Kubernetes faz 10 anos: como dirigiu a computação nativa da nuvem para a última década - e o que vem a seguir

Se você removesse o Linux, a nuvem, os contêineres ou o Kubernetes do cenário tecnológico, você se encontraria em um mundo quase irreconhecível. O Linux serve como a base para todas essas tecnologias; a nuvem nos oferece acesso a seus vastos recursos e aplicativos; os contêineres fornecem os lares para esses aplicativos; e o Kubernetes mantém todos os contêineres em harmonia. Retire qualquer um desses, e seríamos lançados de volta a uma era mais primitiva da tecnologia.

O Kubernetes, em particular, transformou dramaticamente o mundo da computação nativa da nuvem na última década. Celebrando seu 10º aniversário, o Kubernetes é um exemplo brilhante do poder da colaboração e inovação de código aberto. Desde sua criação no Google até sua ascensão como o padrão preferido para orquestração de contêineres, ele revolucionou a forma como implantamos, gerenciamos e escalamos aplicativos.

E você não precisa apenas acreditar na minha palavra. O recente relatório da Pure Storage, The Voice of Kubernetes Experts Report 2024, descobriu que "nos próximos cinco anos, 80% dos novos aplicativos serão construídos em plataformas nativas da nuvem." Pessoalmente, estou surpreso que esse número não seja maior.

O Impacto do Kubernetes na Computação

O Kubernetes mudou fundamentalmente a forma como abordamos a computação. Como Liz Rice, chefe de código aberto da Isovalent, uma empresa de rede, segurança e observabilidade baseada em eBPF, me explicou, o Kubernetes transformou nossa abordagem para redes e segurança:

O Kubernetes é fundamentalmente dinâmico. Os pods podem escalar para cima e para baixo em resposta à demanda, e as cargas de trabalho podem ser agendadas e reagendadas em diferentes máquinas. Assim, embora a rede entre as cargas de trabalho do Kubernetes use pacotes IP, os endereços IP só têm significado a curto prazo porque são usados e reutilizados para diferentes cargas de trabalho em diferentes momentos. Isso significa que as ferramentas tradicionais de rede e segurança que identificam o tráfego com base em portas e endereços IP não são mais suficientes. Precisamos de ferramentas que mapeiem endereços IP efêmeros para identidades significativas do Kubernetes, como pods, serviços, namespaces e nós.

Vamos dar uma olhada na última década para ver onde o Kubernetes começou, como ele moldou o cenário nativo da nuvem e o que o futuro pode reservar.

A Gênese do Kubernetes

A história do Kubernetes começa no início dos anos 2010 no Google, onde os engenheiros estavam enfrentando os desafios de gerenciar aplicativos em contêineres em larga escala. Os contêineres estavam se tornando cada vez mais importantes, e uma solução de gerenciamento era desesperadamente necessária.

Dentro do Google, a importância de organizar contêineres já era bem compreendida. O Google vinha usando contêineres muito antes de a Docker os popularizar. Quando os engenheiros do Google, Craig McLuckie, Joe Beda e Brendan Burns, apresentaram a ideia em 2013 para Urs Hölzle, então chefe de infraestrutura técnica do Google, ele respondeu: "Então, deixe-me entender. Vocês querem construir uma versão externa do agendador de tarefas Borg. Uma das nossas vantagens competitivas mais importantes. Aquela que nem falamos externamente. E, além disso, vocês querem torná-la de código aberto?"

Sim, era exatamente o que eles queriam. E, eventualmente, eles convenceram Hölzle de que era uma boa jogada.

McLuckie explicou a racionalidade deles:

Sempre acreditamos que tornar o Kubernetes de código aberto era o caminho certo a seguir, trazendo muitos benefícios para o projeto. Por um lado, os ciclos de feedback eram essencialmente instantâneos — se havia um problema ou algo não funcionava exatamente como deveria, sabíamos disso imediatamente. Mas, mais importante, pudemos trabalhar com muitos grandes engenheiros, muitos dos quais realmente entendiam as necessidades das empresas que se beneficiariam da implantação de contêineres. Era um ciclo virtuoso: o trabalho de engenheiros talentosos levou a mais interesse no projeto, o que aumentou ainda mais a taxa de melhoria e uso.

No início de junho de 2014, na primeira DockerCon, "A Guerra da Orquestração de Contêineres" foi iniciada. Apache Mesos, GearD da Red Hat, Docker Libswarm, Tupperware do Facebook e Kubernetes foram todos anunciados. Brad Rydzewski, então fundador da Drone.io, observou: "O que aprendi na #dockercon: Todo mundo está construindo sua própria plataforma de orquestração. Sério. Todo mundo."

Ele não estava errado. Mais programas de orquestração seguiram rapidamente.

Mesmo naqueles primeiros dias, eu acreditava que o Kubernetes emergiria como o vencedor. Ele foi inspirado no programa de gerenciamento de contêineres Borg do Google, que estava em uso desde 2003, dando a ele um nível de maturidade que os outros não tinham.

O Kubernetes rapidamente ganhou tração. O nome "Kubernetes" vem da palavra grega para "timoneiro" ou "piloto", simbolizando seu papel em conduzir aplicativos em contêineres. O logotipo do Kubernetes, uma roda de navio com sete raios, presta homenagem à sua herança Borg e ao seu nome inicial, Seven of Nine, um Borg amigável de Star Trek, que foi abandonado por razões de marca registrada.

