Kubernetes là gì?

Kubernetes, thường được gọi tắt là K8s, là một nền tảng mã nguồn mở giúp tự động hóa quản lý, mở rộng (scale) và triển khai ứng dụng thông qua container. Đây là công cụ điều phối container, cung cấp khả năng xây dựng và quản lý các dịch vụ ứng dụng với nhiều container, lập lịch cho những container đó trên một cụm máy chủ (cluster) và giám sát tình trạng của chúng theo thời gian.

Tại sao cần sử dụng Kubernetes?

Trong thực tế, việc chạy hàng chục hoặc thậm chí hàng nghìn container trong môi trường production là điều phổ biến. Những container này cần phải được triển khai, quản lý, kết nối và cập nhật. Nếu thực hiện công việc này một cách thủ công, cần có một đội ngũ lớn. Khi dùng Docker, có thể tạo nhiều container trên một host, nhưng để phát triển trên quy mô lớn, bạn cần chú ý đến một số vấn đề quan trọng như:

• Quản lý nhiều docker host cùng lúc
• Điều phối các container
• Cập nhật cuốn chiếu (Rolling update)
• Tự động mở rộng (Scaling/Auto Scaling)
• Giám sát tình trạng của container
• Tự phục hồi (Self-healing) khi có sự cố
• Phát hiện dịch vụ (Service discovery)
• Cân bằng tải (Load balancing)
• Quản lý dữ liệu, công việc, và log
• Infrastructure as Code
• Tích hợp và mở rộng với các hệ thống khác

K8s giúp giải quyết tất cả các tác vụ này một cách tự động hóa, giúp tiết kiệm thời gian và tài nguyên.

Ý nghĩa tên gọi K8s

Kubernetes có 10 chữ cái, K8s là cách viết tắt thể hiện số 8 là số chữ cái giữa chữ K và chữ s.

Kiến trúc và thành phần cốt lõi của Kubernetes

Kubernetes áp dụng kiến trúc master-slave, với các thành phần chính như sau:

Master node

Là thành phần điều khiển (control plane) của Kubernetes, có nhiệm vụ quyết định và quản lý cluster.

API Server

Cung cấp API Kubernetes, giúp đồng bộ hóa thông tin qua REST API.

etcd

Kho lưu trữ dữ liệu của cluster, giữ thông tin cấu hình và trạng thái tại mỗi thời điểm.

Scheduler

Chọn node phù hợp để chạy pod dựa trên tài nguyên và tải trọng.

Controller Manager

Theo dõi và duy trì trạng thái mong muốn của cluster.

Worker node

Chạy ứng dụng và host các pod.

• Kubelet: Giao tiếp giữa Master và các node.
• Container runtime: Giải nén và chạy ứng dụng từ hình ảnh container.

Pod

Là đơn vị nhỏ nhất, thường chứa một hoặc nhiều container cho một quy trình cụ thể. Ví dụ, nếu triển khai một ứng dụng, bạn sẽ tạo ra các pod mà chia sẻ địa chỉ IP và không gian lưu trữ.

Service

Service cho phép giao tiếp giữa các pod, giúp cân bằng tải và quản lý kết nối dễ dàng hơn.

Ví dụ định nghĩa một Pod và Service đơn giản trong YAML:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-app
spec:
  containers:
  - name: my-app
    image: my-app:1.0

---

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-service
spec:
  selector:
    app: my-app
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 9376

Persistent Volume (PV)

K8s yêu cầu một nơi để lưu trữ dữ liệu ngoài container, Persistent Volume (PV) được sử dụng để cấp dung lượng lưu trữ theo yêu cầu sử dụng.

Network Policies và Ingress

Network Policies quản lý quyền kết nối đến pod, trong khi Ingress giúp quản lý quyền truy cập từ bên ngoài vào dịch vụ trong cụm.

ConfigMaps & Secrets

ConfigMaps lưu trữ dữ liệu không nhạy cảm, trong khi Secrets lưu trữ thông tin nhạy cảm.

Lợi ích của Kubernetes

1. Hiệu quả: Giảm thiểu sự phức tạp trong việc triển khai và cập nhật ứng dụng container.
2. Độ tin cậy: Tính năng load balancer và autoscale đảm bảo ứng dụng luôn sẵn sàng.
3. Tính linh hoạt: Mở rộng tài nguyên linh hoạt theo quy mô doanh nghiệp.
4. Khả năng di động: Triển khai trên nhiều nền tảng đám mây khác nhau.
5. Quản lý và bảo mật: Cung cấp API và kiểm soát bảo mật hiệu quả.
6. Mã nguồn mở: Hệ sinh thái khổng lồ với nhiều công cụ tương thích sẵn có.
7. Cộng đồng hỗ trợ: Một cộng đồng lớn với nhiều đóng góp và tài nguyên hữu ích.
8. Hỗ trợ Docker và nhiều nền tảng khác.

Đối tượng nên sử dụng Kubernetes

• Doanh nghiệp có nhu cầu scale nhanh chóng.
• Dự án với nhiều container dịch vụ.
• Startup đang phát triển.
• DevOps/Sysadmin muốn tìm hiểu thêm.

So sánh Kubernetes và Docker

Ứng dụng thực tiễn của Kubernetes

• Triển khai ứng dụng quy mô lớn.
• Các lĩnh vực yêu cầu điện toán hiệu năng cao.
• AI và machine learning.
• Kiến trúc Microservice.
• Enterprise DevOps.

Hướng dẫn cài đặt Bizfly Kubernetes Engine

Truy cập https://bizflycloud.vn/kubernetes-engine để tạo tài khoản và bắt đầu với Kubernetes. BKE cung cấp nhiều gói thử nghiệm miễn phí cùng hỗ trợ cho việc quản lý cluster dễ dàng.

Một số câu hỏi thường gặp

1. Kubernetes có thể chạy trên mọi nền tảng không? Có thể cài đặt trên Windows, macOS, và nhiều nền tảng Linux khác nhau.

2. Tôi có thể sử dụng Kubernetes mà không cần Docker không? Có, Kubernetes có thể hoạt động với nhiều môi trường container như RunC, cri-o, v.v.

3. Kubernetes cải thiện bảo mật ứng dụng như thế nào? Với việc thay thế các image mới, Kubernetes giúp kiểm soát phiên bản nghiêm ngặt và phục hồi nhanh chóng.
source: viblo