摘要：同時(shí)該版本在安全性和等關(guān)鍵功能上作出了改進(jìn)年月日，發(fā)布。盡管谷歌這些年來(lái)是的主要貢獻(xiàn)者，但現(xiàn)在其他技術(shù)人員在這個(gè)項(xiàng)目上的貢獻(xiàn)量已經(jīng)幾乎和谷歌持平了。這些舉動(dòng)都在表明云計(jì)算市場(chǎng)的戰(zhàn)火將繼續(xù)蔓延，已經(jīng)成為兵家必爭(zhēng)之地。年月日，宣布推出。

Kubernetes 在過(guò)去幾年中一直是云計(jì)算領(lǐng)域最著名的開(kāi)源項(xiàng)目之一。

2018 年，Kubernetes 度過(guò)了自己的 4 歲生日。從 2014 年開(kāi)源，到如今成功從 CNCF 孵化，它已成為容器編排的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。雖然 Kubernetes 還很年輕，但它正如初升的朝陽(yáng)，在過(guò)去幾年中一往直前，為組織設(shè)計(jì)和部署應(yīng)用程序帶來(lái)全新定義。本文將回顧 2018 年 Kubernetes 的發(fā)展情況，同時(shí)展望它在 2019 年的前行之路。

分布式計(jì)算的新時(shí)代

當(dāng)容器于 2008 年首次推出時(shí)，虛擬機(jī)（VM）還是云提供商和內(nèi)部數(shù)據(jù)中心尋求優(yōu)化數(shù)據(jù)中心資產(chǎn)的較佳選擇。

在那時(shí)，VM 確實(shí)提供了良好的靈活性，但它也存在一些缺陷，如每個(gè) VM 都需要在整個(gè)層（管理程序）中模擬完全可操作的系統(tǒng)，并大幅占用物理 CPU 資源。即使采用 Intel VT-x 和 AMD-V 等技術(shù)，使用 VM 的性能也遠(yuǎn)不如裸機(jī)運(yùn)行。

在這個(gè)背景下，容器技術(shù)通過(guò)在所有鏡像中共享相同的內(nèi)核來(lái)解決這些缺陷。換句話說(shuō)，來(lái)自不同鏡像的流程可以在同一空間中運(yùn)行，而內(nèi)核負(fù)責(zé)保證它們之間的正確隔離，我們也可以設(shè)置限制鏡像資源利用，對(duì)計(jì)算資源進(jìn)行合理調(diào)配。占用內(nèi)存更少，又不存在硬件仿真層，因此容器一經(jīng)提出就迅速走紅。

但隨著容器廣泛進(jìn)入生產(chǎn)領(lǐng)域，人們很快也意識(shí)到一個(gè)事實(shí)，就是盡管在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上部署容器很容易，但它在高可用性管理、災(zāi)難恢復(fù)和可伸縮性方面仍存在不少問(wèn)題，優(yōu)秀的編排層才是在生產(chǎn)中大規(guī)模部署容器的必要前提。

這些問(wèn)題催生了一種名為容器編排系統(tǒng)的新型軟件，這種軟件也在過(guò)去五年中得到了普及。它們負(fù)責(zé)進(jìn)行集群操作，協(xié)調(diào)調(diào)度、內(nèi)存分配、安全性和網(wǎng)絡(luò)，目的是確保所有鏡像按規(guī)定工作。

經(jīng)過(guò)激烈競(jìng)爭(zhēng)，最后，于 2014 年開(kāi)源的 Kubernetes 力克 Docker Swarm 和 Apache Mesos，成了容器編排領(lǐng)域當(dāng)之無(wú)愧的勝者。它背靠 Google 多年實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了對(duì)即時(shí)部署、彈性伸縮、健康檢查與高可用性（HA）系統(tǒng)的全部覆蓋，能為生產(chǎn)完整生命周期保駕護(hù)航。

Kubernetes 的 2018

自身不斷發(fā)展?

