开源时代，见证Kubernetes的2019

Kubernetes 在过去几年中一直是 云计算 领域最著名的开源项目之一。

2018年，Kubernetes度过了自己的4岁生日。从2014年开源，到如今成功从CNCF 孵化，它已成为 容器编排 的事实标准。虽然Kubernetes还很年轻，但它正如初升的朝阳，在过去几年中一往直前，为组织设计和部署应用程序带来全新定义。本文将回顾2018年Kubernetes的发展情况，同时展望它在2019年的前行之路。

1、分布式计算的新时代

当容器于2008年首次推出时，虚拟机（VM）还是云提供商和内部数据中心寻求优化数据中心资产的最佳选择。

在那时，VM确实提供了良好的灵活性，但它也存在一些缺陷，如每个VM都需要在整个层（管理程序）中模拟完全可操作的系统，并大幅占用物理CPU资源。即使采用Intel VT-x和AMD-V等技术，使用VM的性能也远不如裸机运行。

在这个背景下，容器技术通过在所有镜像中共享相同的内核来解决这些缺陷。换句话说，来自不同镜像的流程可以在同一空间中运行，而内核负责保证它们之间的正确隔离，我们也可以设置限制镜像资源利用，对计算资源进行合理调配。占用内存更少，又不存在硬件仿真层，因此容器一经提出就迅速走红。

但随着容器广泛进入生产领域，人们很快也意识到一个事实，就是尽管在同一台计算机上部署容器很容易，但它在高可用性管理、灾难恢复和可伸缩性方面仍存在不少问题，优秀的编排层才是在生产中大规模部署容器的必要前提。

这些问题催生了一种名为容器编排系统的新型软件，这种软件也在过去五年中得到了普及。它们负责进行集群操作，协调调度、内存分配、安全性和网络，目的是确保所有镜像按规定工作。

经过激烈竞争，最后，于2014年开源的Kubernetes力克Docker Swarm和Apache Mesos，成了容器编排领域当之无愧的胜者。它背靠Google多年实践，实现了对即时部署、弹性伸缩、健康检查与高可用性（HA）系统的全部覆盖，能为生产完整生命周期保驾护航。

2、Kubernetes的2018

A 自身不断发展

在刚开源的前两年，Kubernetes只有五个主要版本。从2017年起，它相继推出1.6、1.7、1.8、1.9，围绕稳定性、性能和平台的cloud availability做了改进。而在2018年，Kubernetes更进一步，又进行了4次重大更新，在企业最关注的安全性和可扩展性上做了显著改善：

2018年3月27日，Kubernetes v1.10发布。此版本持续增强了Kubernetes的成熟性、可扩展性以及可插拔性，并在存储、安全、网络增强了其稳定性；

2018年6月28日，Kubernetesv1.11发布。此版本增强了网络功能、可扩展性与灵活性。Kubernetes 1.11功能的更新为任何基础架构、云或内部部署都能嵌入到Kubernetes系统中增添了更多可能性；

2018年9月28日，Kubernetes v1.12发布。此版本新增了两个备受期待的功能，Kubelet TLS Bootstrap和对Azure虚拟机规模集支持（并已达到GA阶段）。同时该版本在安全性和Azure等关键功能上作出了改进；

2018年12月4日，Kubernetes v1.13发布。此版本是迄今为止发布时间最短的版本之一。这一周期的三个主要特性已逐渐过渡到GA。此版本中的显着特征包括：使用kubeadm简化集群管理、Container Storage Interface（CSI）、以CoreDNS作为默认 DNS。

功能方面，Kubernetes在1.10版本中对接了kubectl凭证，从此云服务供应商、企业可以发布二进制插件以处理特定云供应商IAM服务的身价验证，可扩展性更强。

在1.13版本中，CoreDNS被声明为通过所有规模/资源使用测试的默认集群DNS。CoreDNS解决了kube-dns存在的安全性和扩展性问题，把Service放在一个容器中完成，并用不同插件来复制（并增强）kube-dns功能，为Kubernetes在网络安全方面的长期发展铺好了路。

