Десятилетие совершенства: путь, влияние и будущее Kubernetes
Изучите путь Kubernetes за последние 10 лет, его влияние на SDLC и разработчиков, а также тенденции и инновации, которые будут определять его следующее десятилетие.
Десять лет назад Google представил Kubernetes, чтобы упростить управление контейнерными приложениями. С тех пор это коренным образом изменило ландшафт разработки и эксплуатации программного обеспечения. Сегодня Kubernetes претерпел множество усовершенствований и интеграций, став фактическим стандартом оркестрации контейнеров.
В этой статье рассматривается путь Kubernetes за последние 10 лет, его влияние на жизненный цикл разработки программного обеспечения (SDLC) и разработчиков, а также тенденции и инновации, которые будут определять его следующее десятилетие.
Начало Kubernetes — сближение технологий
Идеи, лежащие в основе Kubernetes, возникли задолго до первого коммита или даже первого прототипа. ( что произошло в 2013 году ). В начале 2000-х годов закон Мура хорошо действовал. Вычислительного оборудования становилось все больше и больше. мощный и невероятно быстрый. Соответственно, заявок становилось все больше и больше. сложный. Такое сочетание коммерциализации аппаратного обеспечения и сложности приложений указывало на необходимость для дальнейшего отделения программного обеспечения от аппаратного обеспечения, и начали появляться решения.
Как и многие компании того времени, Google быстро масштабировалась, и ее инженеры были заинтересованы в идея создания своеобразной изоляции в ядре Linux. Инженер Google Рохит Сет описал концепция в электронном письме в 2006 году :
Мы используем термин «контейнер» для обозначения структуры, по которой мы отслеживаем и взимаем плату за использование системные ресурсы, такие как память, задачи и т. д. для рабочей нагрузки.
В марте 2013 года состоялся 5-минутный молниеносный доклад под названием «Будущее контейнеров Linux», представленное Соломоном Хайксом на PyCon , представил предстоящий инструмент с открытым исходным кодом под названием «Docker» для создания и использования Linux. Контейнеры. Docker представил контейнерам Linux такой уровень удобства использования, который сделал их доступными для больше пользователей, чем когда-либо прежде, а также популярность Docker и, следовательно, контейнеров Linux, взлетел до небес. Благодаря Docker, который делает абстракцию контейнеров Linux доступной для всех, запуск приложения гораздо более переносимыми и воспроизводимыми способами внезапно стали возможны, но вопрос о масштаб остался.
Система Google Borg для управления оркестровкой приложений в большом масштабе использовала контейнеры Linux в качестве они были разработаны в середине 2000-х годов. С тех пор компания также начала работу над новым версия системы под названием «Омега». Инженеры Google, знакомые с Боргами и Омегой системы увидели популярность контейнеризации, вызванную Docker. Они признали не только необходимость для системы оркестровки контейнеров с открытым исходным кодом, но ее «неизбежность», как описал Брендан Горит этот пост в блоге . Осознание этого осенью 2013 года вдохновило небольшую команду начать работу над проектом, который позже станет Kubernetes . В эту команду входили Джо Беда, Брендан Бернс, Крейг Маклаки, Вилле Айкас, Тим Хокин, Дон Чен, Брайан Грант и Дэниел Смит.
Кубернетес сегодня
С первых дней существования проекта наблюдался огромный рост технических возможностей, использования и вклад. Проект по-прежнему активно работает над улучшением и улучшением обслуживания своих пользователей.