在剛開(kāi)源的前兩年，Kubernetes 只有五個(gè)主要版本。從 2017 年起，它相繼推出 1.6、1.7、1.8、1.9，圍繞穩(wěn)定性、性能和平臺(tái)的 cloud availability 做了改進(jìn)。而在 2018 年，Kubernetes 更進(jìn)一步，又進(jìn)行了 4 次重大更新，在企業(yè)最關(guān)注的安全性和可擴(kuò)展性上做了顯著改善：

2018 年 3 月 27 日，Kubernetes v1.10 發(fā)布。此版本持續(xù)增強(qiáng)了 Kubernetes 的成熟性、可擴(kuò)展性以及可插拔性，并在存儲(chǔ)、安全、網(wǎng)絡(luò)增強(qiáng)了其穩(wěn)定性；

2018 年 6 月 28 日，Kubernetes v1.11 發(fā)布。此版本增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)功能、可擴(kuò)展性與靈活性。Kubernetes 1.11 功能的更新為任何基礎(chǔ)架構(gòu)、云或內(nèi)部部署都能嵌入到 Kubernetes 系統(tǒng)中增添了更多可能性；

2018 年 9 月 28 日，Kubernetes v1.12 發(fā)布。此版本新增了兩個(gè)備受期待的功能，Kubelet TLS Bootstrap 和對(duì) Azure 虛擬機(jī)規(guī)模集支持（并已達(dá)到 GA 階段）。同時(shí)該版本在安全性和 Azure 等關(guān)鍵功能上作出了改進(jìn)；

2018 年 12 月 4 日，Kubernetes v1.13 發(fā)布。此版本是迄今為止發(fā)布時(shí)間最短的版本之一。這一周期的三個(gè)主要特性已逐漸過(guò)渡到 GA。此版本中的顯著特征包括：使用 kubeadm 簡(jiǎn)化集群管理、Container Storage Interface（CSI）、以 CoreDNS 作為默認(rèn) DNS。

功能方面，Kubernetes 在 1.10 版本中對(duì)接了 kubectl 憑證，從此云服務(wù)供應(yīng)商、企業(yè)可以發(fā)布二進(jìn)制插件以處理特定云供應(yīng)商 IAM 服務(wù)的身價(jià)驗(yàn)證，可擴(kuò)展性更強(qiáng)。

在 1.13 版本中，CoreDNS 被聲明為通過(guò)所有規(guī)模/資源使用測(cè)試的默認(rèn)集群 DNS。CoreDNS 解決了 kube-dns 存在的安全性和擴(kuò)展性問(wèn)題，把 Service 放在一個(gè)容器中完成，并用不同插件來(lái)復(fù)制（并增強(qiáng)）kube-dns 功能，為 Kubernetes 在網(wǎng)絡(luò)安全方面的長(zhǎng)期發(fā)展鋪好了路。

社區(qū)日漸繁榮?

CNCF 是一個(gè)隨容器編排和微服務(wù)發(fā)展起來(lái)的新一代基金會(huì)，它的設(shè)立初衷是在開(kāi)源社區(qū)基礎(chǔ)上對(duì)現(xiàn)代分布式系統(tǒng)環(huán)境進(jìn)行不斷優(yōu)化。而在 Google 把 Kubernetes 捐獻(xiàn)給它后，CNCF 就把管理、支持 Kubernetes 推廣發(fā)展作為自己的使命。

2018 年，作為 Kubernetes 最強(qiáng)大的支持者，CNCF 為繁榮社區(qū)做了許多事，其中又以 3 個(gè)孵化項(xiàng)目的成功畢業(yè)更為典型：

2018 年 3 月 7 日，CNCF 宣布 Kubernetes 正式畢業(yè)；

2018 年 8 月 9 日， Prometheus 成為繼 Kubernetes 之后的第二個(gè)畢業(yè)項(xiàng)目；

2018 年 11 月 28 日，CNCF 宣布 Envoy 成功畢業(yè)。

而在不久前剛舉辦的云容器領(lǐng)域較大的峰會(huì)之一 KubeCon + CloudNativeCon North America 2018 上，基金會(huì)宣布接受 etcd 分布式鍵值存儲(chǔ)作為孵化項(xiàng)目，發(fā)揮它在 Kubernetes 集群管理軟件設(shè)計(jì)中的重要作用；2019 年 1 月 24 日，CNCF 宣布 CoreDNS 畢業(yè)，為新一年 Kubernetes 的蓬勃發(fā)展打響第一炮。

