Kubernetes, thường được viết tắt là K8s, là một hệ thống mã nguồn mở giúp tự động hóa việc triển khai, mở rộng và quản lý các ứng dụng trong các container. Kubernetes ra đời từ Google và hiện nay được duy trì bởi Cloud Native Computing Foundation (CNCF). Việc sử dụng Kubernetes giúp các tổ chức tối ưu hóa hạ tầng, tăng cường khả năng mở rộng và đảm bảo tính ổn định của các ứng dụng.
1. Container và Kubernetes: Tầm Quan Trọng
Trước khi đi sâu vào cách hoạt động của Kubernetes, cần hiểu rõ về container. Container là các gói phần mềm nhẹ, độc lập, và có khả năng chạy trên bất kỳ môi trường nào. Chúng bao gồm tất cả những gì cần thiết để chạy một ứng dụng, bao gồm mã nguồn, runtime, công cụ hệ thống, thư viện hệ thống, v.v. Docker là một trong những công cụ phổ biến nhất để tạo và quản lý container.
Tuy nhiên, khi số lượng container tăng lên, việc quản lý chúng trở nên phức tạp. Đây chính là lý do mà Kubernetes ra đời. Nó giúp quản lý và điều phối các container, đảm bảo rằng chúng hoạt động ổn định, có khả năng tự hồi phục và có thể mở rộng dễ dàng.
2. Các Thành Phần Chính Của Kubernetes
Kubernetes được cấu thành từ nhiều thành phần quan trọng, bao gồm:
Master Node: Đây là thành phần quản lý của Kubernetes, bao gồm các thành phần như API Server, Scheduler, và Controller Manager.
API Server: Là điểm đầu mối giao tiếp giữa người dùng và Kubernetes. Mọi yêu cầu từ người dùng (thông qua kubectl hoặc các công cụ khác) đều đi qua API Server.
Scheduler: Quyết định container (pod) sẽ chạy trên node nào dựa trên các yêu cầu tài nguyên và các tiêu chí khác.
Controller Manager: Đảm bảo rằng trạng thái thực tế của hệ thống luôn khớp với trạng thái mong muốn.
Worker Nodes: Đây là các máy chủ chạy các container. Mỗi Worker Node chứa:
Kubelet: Là tác nhân (agent) trên mỗi node, chịu trách nhiệm nhận các lệnh từ API Server và triển khai chúng trên các container.
Kube Proxy: Xử lý việc điều phối mạng, đảm bảo rằng các container có thể giao tiếp với nhau cũng như với bên ngoài.
Container Runtime: Đây là môi trường chạy container, ví dụ như Docker, containerd.
3. Cách Kubernetes Hoạt Động
Kubernetes hoạt động theo mô hình điều khiển dựa trên trạng thái mong muốn (desired state). Người dùng định nghĩa trạng thái mong muốn cho các ứng dụng của họ (số lượng pod, phiên bản, cấu hình mạng, v.v.) trong các tệp YAML hoặc JSON. Khi các tệp này được nộp cho API Server, Kubernetes sẽ so sánh trạng thái hiện tại của hệ thống với trạng thái mong muốn và tự động điều chỉnh để đưa hệ thống về trạng thái mong muốn đó.
Ví dụ, nếu bạn mong muốn có 3 bản sao của một ứng dụng chạy trên Kubernetes và một trong số đó gặp sự cố, Kubernetes sẽ tự động khởi động lại pod mới để đảm bảo số lượng bản sao luôn là 3.
Pods
Pod là đơn vị nhỏ nhất trong Kubernetes, bao gồm một hoặc nhiều container chạy cùng nhau trên cùng một máy chủ và chia sẻ cùng một mạng và bộ lưu trữ. Mỗi pod có địa chỉ IP riêng và có thể giao tiếp với các pod khác.
Replication Controller/ReplicaSet
Replication Controller hoặc ReplicaSet đảm bảo rằng số lượng pod mà bạn mong muốn luôn được duy trì. Nếu một pod chết hoặc bị xóa, ReplicaSet sẽ khởi tạo pod mới để thay thế.
Services
Service là một thực thể trong Kubernetes giúp tiếp xúc các pod với bên ngoài hoặc cho phép các pod giao tiếp với nhau mà không cần biết địa chỉ IP cụ thể của pod. Service có thể là loại ClusterIP, NodePort, hoặc LoadBalancer tùy thuộc vào yêu cầu.
Deployments
Deployment là một đối tượng trong Kubernetes giúp quản lý việc triển khai và cập nhật các ứng dụng. Bạn có thể sử dụng Deployment để tạo mới hoặc cập nhật các pod và ReplicaSet một cách dễ dàng.
4. Lợi Ích Của Kubernetes
Tự động hóa quản lý container: Kubernetes giúp tự động hóa việc triển khai, quản lý và điều phối container, giúp giảm thiểu thời gian và công sức cần thiết cho việc quản lý hạ tầng.
Khả năng mở rộng: Kubernetes có thể tự động mở rộng số lượng container dựa trên tải công việc, giúp đảm bảo hiệu suất của ứng dụng.
Tính sẵn sàng cao: Kubernetes có khả năng tự động phục hồi và đảm bảo ứng dụng của bạn luôn sẵn sàng ngay cả khi có sự cố xảy ra.
Khả năng di động: Do Kubernetes là mã nguồn mở và hỗ trợ nhiều nhà cung cấp cloud khác nhau, bạn có thể triển khai ứng dụng của mình trên nhiều môi trường khác nhau mà không cần thay đổi mã nguồn.
5. Kết Luận
Kubernetes đã trở thành một trong những công cụ không thể thiếu trong việc triển khai và quản lý các ứng dụng container hóa. Với khả năng tự động hóa, mở rộng, và đảm bảo tính sẵn sàng cao, Kubernetes đang giúp các doanh nghiệp tối ưu hóa hạ tầng và phát triển ứng dụng một cách hiệu quả. Dù bạn là một doanh nghiệp nhỏ hay một tập đoàn lớn, việc nắm vững Kubernetes sẽ giúp bạn quản lý hạ tầng IT của mình một cách dễ dàng và hiệu quả hơn.
Kết nối với web designer Lê Thành Nam
