如何开始采用这一趋势：

1. 实施监控和成本分析工具：部署诸如 Kubecost 等工具，或使用云服务提供商的本地工具，以了解资源在 Kubernetes 集群内的消耗情况。
2. 采用 FinOps 方法：将财务运营（FinOps）实践融入到云管理策略中，以不断优化与业务价值一致的云成本。
3. 优化集群规模和自动缩放：定期审查和调整 Kubernetes 集群和自动缩放设置，以确保不过度配置资源。
4. 教育团队关于成本意识：培养成本意识和责任心的文化，鼓励开发人员和运维团队在日常活动中考虑成本影响。

对于这一趋势的预测：

• 成本管理工具的广泛采用：随着 Kubernetes 环境规模和复杂性的增长，预计专门的成本管理和优化工具的采用将增加。
• 与云 FinOps 的更紧密整合：组织将越来越多地将 Kubernetes 成本管理策略与更广泛的 FinOps 实践结合起来，以更紧密地与业务结果保持一致的云支出。
• 成本优化技术的创新：预计会出现新的技术和方法，重点是基于人工智能和机器学习的优化、更精细的成本跟踪以及自动化的节省成本建议。

在线学习资源：

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

在 Kubernetes 中进行高效的成本管理不仅仅是降低开支，更重要的是最大限度地发挥云原生投资所带来的价值。通过采用这些实践和工具，组织可以确保其 Kubernetes 部署既强大又具有成本效益，支持可持续增长和创新。

5. Kubernetes 中 WebAssembly（WASM）的采用

趋势描述：Kubernetes 生态系统中对 WebAssembly（WASM）越来越感兴趣是一个重要的趋势，它正在重塑应用程序的构建和部署方式。WebAssembly 提供了一种可执行程序的便携式二进制代码格式，使开发人员能够以接近本机速度运行客户端和服务器端应用程序。它与 Kubernetes 的集成促进了轻量级、高性能和安全微服务的开发。

出现情况：随着组织寻找更有效的方式在不同的计算环境中构建和扩展应用程序，这一趋势正在获得动力。在 Kubernetes 中领先采用 WASM 的行业包括技术、游戏和金融服务，其中 WASM 的性能和安全优势尤为重要。

使用案例示例：

• 边缘计算：在对低延迟和高效资源利用至关重要的场景下，例如物联网和移动应用程序中，可以使用 Kubernetes 上的 WASM 部署轻量、快速执行的应用程序，将其部署在边缘附近。
• 微服务架构：组织正在利用 WASM 构建安全、隔离且易于扩展的微服务，增强其云原生应用程序的整体敏捷性和弹性。
• 数据处理：对于数据密集型应用程序，例如分析平台，WASM 可以通过最小化与传统虚拟机或容器通常相关的开销，实现对大型数据集的高效处理。

主要工具：

• Krustlet：用 Rust 编写的 Kubernetes Kubelet，用于在 Kubernetes 上原生运行 WASM 工作负载。
• WasmEdge：高性能、轻量级且可扩展的 WebAssembly 运行时，支持在 Kubernetes 集群中运行微服务。
• Envoy 代理：通过对 WASM 的支持，Envoy 可以动态加载 WASM 模块，用于在服务网格内自定义过滤和操作 HTTP 请求/响应。

如何开始采用这一趋势：

1. 使团队熟悉 WASM：从向开发团队介绍 WebAssembly 及其在 Kubernetes 环境中潜在应用开始。
2. 在开发中尝试 WASM：首先将 WASM 模块集成到应用程序的非关键部分，以了解其影响和好处。
3. 利用 WASM 友好的工具：将诸如 Krustlet 和 WasmEdge 等工具纳入您的 Kubernetes 集群中，以促进 WASM 工作负载的部署和管理。
4. 监控和优化：持续监控 WASM 工作负载的性能和安全性，根据需要进行调整，优化资源使用和应用程序响应性。

对趋势的预测：

• 跨行业广泛采用：随着对 WASM 好处的认识越来越广泛，预计其采用将扩展到当前行业之外，成为云原生应用程序开发的标准实践。
• 增强的工具和生态系统：围绕 WASM 和 Kubernetes 的工具将继续发展，为开发人员提供更大的支持，并简化 WASM 工作负载的部署和管理。
• 安全性和性能方面的创新：WASM 的持续进展将集中在提高安全隔离和执行效率方面，使其成为高性能、安全应用程序的更具吸引力的选择。

在线学习资源：

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

WebAssembly 与 Kubernetes 的整合将为构建和部署应用程序开启新的可能性，将 WASM 的可移植性和安全性与 Kubernetes 的编排能力结合起来。这一趋势代表了云原生应用程序开发的前进性飞跃，承诺提供更高效、安全和可扩展的解决方案。

这些趋势不仅表明了 Kubernetes 发展的当前方向，还展示了云原生技术的未来。通过保持信息的更新和灵活性，Kubernetes 工程师可以利用这些趋势推动项目和组织的创新和效率。