在 GitHub 上，由于 Kubernetes 在穩(wěn)定性和成熟性上已經(jīng)上升到一個(gè)新高度，這一年提交數(shù)量有所降低，但 Kubernetes 的代碼行數(shù)還在保持持續(xù)增長(zhǎng)，且已突破 200 萬(wàn)大關(guān)。

盡管谷歌這些年來(lái)是 Kubernetes 的主要貢獻(xiàn)者，但現(xiàn)在其他技術(shù)人員在這個(gè)項(xiàng)目上的貢獻(xiàn)量已經(jīng)幾乎和谷歌持平了。此外，包括 IBM、Microsoft 等主要云提供商在內(nèi)的 600 余個(gè)組織也為社區(qū)發(fā)展提供了的重要支持。在國(guó)內(nèi)，華為、才云等組織和機(jī)構(gòu)的貢獻(xiàn)也名列前茅。

在 Kubernetes 代碼庫(kù)中導(dǎo)出的 API 端點(diǎn)數(shù)量已經(jīng)穩(wěn)定在 16,000，這也從側(cè)面印證了 Kubernetes 的成熟度和復(fù)雜性水平。

企業(yè)踴躍支持?

Kubernetes 所處的時(shí)間點(diǎn)是傳統(tǒng)和現(xiàn)代軟件開(kāi)發(fā)日益高流量的交叉點(diǎn)。根據(jù) CNCF 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2018 年，云原生技術(shù)增長(zhǎng)了 200％，全球有近三分之一的企業(yè)正在運(yùn)營(yíng)多達(dá) 50 個(gè)容器，運(yùn)營(yíng) 50 至 249 個(gè)容器地企業(yè)占比也超過(guò) 25%，有超過(guò) 80％ 的受訪者把 Kubernetes 作為容器管理的推薦。

這些數(shù)據(jù)都在說(shuō)明這樣一個(gè)事實(shí)：誰(shuí)掌握了 Kubernetes，誰(shuí)就能進(jìn)一步擴(kuò)大在云計(jì)算市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，在風(fēng)云詭譎的市場(chǎng)上搶占先機(jī)。結(jié)合這個(gè)背景，2018 年同樣也是谷歌、亞馬遜、微軟等大型云提供商圍繞 Kubernetes 奮勇?tīng)?zhēng)先的一年：

1 月，紅帽收購(gòu) CoreOS，擴(kuò)大其 Kubernetes 和容器的領(lǐng)導(dǎo)地位；

2 月，Pivotal 與 VMware 聯(lián)合開(kāi)發(fā)的企業(yè)級(jí)容器平臺(tái) Pivotal Container Service 1.0（簡(jiǎn)稱 PKS），使運(yùn)營(yíng)商能夠大規(guī)模運(yùn)營(yíng) Kubernetes；

5 月，微軟宣布擴(kuò)大與紅帽的合作關(guān)系，在 Azure 上提供全托管的 OpenShift，使開(kāi)發(fā)人員能夠在 Azure 和本地運(yùn)行基于容器的應(yīng)用程序；

6 月，微軟宣布 Azure Kubernetes 服務(wù)（AKS）可用。 通過(guò) AKS，用戶可以部署和管理他們用于生產(chǎn)的 Kubernetes 應(yīng)用程序；

6 月，亞馬遜 EKS 可用。 Amazon EKS 簡(jiǎn)化了構(gòu)建、保護(hù)、操作和維護(hù) Kubernetes 集群的過(guò)程，對(duì)企業(yè)充分利用基于容器的云計(jì)算優(yōu)勢(shì)進(jìn)行簡(jiǎn)化；

8 月，Google 將 Kubernetes 的云資源控制權(quán)移交給 CNCF 社區(qū)，并且承諾會(huì)在三年內(nèi)提供價(jià)值約 900 萬(wàn)美元的支持；

10 月，IBM 斥資 340 億美元收購(gòu) Red Hat，這是開(kāi)源領(lǐng)域金額較大的一筆收購(gòu)，也標(biāo)志著 IBM 將更強(qiáng)勢(shì)介入云計(jì)算市場(chǎng)，介入 Kubernetes 競(jìng)爭(zhēng)；

