Kubernetes wird 10: wie es im letzten Jahrzehnt Cloud -natives Computing gesteuert hat - und was als nächstes kommt

Wenn man Linux, die Cloud, Container oder Kubernetes aus der Technologielandschaft entfernen würde, wäre die Welt kaum wiederzuerkennen. Linux bildet das Fundament für all diese Technologien; die Cloud bietet Zugang zu ihren enormen Ressourcen und Anwendungen; Container bieten diesen Anwendungen ein Zuhause; und Kubernetes sorgt für die Harmonie zwischen den Containern. Fehlt auch nur eines davon, würden wir in eine primitivere Ära der Technologie zurückgeworfen.

Kubernetes hat in den letzten zehn Jahren die Welt der Cloud-nativen Rechenwelt dramatisch verändert. Anlässlich seines 10-jährigen Jubiläums ist Kubernetes ein glänzendes Beispiel für die Kraft der Open-Source-Zusammenarbeit und Innovation. Von seinen Anfängen bei Google bis hin zum Standard für Container-Orchestrierung hat es die Art und Weise, wie wir Anwendungen bereitstellen, verwalten und skalieren, revolutioniert.

Und man muss mir nicht einfach nur glauben. Der aktuelle The Voice of Kubernetes Experts Report 2024 von Pure Storage ergab, dass „in den nächsten fünf Jahren 80 % der neuen Anwendungen auf Cloud-nativen Plattformen entwickelt werden.“ Ich persönlich bin überrascht, dass diese Zahl nicht höher ist.

Der Einfluss von Kubernetes auf das Rechnen

Kubernetes hat die Art und Weise, wie wir das Rechnen angehen, grundlegend verändert. Wie Liz Rice, Chief Open Source Officer bei Isovalent, einem auf eBPF basierenden Unternehmen für Netzwerke, Sicherheit und Observability, mir erklärte, hat Kubernetes unseren Ansatz für Netzwerke und Sicherheit transformiert:

Kubernetes ist grundlegend dynamisch. Pods können je nach Bedarf skaliert werden, und Arbeitslasten können auf verschiedene Maschinen geplant und umgeplant werden. Obwohl die Vernetzung zwischen Kubernetes-Arbeitslasten IP-Pakete verwendet, sind IP-Adressen nur kurzfristig relevant, da sie für verschiedene Arbeitslasten zu unterschiedlichen Zeiten genutzt und wiederverwendet werden. Dies bedeutet, dass traditionelle Netzwerk- und Sicherheitswerkzeuge, die den Datenverkehr anhand von Ports und IP-Adressen identifizieren, nicht mehr ausreichen. Wir brauchen Werkzeuge, die ephemere IP-Adressen mit bedeutungsvollen Kubernetes-Identitäten wie Pods, Services, Namespaces und Nodes verknüpfen.

Schauen wir auf die letzten zehn Jahre zurück, um zu sehen, wo Kubernetes begann, wie es die Cloud-native Landschaft geprägt hat und was die Zukunft bringen könnte.

Die Entstehung von Kubernetes

Die Geschichte von Kubernetes beginnt in den frühen 2010er Jahren bei Google, wo Ingenieure die Herausforderungen der Verwaltung großer containerisierter Anwendungen angegangen sind. Container wurden immer wichtiger, und es wurde dringend eine Verwaltungslösung benötigt.

Innerhalb von Google war die Bedeutung der Organisation von Containern bereits gut verstanden. Google hatte Container lange vor der Popularisierung durch Docker genutzt. Als die Google-Ingenieure Craig McLuckie, Joe Beda und Brendan Burns 2013 Urs Hölzle, dem damaligen Leiter der technischen Infrastruktur bei Google, die Idee vorstellten, antwortete er: „Lass mich das richtig verstehen. Ihr wollt eine externe Version des Borg-Task-Schedulers bauen. Einen unserer wichtigsten Wettbewerbsvorteile. Den, über den wir nicht einmal nach außen sprechen. Und darüber hinaus wollt ihr ihn Open-Source machen?“

Ja, genau das wollten sie. Und schließlich überzeugten sie Hölzle, dass es ein guter Schritt war.

