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

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。

出現情況：這一趨勢在數據驅動決策至關重要的領域越來越明顯，例如金融、醫療保健和電子商務。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據和密集的計算任務。

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，該算法能夠根據交易量動態擴展。
• 醫療保健：醫療研究機構在 Kubernetes 上部署機器學習模型，以分析大型數據集進行藥物發現和個性化醫療。
• 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 上優化實時數據處理和洞察生成。

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務操作的核心，它們與 Kubernetes 的整合可能會出現顯著增長。
• 工具的演進：預計會開發更多專業化的工具和框架，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、汽車業和娛樂業等行業將出現新的使用案例，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、數據驅動的應用程序。隨著組織尋求利用數據獲取競爭優勢，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揮著核心作用。云原生方法使組織能夠在現代、動態的環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。

出現情況：這一趨勢在不斷增加，跨越各行業，旨在提高敏捷性、效率和創新能力。它受到迅速適應市場變化、提高部署頻率、實現更好的可擴展性和容錯能力的需求驅動。金融服務、醫療保健、零售和技術行業顯著領先于采用云原生實踐，以實現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，以實現快速創新和更新服務。
• 醫療保健數據處理：醫療機構利用云原生解決方案處理和分析大型數據集，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、簡便的服務網格，用于管理微服務之間的網絡通信。
• Prometheus 和 Grafana：用于監控和可視化 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，改善開發和運維團隊之間的協作，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系統轉移到云原生平臺。
• 增強工具和平臺：預計會進一步開發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，使自己能夠在數字時代蓬勃發展。

3. Kubernetes 中的平臺工程和開發者體驗

趨勢描述：在 Kubernetes 生態系統中，將重點放在平臺工程和增強開發者體驗上，標志著向創建更加友好的開發環境邁出了重要的一步。這一趨勢涉及開發抽象 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。其目標是使開發人員能夠專注于編寫代碼，而不需要成為 Kubernetes 專家。

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

使用案例示例：

• 內部開發者平臺（IDPs）：公司建立 IDPs 為其開發人員提供自助門戶，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，使開發人員更輕松、更快速地交付代碼變更。
• 服務網格實現：采用像 Istio 或 Linkerd 這樣的服務網格，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：一個用于構建開發者門戶的開放平臺，使開發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. 評估您的開發生命周期：識別痛點和可以優化開發人員工作流的領域。
2. 投資培訓：為團隊提供資源和培訓，學習新工具和實踐，改善開發者體驗。
3. 實施內部開發者平臺：開始建立或采用一個集中訪問開發、部署和運營工具的 IDP。
4. 迭代和收集反饋：通過收集開發者反饋并根據他們的需求進行調整，持續改進您的平臺。

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流程，內部開發者平臺的使用將變得更加普遍。
• 更加注重開發者自治：工具和平臺將發展，為開發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/

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

4. Kubernetes 中的成本管理和效率

趨勢描述：在經濟不確定性和云原生生態系統日益復雜的背景下，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。

出現情況：這一趨勢在大規模 Kubernetes 部署的行業尤為突出，如金融服務、電子商務和科技領域。這些行業面臨著保持快速創新周期和管理不斷上升的云成本的雙重挑戰，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控和分配策略，將 Kubernetes 的成本準確分配給特定的產品或服務，從而實現更精確的預算編制和成本優化。
• 電子商務平臺：電子商務企業利用 Kubernetes 在需求激增時（如節假日銷售）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，幫助團隊監控和優化其支出。
• Prometheus 和 Grafana：可以配置的開源工具，用于監控 Kubernetes 集群的資源使用情況，提供潛在的成本優化方面的見解。
• 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，以不斷優化與業務價值一致的云成本。
3. 優化集群規模和自動縮放：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：培養成本意識和責任心的文化，鼓勵開發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 環境規模和復雜性的增長，預計專門的成本管理和優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，以更緊密地與業務結果保持一致的云支出。
• 成本優化技術的創新：預計會出現新的技術和方法，重點是基于人工智能和機器學習的優化、更精細的成本跟蹤以及自動化的節省成本建議。

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，支持可持續增長和創新。

5. Kubernetes 中 WebAssembly（WASM）的采用

趨勢描述：Kubernetes 生態系統中對 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 提供了一種可執行程序的便攜式二進制代碼格式，使開發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。

出現情況：隨著組織尋找更有效的方式在不同的計算環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 的行業包括技術、游戲和金融服務，其中 WASM 的性能和安全優勢尤為重要。

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，例如物聯網和移動應用程序中，可以使用 Kubernetes 上的 WASM 部署輕量、快速執行的應用程序，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。
• 數據處理：對于數據密集型應用程序，例如分析平臺，WASM 可以通過最小化與傳統虛擬機或容器通常相關的開銷，實現對大型數據集的高效處理。

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 可以動態加載 WASM 模塊，用于在服務網格內自定義過濾和操作 HTTP 請求/響應。

如何開始采用這一趨勢：

1. 使團隊熟悉 WASM：從向開發團隊介紹 WebAssembly 及其在 Kubernetes 環境中潛在應用開始。
2. 在開發中嘗試 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. 監控和優化：持續監控 WASM 工作負載的性能和安全性，根據需要進行調整，優化資源使用和應用程序響應性。

對趨勢的預測：

• 跨行業廣泛采用：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之外，成為云原生應用程序開發的標準實踐。
• 增強的工具和生態系統：圍繞 WASM 和 Kubernetes 的工具將繼續發展，為開發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新：WASM 的持續進展將集中在提高安全隔離和執行效率方面，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新和效率。