11 月，VMware 用 5.5 億美元收購(gòu) Heptio，借 Kubernetes 加強(qiáng)其在云原生態(tài)系統(tǒng)中的角色。

這些舉動(dòng)都在表明云計(jì)算市場(chǎng)的戰(zhàn)火將繼續(xù)蔓延，Kubernetes 已經(jīng)成為兵家必爭(zhēng)之地。而根據(jù)招聘網(wǎng)站 Dice 的報(bào)告，2018 年，Kubernetes 也是更受互聯(lián)網(wǎng)公司青睞的 IT 技能之一，發(fā)展前景不可估量。

Kubernetes 和 AI 的結(jié)合?

這兩年，AI 發(fā)展得如火如荼，越來(lái)越多的企業(yè)正在尋求把它用于降低成本和業(yè)務(wù)創(chuàng)新，同時(shí)結(jié)合大數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)企業(yè)整體的數(shù)字化升級(jí)。但再?gòu)?qiáng)的算法也需強(qiáng)大的架構(gòu)和工程作為支撐。

從開(kāi)發(fā)到測(cè)試再到生產(chǎn)，容器為流程運(yùn)行提供了緊湊的環(huán)境，它們易于擴(kuò)展，能將大型完整應(yīng)用程序分解為有針對(duì)性、易于維護(hù)的微服務(wù)，完美契合 AI 應(yīng)用開(kāi)發(fā)的各個(gè)階段。因此，Kubernetes 和 AI 的結(jié)合也被業(yè)界視為大勢(shì)所趨。

但是，AI 在產(chǎn)品化過(guò)程中仍會(huì)遇到部署復(fù)雜、指令繁冗等種種問(wèn)題。為了解決這些問(wèn)題，智能且易于操作的 Kubeflow 應(yīng)運(yùn)而生。它可以使機(jī)器學(xué)習(xí)的工作負(fù)載分布在多個(gè)節(jié)點(diǎn)上，極大提高開(kāi)發(fā)人員的工作效率，讓 Kubernetes 上的機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)堆棧變得簡(jiǎn)單、快速、可擴(kuò)展。

2018 年 11 月 8 日，Google Cloud 宣布推出 Kubeflow Pipelines。它部分基于并利用來(lái)自 TensorFlow Extended 的庫(kù)，允許開(kāi)發(fā)人員利用該工作并將其投入生產(chǎn)，促進(jìn)了企業(yè)內(nèi)部協(xié)作，并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了訪問(wèn)民主化。

近日，英特爾推出 Kubernetes-Native 深度學(xué)習(xí)平臺(tái) Nauta，這是一個(gè)企業(yè)級(jí)堆棧，適用于需要運(yùn)行 DL 的工作負(fù)載，訓(xùn)練那些將在生產(chǎn)中部署的模型。用戶可以在單個(gè)或多個(gè)工作節(jié)點(diǎn)上使用 Kubernetes 定義，安排容器化深度學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)，并檢查這些實(shí)驗(yàn)的狀態(tài)和結(jié)果。

“Kubeflow 在簡(jiǎn)易化 Kubernetes 上配置和生產(chǎn)化機(jī)器學(xué)習(xí)工作負(fù)載上取得了重大進(jìn)步，我們認(rèn)為這會(huì)極大程度上讓更多企業(yè)接受該平臺(tái)。”?

—— Reza Shafii，CoreOS 產(chǎn)品副總裁

新的一年，Kubernetes 和 AI 在融合之路上還有很長(zhǎng)的一段路需要走，而除了簡(jiǎn)化整個(gè)流程，它們?nèi)詫⒚媾R在帶寬上做出更多突破。

Kubernetes 尚有不足

然而，隨著 Kubernetes 被更廣泛采用，企業(yè)在容器部署中仍面臨挑戰(zhàn)，這涉及從安全性到復(fù)雜性再到可擴(kuò)展性的各個(gè)方面。

可擴(kuò)展性?