Adoção Rápida e Crescimento da Comunidade

A natureza de código aberto do Kubernetes e seu conjunto robusto de recursos o tornaram um sucesso instantâneo entre desenvolvedores e empresas. Em 2015, o Kubernetes alcançou a versão 1.0, e o Google fez parceria com a Linux Foundation para formar a Cloud Native Computing Foundation (CNCF), com o Kubernetes como sua tecnologia semente. Essa jogada foi crucial para fomentar uma comunidade vibrante em torno do Kubernetes, levando a uma rápida inovação e adoção generalizada.

Embora outros programas de orquestração de contêineres ainda existam, em 2017, a Amazon Web Services (AWS) anunciou o Elastic Container Service for Kubernetes (EKS), sinalizando a dominância do Kubernetes no mundo nativo da nuvem.

Simultaneamente, a CNCF nutriu o ecossistema do Kubernetes. Hoje, centenas de programas nativos da nuvem dependem do Kubernetes. Nenhum grande provedor de nuvem está sem ele. Ele se tornou a plataforma de orquestração de contêineres preferida.

Transformando o Desenvolvimento Nativo da Nuvem

O impacto do Kubernetes no desenvolvimento nativo da nuvem não pode ser subestimado. Ele introduziu um novo paradigma para implantação e gerenciamento de aplicativos, permitindo que os desenvolvedores se concentrassem em escrever código em vez de gerenciar infraestrutura. O Kubernetes abstrai as complexidades da orquestração de contêineres, oferecendo recursos como implantações e reversões automatizadas, autorreparação e escalabilidade horizontal.

Outra vantagem significativa do Kubernetes é sua portabilidade. Aplicativos implantados no Kubernetes podem ser executados em qualquer provedor de nuvem ou infraestrutura local, tornando-o uma escolha ideal para ambientes híbridos e multinuvem. Essa flexibilidade tem sido um divisor de águas para as empresas, permitindo que evitem o aprisionamento a fornecedores e otimizem suas estratégias de nuvem.

Ao longo dos anos, o Kubernetes também deu origem a um rico ecossistema de ferramentas e projetos que estendem suas capacidades. Isso inclui o Helm, o gerenciador de pacotes do Kubernetes que simplifica a implantação e gerenciamento de aplicativos, e o Prometheus, a poderosa ferramenta de monitoramento e alerta para ambientes Kubernetes.

A ascensão do Kubernetes também gerou novos paradigmas como o GitOps, que utiliza o Git como a única fonte de verdade para gerenciamento declarativo de infraestrutura e aplicativos.

O Futuro do Kubernetes

Olhando para o futuro, o Kubernetes não mostra sinais de desaceleração. A plataforma continua a evoluir, com novos recursos e melhorias sendo adicionados regularmente. A comunidade do Kubernetes está explorando maneiras de simplificar a experiência do usuário, melhorar a segurança e aumentar a escalabilidade.

Ville Aikas, cofundador da Chainguard e um dos criadores do Kubernetes, observou:

Temos esse vasto cenário da CNCF que floresceu, o que é maravilhoso em termos de toda a diversidade de ferramentas e opções de infraestrutura que oferece às equipes de plataforma. Mas acho que também cria várias escolhas que precisam ser feitas para operar o Kubernetes – e esse cenário ficou enorme. Sempre senti que uma das razões principais pelas quais o Kubernetes se tornou tão popular foi que sua Interface de Programação de Aplicativos (API) é tão simples e que a carga cognitiva para usá-la é relativamente baixa. À medida que o Kubernetes continua a amadurecer, ele precisa de alguma forma reter a simplicidade de seu modelo mental e a usabilidade de sua API.

Equilibrar o Kubernetes e os paradigmas de programação nativa da nuvem está se tornando cada vez mais complexo.

Shahar Azulay, CEO e cofundador da Groundcover, uma empresa de monitoramento de desempenho baseada em eBPF, observou:

O Kubernetes demonstrou sua capacidade de gerenciar diversas tarefas de forma eficaz, mas sua complexidade requer uma configuração considerável e manutenção contínua. Similar ao modo como o Linux se desenvolveu em um sistema operacional confiável, espero que o Kubernetes se transforme em uma camada de abstração mais amigável ao usuário. À medida que a adoção do Kubernetes continua a crescer uma década depois, a necessidade de eficiência e otimização de custos se torna cada vez mais crítica.

Olhando para o futuro, Rice, da Isovalent, acrescentou:

Já estamos vendo o Kubernetes sendo usado em mais ambientes híbridos ao lado de cargas de trabalho legadas e em dispositivos de borda. A visão do Cilium é que um desenvolvedor de aplicativos não deve precisar saber ou se preocupar com onde os serviços com os quais deseja interagir estão rodando: a conectividade e a segurança devem ser todas tratadas na camada da plataforma.

Outro desenvolvimento empolgante no horizonte é a integração do Kubernetes com a computação serverless. Projetos como Kubeless e Fission estão trazendo capacidades serverless para o Kubernetes, permitindo que os desenvolvedores construam e implantem funções como serviço (FaaS) em cima de seus clusters Kubernetes existentes. Essa fusão de serverless e Kubernetes promete desbloquear novas possibilidades para aplicativos nativos da nuvem.

A computação de borda e o Kubernetes também estão crescendo lado a lado. À medida que mais dispositivos e aplicativos se movem para a borda, o Kubernetes está sendo adaptado para suportar implantações de borda. A comunidade do Kubernetes está trabalhando em projetos como KubeEdge, MicroK8s e Red Hat Device Edge para permitir clusters Kubernetes leves e eficientes que podem rodar em dispositivos de borda.

O futuro parece brilhante para o Kubernetes. Com inovação contínua e um ecossistema próspero, o Kubernetes está preparado para continuar moldando o cenário nativo da nuvem por muitos anos. Aqui está a mais uma década de Kubernetes, cheia de inovação, colaboração e excelência em orquestração de contêineres.