Kubernetes là gì? Giới thiệu cơ bản về Kubernetes

Kể từ khi ra mắt, Kubernetes đã trở thành một trong những công cụ quản lý container phổ biến và quan trọng nhất, mang lại sự tự động hóa và hiệu quả cho quy trình phát triển và triển khai ứng dụng. Tuy vậy không phải ai cũng biết Kubernetes là gì? Hãy cùng khám phá cách mà Kubernetes có thể giúp bạn thực hiện sự chuyển đổi số và tạo ra những trải nghiệm ứng dụng xuất sắc hơn bao giờ hết.

Kubernetes là gì

Kubernetes (Tên gọi khác là: K8S hoặc KUBE) là một hệ thống mã nguồn mở để quản lý và triển khai các ứng dụng dưới dạng container (còn gọi là Container orchestration engine) Nó được phát triển bởi Google và hiện được quản lý bởi Cloud Native Computing Foundation (CNCF). Kubernetes giúp quản lý việc triển khai, mở rộng và vận hành các ứng dụng phức tạp trong môi trường phân tán.

Để hiểu rõ hơn khái niệm Kubernetes là gì, bạn có thể xem ví dụ đơn giản sau: 

Một dàn nhạc bao gồm nhạc trưởng và các nhạc công, nhạc trưởng có vai trò chỉ huy dàn nhạc giúp giữ lửa và truyền cảm xúc cho các nhạc công. Trong đó, dàn nhạc sẽ không thể thiếu bản nhạc, và các bản nhạc này được sáng tác và biên soạn bởi những nhà soạn nhạc. 

Tương tự, Kubernetes sẽ đóng vai trò là nhạc trưởng, các container và services là nhạc công. Để hoạt động trơn tru chúng ta sẽ cần file cònig với đuôi yaml, yml và chúng là những nhà soạn nhạc. 

Kubernetes là gì?

Thành phần cốt lõi của Kubernetes là gì

Các thành phần cốt lõi của Kubernetes gồm có:

API Server 

API Server là thành phần trung tâm trong hệ thống Kubernetes. Nó là giao diện chính để tương tác với Kubernetes, cho phép bạn quản lý, điều phối và kiểm soát các tài nguyên trong cụm. API Server cung cấp giao diện RESTful API cho việc quản lý pods, services, deployments và nhiều khái niệm khác.

Mọi yêu cầu từ người dùng hoặc các thành phần khác của hệ thống đều được gửi đến API Server để thực hiện các hành động cần thiết.

Etcd

Etcd là một cơ sở dữ liệu phân tán được sử dụng để lưu trữ thông tin cấu hình của cụm Kubernetes. Nó hoạt động như một kho lưu trữ dữ liệu tập trung cho thông tin về tài nguyên, cấu hình, trạng thái và metadata của các tài nguyên trong cụm. Etcd giữ cho cụm Kubernetes luôn đồng nhất và đảm bảo tính toàn vẹn của dữ liệu.

Kubelet 

Kubelet là một thành phần chạy trên mỗi node trong cụm Kubernetes. Nhiệm vụ của Kubelet là quản lý và duy trì trạng thái của các pod trên node. Nó liên lạc với API Server để nhận các hướng dẫn về triển khai và quản lý các pod, đảm bảo rằng các pod đang chạy đúng cách, theo dõi trạng thái của chúng và ghi lại thông tin tài nguyên.

Các thành phần cốt lõi của Kubernetes

Khi nào nên sử dụng Kubernetes

Kubernetes được sử dụng khi doanh nghiệp cần quản lý và triển khai các hệ thống phức tạp với nhiều vùng chứa hoặc dịch vụ siêu nhỏ. K8s phù hợp với các dự án yêu cầu:

• Khi các doanh nghiệp lớn cần mở rộng quy mô hệ thống một cách nhanh chóng. Trong khi đó quá trình vận hành đã sử dụng Docker. Trong trường hợp này, sẽ không thể đạt được kết quả mong muốn nếu không sử dụng Kubernetes. 
• Khi dự án của bạn cần chạy một số lượng máy lớn. Các dự án chỉ cần chạy tối thiểu năm container cùng loại trở lên cho 1 dịch vụ thì bắt buộc cần sự hỗ trợ Kubernetes. 
• Kubernetes cũng rất cần thiết cho các công ty khởi nghiệp sẵn sàng đổi mới và đầu tư vào công nghệ để dễ dàng tự động hóa quy mô sau này.

Chức năng của Kubernetes là gì

Các chức năng của Kubernetes gồm có:

Load balancing (Cân bằng tải) và Service discovery

Kubernetes quản lý nhiều máy chủ Docker bằng cách tạo các cụm container. Tuy nhiên, khi Container chạy trên Kubernetes, phiên bản tương tự sẽ được triển khai. Với K8S, việc cân tự động trên băng tải được đảm bảo và khả năng chịu lỗi được cải thiện. Ngoài ra, Kubernetes có khả năng cân bằng tải và có thể thực hiện tự động điều chỉnh quy mô, tự động tăng hoặc giảm số lượng bản sao. 

Điều phối lưu trữ (Storage)

Với Kubernetes, người dùng có thể tự động cung cấp hệ thống lưu trữ ưa thích của mình: bộ nhớ cục bộ, nhà cung cấp đám mây công cộng, v.v.

Tự động triển khai (rollouts) và khôi phục (rollbacks)

Khi hiểu được mục đích của Kubernetes, người dùng có thể chỉ định trạng thái mong muốn cho các Container mà Kubernetes cung cấp và trạng thái thực tế sẽ thay đổi sang trạng thái mong muốn ở một tần suất nhất định. Ví dụ: Kubernetes có thể tự động tạo các Container mới để triển khai và xóa các Container hiện có.