В предстоящем выпуске 1.31 проект отметит кульминацию важного долгосрочного события. проект: удаление внутреннего кода облачного провайдера. В этом крупнейшая миграция в истории Kubernetes , было удалено примерно 1,5 миллиона строк кода, что уменьшило двоичные размеры основных компонентов. примерно на 40%. В первые дни проекта было ясно, что расширяемость будет ключом к успеху. успех. Однако не всегда было ясно, как добиться такой расширяемости. Эта миграция удаляет различные возможности, специфичные для конкретного поставщика, из основного кода Kubernetes. база. Возможности, специфичные для конкретного поставщика, теперь могут быть лучше реализованы с помощью других подключаемых расширяемых возможностей. особенности или закономерности, такие как Пользовательские определения ресурсов (CRD) или стандарты API, такие как Gateway API . Kubernetes также сталкивается с новыми проблемами при обслуживании своей обширной базы пользователей, и сообщество адаптируется к ним. соответственно. Одним из примеров этого является миграция хостинга изображений на новый хостинг, принадлежащий сообществу. реестр.k8s.io. Выходная полоса пропускания и стоимость предоставления пользователю предварительно скомпилированных двоичных изображений. потребление стало огромным. Это новое изменение реестра позволяет сообществу продолжать предоставляя эти удобные изображения более экономичными и эффективными способами. Обязательно проверьте из сообщение в блоге и обновите любую автоматизацию, используя реестр.k8s.io!
Эволюция Кубернетеса
Kubernetes, часто называемый K8s, был Первый коммит опубликован на GitHub 6 июня 2014 года. Примерно год спустя, 21 июля 2015 года, был выпущен Kubernetes V1, включающий 14 000 коммитов от 400 участников . Одновременно Linux Foundation объявил о создании Cloud Native Computing Foundation (CNCF) для продвижения новейших технологий для создания облачных приложений и сервисов. После этого Google передал Kubernetes в дар CNCF, что стало важной вехой в его развитии.
Kubernetes удовлетворяет острую потребность индустрии программного обеспечения: управление жизненным циклом контейнерных приложений. До появления Kubernetes разработчики боролись с оркестровкой контейнеров, что приводило к неэффективности и сложности процессов развертывания. Kubernetes предоставил расширенные функции управления контейнерами и быстро завоевал популярность благодаря своим надежным возможностям автоматизации развертывания, масштабирования и эксплуатации контейнеров.
Хотя ранние версии Kubernetes представляли основу для оркестровки контейнеров, с тех пор проект претерпел значительные улучшения. В крупных обновлениях представлены сложные функции, такие как StatefulSets для управления приложениями с отслеживанием состояния, расширенные сетевые возможности и улучшенные меры безопасности. Внедрение пользовательских определений ресурсов (CRD) и операторов еще больше расширило его функциональность, позволяя пользователям с большей легкостью управлять сложными приложениями и рабочими процессами.
Кроме того, за последнее десятилетие сообщество значительно выросло. Согласно отчету Project Journey Report за 2023 год , в Kubernetes сейчас участвуют более 74 680 участников, что делает его вторым по величине проектом с открытым исходным кодом в мире после Linux. За прошедшие годы Kubernetes претерпел множество усовершенствований и интеграций, став фактическим стандартом оркестрации контейнеров. Активное сообщество открытого исходного кода и обширная экосистема инструментов и проектов сделали Kubernetes важной технологией для современной разработки программного обеспечения. Сейчас это «основной инструмент оркестровки контейнеров для 71% компаний из списка Fortune 100» ( Project Journey Report ).
Влияние Kubernetes на SDLC и разработчиков
Kubernetes абстрагирует сложности оркестрации контейнеров и позволяет разработчикам сосредоточиться на разработке, а не беспокоиться о развертывании и оркестрации приложений. Преимущества и ключевые воздействия на SDLC и рабочие процессы разработчиков включают улучшенную разработку и тестирование, эффективное развертывание, операционную эффективность, улучшенную безопасность и поддержку архитектуры микросервисов.
Расширенная разработка и тестирование
Kubernetes обеспечивает согласованность приложений, работающих в средах тестирования, разработки и производства, независимо от того, является ли инфраструктура локальной, облачной или гибридной. Такой уровень согласованности, а также возможность быстрого развертывания и закрытия сред значительно ускоряют циклы разработки. Содействуя переносимости, Kubernetes также помогает предприятиям избежать привязки к поставщику и усовершенствовать свои облачные стратегии, что приводит к более гибкому и эффективному процессу разработки.
Эффективное развертывание
Kubernetes автоматизирует многочисленные аспекты развертывания приложений, такие как обнаружение сервисов, балансировка нагрузки, масштабирование и самовосстановление. Эта автоматизация сокращает количество ручного труда, сводит к минимуму человеческие ошибки и обеспечивает надежность и повторяемость развертываний, сокращая время простоев и сбоев при развертывании.