可擴(kuò)展性包括兩部分：基礎(chǔ)架構(gòu)的可擴(kuò)展性和 API 的可擴(kuò)展性。

談到它，首先我們要理解一個(gè)概念：微服務(wù)。微服務(wù)是一項(xiàng)在云中部署應(yīng)用和服務(wù)的技術(shù)，它允許公司將其應(yīng)用程序分解為更小的專用代碼包，根據(jù)需要進(jìn)行獨(dú)立調(diào)整和更新。雖然可用性很強(qiáng)，但與之俱來(lái)的是網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性，企業(yè)難以管理用于構(gòu)建應(yīng)用程序的微服務(wù)之間的流量，也難以提高這些應(yīng)用程序執(zhí)行方式的安全性和可視性。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，現(xiàn)在許多供應(yīng)商開(kāi)始紛紛采用谷歌、IBM 和 Lyft 開(kāi)發(fā)的開(kāi)源項(xiàng)目 Istio，以幫助改進(jìn)云原生網(wǎng)絡(luò)。

復(fù)雜性?

近日，Nirmata （一家增強(qiáng)企業(yè) DevOps 能力的容器初創(chuàng)公司）的一項(xiàng)研究顯示，雖然 Kubernetes 未來(lái)可期，但它的復(fù)雜性已經(jīng)成為項(xiàng)目繼續(xù)發(fā)展的一個(gè)不可忽視的障礙。根據(jù)他們的調(diào)查報(bào)告，有超過(guò) 50% 的開(kāi)發(fā)人員表示曾因 Kubernetes 的復(fù)雜操作有過(guò)不同程度的困擾。

對(duì)簡(jiǎn)單小型業(yè)務(wù)來(lái)說(shuō)，Kubernetes 的體量太大了，不如直接用 shell 腳本來(lái)得高效直接。因此如果 Kubernetes 想要取得真正的成功，它還要在輕量級(jí)和化繁為簡(jiǎn)上做出更多努力。

安全性?

同樣的，安全性問(wèn)題也不容小覷。去年，Kubernetes 出現(xiàn)的嚴(yán)重安全漏洞，攻擊者可以利用該漏洞通過(guò) Kubernetes API 服務(wù)器連接到后端服務(wù)器，利用 API 服務(wù)器的 TLS 憑證進(jìn)行身份驗(yàn)證并發(fā)送任意請(qǐng)求，從企業(yè)防火墻內(nèi)破壞應(yīng)用和服務(wù)。

而同樣是 2018 年，包括特斯拉、Weight Watchers 在內(nèi)的多家公司也曾遭受 Kubernetes 環(huán)境的攻擊，原因是他們把 Kubernetes 儀表板打開(kāi)并暴露在互聯(lián)網(wǎng)上。這些事故無(wú)疑會(huì)打擊企業(yè)對(duì) Kubernetes 的信心。

Kubernetes 的安全性問(wèn)題是多維度的。一方面，對(duì)于一個(gè)運(yùn)行在 Kubernetes 上的普通應(yīng)用，真正業(yè)務(wù)代碼只占 0.1%，不同的組件都可能存在不同的安全隱患；另一方面，企業(yè)的廣泛使用和網(wǎng)絡(luò)安全意識(shí)缺失也加劇了問(wèn)題的嚴(yán)重性。

可喜的是，隨著問(wèn)題的暴露，社區(qū)中圍繞 Kubernetes 安全的技術(shù)項(xiàng)目（如 Notary、TUF 以及谷歌 gVisor）在日益增多，開(kāi)發(fā)者們也正積極地針對(duì)漏洞進(jìn)行補(bǔ)丁和建議。

2019 年預(yù)測(cè)

隨著越來(lái)越多的公司將 Kubernetes 視為轉(zhuǎn)向現(xiàn)代化 IT 企業(yè)的路標(biāo)，再結(jié)合 2018 年的發(fā)展情況，新的一年，我們可以對(duì) Kubernetes 有以下展望：

2019 年，Kubernetes 將完成其作為推薦、協(xié)調(diào)的主導(dǎo)地位；

Kubernetes 與大數(shù)據(jù)的結(jié)合將是一種趨勢(shì)；

Kubernetes 快速變化的腳步不會(huì)停滯；

Kubernetes 安全性或?qū)⒊蔀榻裹c(diǎn)；

IT 領(lǐng)導(dǎo)者將對(duì)他們的 Kubernetes 平臺(tái)更加挑剔。

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