McLuckie erklärte ihre Begründung:

Wir waren immer davon überzeugt, dass das Open-Sourcing von Kubernetes der richtige Weg war und viele Vorteile für das Projekt brachte. Zum einen waren die Rückmeldungen nahezu sofortig – wenn es ein Problem gab oder etwas nicht ganz richtig funktionierte, wussten wir sofort Bescheid. Aber am wichtigsten war, dass wir mit vielen großartigen Ingenieuren zusammenarbeiten konnten, von denen viele die Bedürfnisse von Unternehmen, die von der Bereitstellung von Containern profitieren würden, wirklich verstanden. Es war ein positiver Kreislauf: Die Arbeit talentierter Ingenieure führte zu mehr Interesse am Projekt, was die Verbesserungs- und Nutzungsrate weiter erhöhte.

Anfang Juni 2014 wurde auf der ersten DockerCon der „Container-Orchestrierungskrieg“ entfacht. Apache Mesos, Red Hat's GearD, Docker Libswarm, Facebook's Tupperware und Kubernetes wurden alle angekündigt. Brad Rydzewski, damals Gründer von Drone.io, bemerkte: „Was ich auf #dockercon gelernt habe: Jeder baut seine eigene Orchestrierungsplattform. Ernsthaft. Jeder.“

Er hatte nicht unrecht. Weitere Orchestrierungsprogramme folgten schnell.

Schon in den frühen Tagen glaubte ich, dass Kubernetes als Sieger hervorgehen würde. Es war inspiriert von Googles Borg-Container-Managementprogramm, das seit 2003 im Einsatz war und ihm eine Reife verlieh, die den anderen fehlte.

Kubernetes gewann schnell an Zugkraft. Der Name „Kubernetes“ stammt vom griechischen Wort für „Steuermann“ oder „Pilot“ und symbolisiert seine Rolle beim Steuern containerisierter Anwendungen. Das Kubernetes-Logo, ein sieben-speichiges Schiffssteuerrad, zollt seiner Borg-Herkunft und seinem ursprünglichen Namen, Seven of Nine, einem freundlichen Borg aus Star Trek, Tribut, der aus Markengründen fallen gelassen wurde.

Schnelle Akzeptanz und Community-Wachstum

Die Open-Source-Natur und das robuste Funktionsset von Kubernetes machten es sofort zu einem Hit unter Entwicklern und Unternehmen. Bis 2015 hatte Kubernetes Version 1.0 erreicht, und Google arbeitete mit der Linux Foundation zusammen, um die Cloud Native Computing Foundation (CNCF) zu gründen, mit Kubernetes als ihrer Keimtechnologie. Dieser Schritt war entscheidend, um eine lebendige Community um Kubernetes herum zu fördern, was zu schneller Innovation und weitverbreiteter Akzeptanz führte.

Während andere Container-Orchestrierungsprogramme noch existieren, kündigte Amazon Web Services (AWS) 2017 den Elastic Container Service for Kubernetes (EKS) an, was die Dominanz von Kubernetes in der Cloud-nativen Welt signalisierte.

Gleichzeitig förderte die CNCF das Kubernetes-Ökosystem. Heute sind Hunderte von Cloud-nativen Programmen auf Kubernetes angewiesen. Kein großer Cloud-Anbieter kommt ohne es aus. Es ist zur Standardplattform für Container-Orchestrierung geworden.

Transformation der Cloud-nativen Entwicklung

Der Einfluss von Kubernetes auf die Cloud-native Entwicklung kann nicht hoch genug eingeschätzt werden. Es führte ein neues Paradigma für die Bereitstellung und Verwaltung von Anwendungen ein, das es Entwicklern ermöglicht, sich auf das Schreiben von Code zu konzentrieren, anstatt die Infrastruktur zu verwalten. Kubernetes abstrahiert die Komplexitäten der Container-Orchestrierung und bietet Funktionen wie automatisierte Rollouts und Rollbacks, Selbstheilung und horizontale Skalierung.

Ein weiterer bedeutender Vorteil von Kubernetes ist seine Portabilität. Anwendungen, die auf Kubernetes bereitgestellt werden, können auf jedem Cloud-Anbieter oder vor Ort laufen, was es zur idealen Wahl für hybride und Multi-Cloud-Umgebungen macht. Diese Flexibilität war ein Wendepunkt für Unternehmen, da sie Vendor Lock-in vermeiden und ihre Cloud-Strategien optimieren konnten.

Im Laufe der Jahre hat Kubernetes auch ein reichhaltiges Ökosystem von Tools und Projekten hervorgebracht, die seine Fähigkeiten erweitern. Dazu gehören Helm, der Kubernetes-Paketmanager, der die Anwendungsbereitstellung und -verwaltung vereinfacht, und Prometheus, das leistungsstarke Überwachungs- und Alarmierungstool für Kubernetes-Umgebungen.