Операционная эффективность
Kubernetes эффективно управляет ресурсами, динамически распределяя их в зависимости от потребностей приложения. Это гарантирует, что операции остаются экономически эффективными, сохраняя при этом оптимальную производительность и использование вычислительных ресурсов за счет планирования контейнеров на основе требований и доступности ресурсов.
Безопасность
Kubernetes повышает безопасность, обеспечивая изоляцию контейнеров и управление разрешениями. Встроенные функции безопасности позволяют разработчикам создавать защищенные приложения без глубоких знаний в области безопасности. К таким встроенным функциям относится управление доступом на основе ролей , которое гарантирует, что только авторизованные пользователи смогут получать доступ к определенным ресурсам и выполнять определенные действия. Он также поддерживает управление секретами для безопасного хранения и управления конфиденциальной информацией, такой как пароли и ключи API.
Микросервисная архитектура
Kubernetes облегчил внедрение архитектуры микросервисов, позволив разработчикам независимо развертывать, управлять и масштабировать отдельные микросервисы. Каждый микросервис можно упаковать в отдельный контейнер, обеспечивая изоляцию и управление зависимостями внутри контейнера. Функции обнаружения сервисов и балансировки нагрузки Kubernetes обеспечивают связь между микросервисами, а поддержка автоматического масштабирования и самовосстановления обеспечивает высокую доступность и отказоустойчивость.
Прогнозы от разработчиков DST Global на следующее десятилетие
Спустя десятилетие стало ясно, что Kubernetes теперь является стандартной технологией оркестрации контейнеров, используемой многими предприятиями. Согласно ежегодному опросу CNCF за 2023 год , использование Kubernetes продолжает расти, причем его широкое внедрение наблюдается в различных отраслях и сценариях использования. Его надежность и гибкость делают его предпочтительным выбором для критически важных приложений, включая базы данных, конвейеры CI/CD, а также рабочие нагрузки искусственного интеллекта и машинного обучения (ML). В результате растет спрос на новые функции и улучшения, а также на упрощение концепций для пользователей. В настоящее время сообщество отдает приоритет улучшениям, которые не только улучшают взаимодействие с пользователем, но и способствуют устойчивости проекта. Рисунок 1 иллюстрирует ожидаемые будущие тенденции в Kubernetes, а ниже более подробно представлены тенденции и инновации, которые, как ожидается, будут формировать будущее Kubernetes.
ИИ и машинное обучение
Kubernetes все чаще используется для координации рабочих нагрузок искусственного интеллекта и машинного обучения, поддерживая развертывание и управление сложными конвейерами машинного обучения. Это упрощает интеграцию и масштабирование приложений ИИ в различных средах. Такие инновации, как Kubeflow — платформа с открытым исходным кодом, предназначенная для оптимизации развертывания, оркестрации и управления рабочими процессами машинного обучения в Kubernetes, — позволяют ученым, работающим с данными, больше сосредоточиться на разработке моделей, а не на проблемах инфраструктуры.
Согласно недавнему отчету CNCF о скорости реализации проектов с открытым исходным кодом , Kubeflow впервые вошел в список 30 лучших проектов CNCF в 2023 году, что подчеркивает его растущую важность в экосистеме. Решение ресурсоемких требований ИИ ставит новые задачи, на которых фокусируются участники, формируя будущее Kubernetes в сфере ИИ и машинного обучения.
Опыт разработчика
По мере развития Kubernetes его сложность может создавать проблемы для новых пользователей. Следовательно, улучшение пользовательского опыта имеет решающее значение для продвижения вперед. Такие инструменты, как Backstage, коренным образом меняют способы работы разработчиков с Kubernetes и ускоряют процесс разработки. В отчете CNCF о скорости реализации проекта с открытым исходным кодом также говорится, что «Backstage решает серьезную проблему, связанную с опытом разработчиков».
Более того, компании все чаще признают важность разработки платформ. Ожидается, что эта новая тенденция будет развиваться с целью сократить время обучения и облегчить разработчикам внедрение Kubernetes, тем самым ускоряя процесс разработки и повышая производительность.
