[论文解读] Benefits, Challenges, and Research Topics: A Multi-vocal Literature Review of Kubernetes

Shazibul Islam Shamim, Jonathan Alexander Gibson+2 more|arXiv (Cornell University)|Nov 13, 2022

Network Security and Intrusion Detection被引用 4

一句话总结

本篇多重视角文献综述整合了从业者见解与学术研究，针对Kubernetes识别出8项关键优势（如基于SLO的可扩展性与自愈容器）、15项主要挑战（包括工具链缺口与攻击面问题），以及14项活跃研究主题，其中9项挑战（如文化变革与硬件兼容性）尚未得到充分研究。本研究为希望提升Kubernetes采纳率与系统设计的从业者和研究人员提供了全面且基于证据的概述。

ABSTRACT

Context: Kubernetes is an open source software that helps in automated deployment of software and orchestration of containers. With Kubernetes, IT organizations, such as IBM, Pinterest, and Spotify have experienced an increase in release frequency. Objective: The goal of this paper is to inform practitioners and researchers on benefits and challenges of Kubernetes usage by conducting a multi-vocal literature review of Kubernetes. Methodology: We conduct a multi-vocal literature review (MLR) where we use 321 Kubernetes-related Internet artifacts to identify benefits and challenges perceived by practitioners. In our MLR, we also analyze 105 peer-reviewed publications to identify the research topics addressed by the research community. Findings: We find 8 benefits that include service level objective (SLO)-based scalability and self-healing containers. Our identified 15 challenges related to Kubernetes include unavailability of diagnostics and security tools and attack surface reduction. We observe researchers to address 14 research topics related to Kubernetes, which includes efficient resource utilization. We also identify 9 challenges that are under-explored in research publications, which include cultural change, hardware compatibility, learning curve, maintenance, and testing.

研究动机与目标

• 识别并综合现实生产环境中Kubernetes使用所感知的从业者优势与挑战。
• 通过分析同行评审出版物，梳理当前学术界在Kubernetes研究领域的研究版图。
• 突出从业者所面临挑战与学术研究关注点之间的差距，尤其在组织文化与维护等非技术领域。
• 提供结构化、基于证据的综述，以指导未来研究并改进Kubernetes采纳实践。

提出的方法

• 采用321项互联网资料（如博客、论坛、文档）开展多重视角文献综述（MLR），以捕捉从业者的使用经验与认知。
• 分析来自学术数据库的105篇同行评审出版物，识别Kubernetes研究中的主流研究主题。
• 运用主题分析方法，基于扎根理论原则对优势、挑战与研究主题进行分类。
• 将从业者挑战与学术研究主题交叉比对，识别出研究空白领域。
• 使用结构化编码框架，确保在多样化来源中识别与分类主题的一致性与可靠性。

实验结果

研究问题

• RQ1 从业者在采用Kubernetes时，主要关联哪些关键优势？
• RQ2 组织在生产环境中使用Kubernetes时面临的主要挑战是什么？
• RQ3 学术界在Kubernetes背景下正在积极研究哪些主题？
• RQ4 当前的学术研究与从业者报告的挑战在多大程度上保持一致？
• RQ5 从业者识别出的哪些挑战在学术文献中仍属研究不足？

主要发现

• 识别出8项Kubernetes的关键优势，包括基于SLO的可扩展性与自愈容器，可显著提升系统可靠性与运营效率。
• 从从业者来源中提取出15项主要挑战，如缺乏诊断与安全工具，以及需减少攻击面。
• 学术界正在积极研究14项研究主题，其中高效资源利用是突出的研究焦点。
• 有9项挑战（如文化变革、硬件兼容性、学习曲线、维护与测试）尽管在现实中影响显著，却在学术文献中研究不足。
• 从业者报告的挑战与学术研究关注点之间存在显著差距，尤其体现在Kubernetes采纳的组织与运营层面。