Tự động đóng gói 

Người dùng cung cấp cho Kubernetes một cluster có thể được sử dụng để chạy các tác vụ vùng chứa. Những thông số này cho biết mỗi Container yêu cầu bao nhiêu CPU và bộ nhớ (RAM). Kubernetes có thể gửi container đến các node để tối đa hóa việc sử dụng tài nguyên.

Tự phục hồi

Phục hồi tự động là một trong những tính năng lớn tiếp theo của Kubernetes. Với tính năng này, Kubernetes khởi động lại các Container bị lỗi, thay thế và loại bỏ các container không phản hồi với cấu hình Health Check do người sử dụng xác định. 

Quản lý cấu hình và bảo mật 

Trong số các tính năng quan trọng của Kubernetes, quản lý cấu hình được coi là tính năng quan trọng nhất. Kubernetes cho phép người dùng lưu trữ và quản lý thông tin nhạy cảm, triển khai và cập nhật bí mật một cách hiệu quả cũng như cấu hình lại các ứng dụng.

Thông thường bạn cần xây dựng lại Container Image. Đồng thời, bạn cần tiết lộ các bí mật trong cấu hình Stack của mình để lưu trữ và quản lý mật khẩu, Oauth Token, SSH Key, v.v. Tuy nhiên, với tính năng quản lý cấu hình do K8S cung cấp, việc quản lý, lưu trữ thông tin mật được đơn giản hóa, dễ dàng và thuận tiện hơn.

Chức năng của Kubernetes là gì

Các khái niệm cơ bản liên quan đến Kubernetes

Dưới đây là một số khái niệm thường gặp liên quan đến Kubernetes

Container

Là một phương thức đóng gói ứng dụng và tất cả các thành phần cần thiết để nó có thể chạy một cách độc lập. Containers cung cấp môi trường cô lập giữa các ứng dụng, giúp đảm bảo tính ổn định và nhất quán.

Pod

Là tập hợp các container liên quan đến nhau chia sẻ cùng một môi trường mạng và lưu trữ. Pods là khái niệm cơ bản và quan trọng nhất trong Kubernetes. Bản thân Pods có thể chứa một hoặc nhiều Container. Pods là một tiến trình tồn tại trên Worker Node. Bản thân các Pods có tài nguyên riêng về hệ thống tệp, CPU, RAM, khối lượng, địa chỉ mạng, v.v.

Node

Là một máy chủ trong cụm Kubernetes, nơi các ứng dụng và pod có thể chạy. Một node có thể là một máy chủ vật lý hoặc máy ảo.

Cluster

Là một tập hợp các máy chủ (nodes) được quản lý bởi Kubernetes. Mỗi cluster bao gồm một master node và nhiều worker node.

Master node

Là node chịu trách nhiệm quản lý và điều phối các hoạt động trong cluster. Một Master Node bao gồm bốn thành phần chính.

• Kubernetes API Server: Là thành phần giúp các thành phần khác giao tiếp với nhau. 
• Scheduler: Thành phần này lên lịch triển khai ứng dụng và xác định ứng dụng sẽ chạy trên worker nào.
• Controler Manager: thành phần chịu trách nhiệm quản lý các Worker, kiểm tra các Worker đang hoạt động hay đã dừng, nhân bản các ứng dụng...
• Etcd: Đây là cơ sở dữ liệu Kubernetes và tất cả thông tin Kubernetes được lưu trữ ở đây.

Các khái niệm cơ bản liên quan đến Kubernetes 

Worker node

Là node chạy các container và thực hiện công việc thực tế của ứng dụng. Nó bao gồm các thành phần như Kubelet (quản lý pod), Container Runtime (chạy container), và Kube Proxy (quản lý mạng)

• Container runtime: Các thành phần giúp chạy ứng dụng dưới dạng Container.
• Kubelet: Đây là thành phần giao tiếp với máy chủ API Kubernetes và quản lý các container
• Kubernetes Service Proxy: Thành phần này xử lý cân bằng tải giữa các ứng dụng.

ReplicaSet

Là một tài nguyên trong Kubernetes giúp đảm bảo rằng số lượng pod đang chạy luôn đạt đến một số lượng cụ thể. Nếu pod bị lỗi hoặc dừng hoạt động, ReplicaSet sẽ tự động tạo thêm pod mới để thay thế.

Deployment

Là một tài nguyên quản lý phiên bản ứng dụng và ReplicaSet liên quan. Nó cho phép bạn định nghĩa cách triển khai ứng dụng, cung cấp khả năng cập nhật và rollback dễ dàng.

ConfigMap và Secret

Là cách để quản lý thông tin cấu hình và dữ liệu bí mật mà các ứng dụng cần sử dụng. ConfigMap lưu trữ các thông tin không nhạy cảm, trong khi Secret lưu trữ thông tin nhạy cảm như mật khẩu hoặc khóa bí mật.

Hy vọng bài viết đã giúp bạn trả lời câu hỏi Kubernetes là gì. Kubernetes đã định hình một cách hoàn toàn mới cách chúng ta xây dựng, triển khai và quản lý các ứng dụng trong thời đại số hóa. Với sự hiện diện mạnh mẽ của nó trong cộng đồng công nghệ và doanh nghiệp trên khắp thế giới, Kubernetes không chỉ là một công cụ, mà còn là một giải pháp toàn diện để giải quyết các thách thức phức tạp liên quan đến quản lý và vận hành các ứng dụng.

CMC Cloud - Giải pháp Điện toán đám mây Toàn diện & Linh hoạt nhất. Cho phép tùy biến sử dụng và quản trị 25+ dịch vụ.

• Website: https://cmccloud.vn
• Facebook: https://facebook.com/cmccloud.vn
• Hotline: 1900.2010