CI/CD и GitOps
Kubernetes совершает революцию в конвейерах непрерывной интеграции и непрерывного развертывания (CI/CD) за счет внедрения практик GitOps. GitOps использует репозитории Git в качестве источника достоверной информации о декларативной инфраструктуре и приложениях, обеспечивая автоматическое развертывание. Такие инструменты, как ArgoCD и Flux, широко применяются для упрощения процесса развертывания, уменьшения количества человеческих ошибок и обеспечения согласованности в разных средах. На рис. 2 показана интеграция оператора GitOps, такого как ArgoCD, и Kubernetes для управления развертываниями. Ожидается, что эта тенденция будет развиваться, делая конвейеры CI/CD более надежными и эффективными.
Устойчивость и эффективность
Углеродный след облачных вычислений теперь превышает выбросы авиационной отрасли , поэтому устойчивость и эксплуатационная эффективность имеют решающее значение при развертывании Kubernetes. Сообщество Kubernetes активно разрабатывает функции для оптимизации использования ресурсов, снижения энергопотребления и повышения общей эффективности кластеров Kubernetes. Проекты CNCF, такие как KEDA (автомасштабирование на основе событий Kubernetes) и Karpenter (узлы «точно в срок» для любого кластера Kubernetes), находятся в авангарде этих усилий. Эти инструменты не только способствуют экономии затрат, но и соответствуют глобальным целям устойчивого развития.
Гибридные и мультиоблачные развертывания
Согласно ежегодному опросу CNCF за 2023 год , мультиоблачные решения теперь стали нормой: мультиоблачные решения (гибридные и другие облачные комбинации) используются 56% организаций. Развертывание приложений в гибридных и мультиоблачных средах — одно из наиболее значительных преимуществ Kubernetes. Такая гибкость позволяет организациям избежать привязки к поставщику, оптимизировать затраты и повысить устойчивость за счет распределения рабочих нагрузок между несколькими поставщиками облачных услуг. Будущие разработки в Kubernetes будут сосредоточены на улучшении и упрощении управления различными облачными платформами, что сделает гибридные и мультиоблачные развертывания еще более эффективными.
Повышенные функции безопасности
Безопасность по-прежнему остается главным приоритетом при развертывании Kubernetes. Сообщество активно совершенствует функции безопасности для устранения уязвимостей и возникающих угроз. Эти усилия включают усовершенствования сетевых политик, более эффективное управление идентификацией и доступом (IAM) и более совершенные механизмы шифрования. Например, в отчете CNCF о скорости реализации проекта с открытым исходным кодом за 2024 год подчеркивается, что Keycloak , который присоединился к CNCF в прошлом году в качестве инкубационного проекта, играет жизненно важную роль в продвижении IAM с открытым исходным кодом при поддержке большого и активного сообщества.
Периферийные вычисления
Kubernetes играет решающую роль в развитии периферийных вычислений. Обеспечивая согласованное развертывание, мониторинг и управление приложениями на периферии, Kubernetes значительно снижает задержку, расширяет возможности обработки в реальном времени и поддерживает новые варианты использования, такие как Интернет вещей и 5G. Такие проекты, как KubeEdge и K3s, находятся в авангарде этого движения. Мы можем ожидать дальнейшей оптимизации для легковесных сред с ограниченными ресурсами, что сделает Kubernetes еще более подходящим для сценариев периферийных вычислений.
Заключение
Kubernetes произвел революцию в облачных вычислениях, изменив способы разработки, развертывания и управления приложениями. Как отметила Келси Хайтауэр в подкасте Google Kubernetes Podcast : «Мы находимся только на полпути к этому пути, и ожидается, что в следующем десятилетии Kubernetes созреет до такой степени, что он «уйдет с дороги», выполняя свою работу настолько хорошо, что станет естественным образом интегрированным». на фоне нашей инфраструктуры». По мнению разработчиков компании DST Global, влияние Kubernetes будет только расти, формируя будущее технологий и давая организациям возможность внедрять инновации и процветать во все более сложной среде.