B 社区日渐繁荣

CNCF是一个随容器编排和微服务发展起来的新一代基金会，它的设立初衷是在开源社区基础上对现代分布式系统环境进行不断优化。而在Google把Kubernetes捐献给它后，CNCF就把管理、支持Kubernetes推广发展作为自己的使命。

2018年，作为Kubernetes最强大的支持者，CNCF为繁荣社区做了许多事，其中又以3个孵化项目的成功毕业最为典型：

2018年3月7日，CNCF宣布Kubernetes正式毕业

2018年8月9日，Prometheus成为继Kubernetes之后的第二个毕业项目；

2018年11月28日，CNCF宣布Envoy成功毕业。

而在不久前刚举办的云容器领域最大的峰会之一KubeCon+CloudNativeCon North America2018上，基金会宣布接受etcd分布式键值存储作为孵化项目，发挥它在Kubernetes集群管理软件设计中的重要作用；2019年1月24日，CNCF宣布CoreDNS毕业，为新一年Kubernetes的蓬勃发展打响第一炮。

在GitHub上，由于Kubernetes在稳定性和成熟性上已经上升到一个新高度，这一年提交数量有所降低，但Kubernetes的代码行数还在保持持续增长，且已突破200万大关。

尽管谷歌这些年来是Kubernetes的主要贡献者，但现在其他技术人员在这个项目上的贡献量已经几乎和谷歌持平了。此外，包括IBM、Microsoft等主要云提供商在内的 600余个组织也为社区发展提供了的重要支持。在国内，华为、才云等组织和机构的贡献也名列前茅。

在Kubernetes代码库中导出的API端点数量已经稳定在16,000，这也从侧面印证了Kubernetes的成熟度和复杂性水平。

C 企业踊跃支持

Kubernetes所处的时间点是传统和现代软件开发日益高流量的交叉点。根据CNCF统计数据，2018年，云原生技术增长了200％，全球有近三分之一的企业正在运营多达50个容器，运营50至249个容器地企业占比也超过25%，有超过80％的受访者把Kubernetes作为容器管理的首选。

数据都在说明这样一个事实：谁掌握了Kubernetes，谁就能进一步扩大在云计算市场的竞争力，在风云诡谲的市场上抢占先机。结合这个背景，2018年同样也是谷歌、亚马逊、微软等大型云提供商围绕Kubernetes奋勇争先的一年：

1月，红帽收购CoreOS，扩大其Kubernetes和容器的领导地位；

2月，Pivotal与VMware联合开发的企业级容器平台Pivotal Container Service 1.0（简称PKS），使运营商能够大规模运营Kubernetes；

5月，微软宣布扩大与红帽的合作关系，在Azure上提供全托管的OpenShift，使开发人员能够在Azure和本地运行基于容器的应用程序；

6月，微软宣布AzureKubernetes服务（AKS）可用。通过AKS，用户可以部署和管理他们用于生产的Kubernetes应用程序；

6月，亚马逊EKS可用。AmazonEKS简化了构建、保护、操作和维护Kubernetes集群的过程，对企业充分利用基于容器的云计算优势进行简化；

8月，Google将Kubernetes的云资源控制权移交给CNCF社区，并且承诺会在三年内提供价值约900万美元的支持；

10月，IBM斥资340亿美元收购Red Hat，这是开源领域金额最大的一笔收购，也标志着IBM将更强势介入云计算市场，介入Kubernetes竞争；

11月，VMware用5.5亿美元收购Heptio，借Kubernetes加强其在云原生态系统中的角色。

这些举动都在表明云计算市场的战火将继续蔓延，Kubernetes已经成为兵家必争之地。而根据招聘网站Dice的报告，2018年，Kubernetes也是最受互联网公司青睐的IT 技能之一，发展前景不可估量。

D Kubernetes和AI的结合

这两年，AI发展得如火如荼，越来越多的企业正在寻求把它用于降低成本和业务创新，同时结合大数据实现企业整体的数字化升级。但再强的算法也需强大的架构和工程作为支撑。

从开发到测试再到生产，容器为流程运行提供了紧凑的环境，它们易于扩展，能将大型完整应用程序分解为有针对性、易于维护的微服务，完美契合AI应用开发的各个阶段。因此，Kubernetes和AI的结合也被业界视为大势所趋。