Der Aufstieg von Kubernetes hat auch neue Paradigmen wie GitOps hervorgebracht, die Git als einzige Quelle der Wahrheit für deklarative Infrastruktur- und Anwendungsverwaltung nutzen.

Die Zukunft von Kubernetes

Ausblickend zeigt Kubernetes keine Anzeichen einer Verlangsamung. Die Plattform entwickelt sich weiter, mit regelmäßig hinzugefügten neuen Funktionen und Verbesserungen. Die Kubernetes-Community erforscht Wege, die Benutzererfahrung zu vereinfachen, die Sicherheit zu verbessern und die Skalierbarkeit zu erhöhen.

Ville Aikas, Mitbegründer von Chainguard und einer der Schöpfer von Kubernetes, bemerkte:

Wir haben diese riesige CNCF-Landschaft, die erblüht ist, was in Bezug auf die Vielfalt der Werkzeuge und Infrastrukturoptionen, die sie Plattformteams bietet, wunderbar ist. Aber ich denke, es schafft auch eine Menge Entscheidungen, die getroffen werden müssen, um Kubernetes zu betreiben – und diese Landschaft ist riesig geworden. Ich habe immer gefühlt, dass einer der Hauptgründe für die Popularität von Kubernetes seine einfache Application Programming Interface (API) ist und dass die kognitive Belastung, sie zu nutzen, relativ gering ist. Während Kubernetes weiter reift, muss es irgendwie die Einfachheit seines mentalen Modells und die Benutzbarkeit seiner API bewahren.

Die Balance zwischen Kubernetes und Cloud-nativen Programmierparadigmen wird immer komplexer.

Shahar Azulay, CEO und Mitbegründer von Groundcover, einem eBPF-Performance-Überwachungsunternehmen, bemerkte:

Kubernetes hat seine Fähigkeit bewiesen, vielfältige Aufgaben effektiv zu verwalten, aber seine Komplexität erfordert erheblichen Aufbau und fortlaufende Wartung. Ähnlich wie Linux sich zu einem zuverlässigen Betriebssystem entwickelte, erwarte ich, dass Kubernetes sich zu einer benutzerfreundlicheren Abstraktionsschicht entwickelt. Da die Kubernetes-Adoption ein Jahrzehnt nach ihrem Beginn weiter wächst, wird der Bedarf an Effizienz und Kostenoptimierung immer kritischer.

Blick in die Zukunft fügte Isovalent's Rice hinzu:

Wir sehen bereits, dass Kubernetes in hybrideren Umgebungen neben Legacy-Arbeitslasten und in Edge-Geräten verwendet wird. Die Vision von Cilium ist, dass ein Anwendungsentwickler nicht wissen oder sich darum kümmern muss, wo die Dienste, mit denen er interagieren möchte, laufen: Konnektivität und Sicherheit sollten alle auf der Plattformebene gehandhabt werden.

Eine weitere spannende Entwicklung am Horizont ist die Integration von Kubernetes mit Serverless Computing. Projekte wie Kubeless und Fission bringen Serverless-Fähigkeiten zu Kubernetes, was es Entwicklern ermöglicht, Funktionen-als-Service (FaaS) auf ihren bestehenden Kubernetes-Clustern zu entwickeln und bereitzustellen. Diese Verschmelzung von Serverless und Kubernetes verspricht, neue Möglichkeiten für Cloud-native Anwendungen zu eröffnen.

Edge-Computing und Kubernetes wachsen Hand in Hand. Da immer mehr Geräte und Anwendungen an den Rand (Edge) verlagert werden, wird Kubernetes angepasst, um Edge-Bereitstellungen zu unterstützen. Die Kubernetes-Community arbeitet an Projekten wie KubeEdge, MicroK8s und Red Hat Device Edge, um leichte, effiziente Kubernetes-Cluster zu ermöglichen, die auf Edge-Geräten laufen können.

Die Zukunft sieht für Kubernetes rosig aus. Mit fortlaufender Innovation und einem blühenden Ökosystem ist Kubernetes bereit, die Cloud-native Landschaft für Jahre zu prägen. Auf ein weiteres Jahrzehnt Kubernetes, gefüllt mit Innovation, Zusammenarbeit und Exzellenz in der Container-Orchestrierung.