但是，AI在产品化过程中仍会遇到部署复杂、指令繁冗等种种问题。为了解决这些问题，智能且易于操作的Kubeflow应运而生。它可以使机器学习的工作负载分布在多个节点上，极大提高开发人员的工作效率，让Kubernetes上的机器学习、深度学习堆栈变得简单、快速、可扩展。

2018年11月8日，Google Cloud宣布推出Kubeflow Pipelines。它部分基于并利用来自TensorFlow Extended的库，允许开发人员利用该工作并将其投入生产，促进了企业内部协作，并进一步实现了访问民主化。

近日，英特尔推出Kubernetes-Native深度学习平台Nauta，这是一个企业级堆栈，适用于需要运行DL的工作负载，训练那些将在生产中部署的模型。用户可以在单个或多个工作节点上使用Kubernetes定义，安排容器化深度学习实验，并检查这些实验的状态和结果。

“Kubeflow在简易化Kubernetes上配置和生产化机器学习工作负载上取得了重大进步，我们认为这会极大程度上让更多企业接受该平台。”

——Reza Shafii，CoreOS产品副总裁

新的一年，Kubernetes和AI在融合之路上还有很长的一段路需要走，而除了简化整个流程，它们仍将面临在带宽上做出更多突破。

3、Kubernetes尚有不足

然而，随着Kubernetes被更广泛采用，它也为容器带来了挑战，这涉及从安全性到复杂性再到可扩展性的各个方面。

A 可扩展性

可扩展性包括两部分：基础架构的可扩展性和API的可扩展性。

谈到它，首先我们要理解一个概念：微服务。 微服务是一项在云中部署应用和服务的技术，它允许公司将其应用程序分解为更小的专用代码包，根据需要进行独立调整和更新。 虽然可用性很强，但与之俱来的是网络复杂性，企业难以管理用于构建应用程序的微服务之间的流量，也难以提高这些应用程序执行方式的安全性和可视性。

为了解决这个问题，现在许多供应商开始纷纷采用谷歌、IBM和Lyft开发的开源项目 Istio，以帮助改进云原生网络。

B 复杂性

近日，Nirmata（一家增强企业DevOps能力的容器初创公司）的一项研究显示，虽然Kubernetes未来可期，但它的复杂性已经成为项目继续发展的一个不可忽视的障碍。根据他们的调查报告，有超过50%的开发人员表示曾因Kubernetes的复杂操作有过不同程度的困扰。

对简单小型业务来说，Kubernetes的体量太大了，不如直接用shell脚本来得高效直接。因此如果Kubernetes想要取得真正的成功，它还要在轻量级和化繁为简上做出更多努力。

C 安全性

同样的，安全性问题也不容小觑。去年，Kubernetes出现的严重安全漏洞，攻击者可以利用该漏洞通过KubernetesAPI服务器连接到后端服务器，利用API服务器的TLS凭证进行身份验证并发送任意请求，从企业防火墙内破坏应用和服务。

而同样是2018年，包括特斯拉、Weight Watchers在内的多家公司也曾遭受Kubernetes环境的攻击，原因是他们把Kubernetes仪表板打开并暴露在互联网上。这些事故无疑会打击企业对Kubernetes的信心。

Kubernetes的安全性问题是多维度的。一方面，对于一个运行在Kubernetes上的普通应用，真正业务代码只占0.1%，不同的组件都可能存在不同的安全隐患；另一方面，企业的广泛使用和网络安全意识缺失也加剧了问题的严重性。

可喜的是，随着问题的暴露，社区中围绕Kubernetes安全的技术项目（如Notary、TUF以及谷歌gVisor）在日益增多，开发者们也正积极地针对漏洞进行补丁和建议。

4、2019年预测

随着越来越多的公司将Kubernetes视为转向现代化IT企业的路标，再结合2018年的发展情况，新的一年，我们可以对Kubernetes有以下展望：

2019年，Kubernetes将完成其作为首选、协调的主导地位；

Kubernetes与大数据的结合将是一种趋势；

Kubernetes快速变化的脚步不会停滞；

Kubernetes安全性或将成为焦点；

IT领导者将对他们的Kubernetes平台更加挑剔。

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