Kubernetes là gì? Kubernetes, còn gọi là K8s, là một nền tảng điều phối container mã nguồn mở, giúp tự động hóa việc triển khai và quản lý các ứng dụng chạy trong container. Nền tảng này giúp các nhóm vận hành ứng dụng trên nhiều máy chủ, thay thế các tác vụ bị lỗi và mở rộng quy mô dịch vụ khi nhu cầu thay đổi.
Nếu trang web của bạn hoạt động tốt trên một máy chủ, Kubernetes có thể không cần thiết. Nhưng khi ứng dụng có nhiều dịch vụ, được cập nhật thường xuyên hoặc có yêu cầu cao về tính sẵn sàng, Kubernetes có thể giúp đơn giản hóa công tác vận hành.
Hãy cùng tìm hiểu cách Kubernetes hoạt động, khi nào nền tảng này hữu ích và bạn cần gì để vận hành nó.
Kubernetes hoạt động như thế nào?
Kubernetes quản lý một cụm: nhóm máy vật lý hoặc máy ảo cung cấp tài nguyên cho các ứng dụng. Thay vì chỉ định chính xác từng máy chủ phải khởi chạy container nào, bạn mô tả trạng thái mong muốn và Kubernetes sẽ duy trì trạng thái đó.
Đây là những thành phần chính bạn sẽ gặp:
- Mặt phẳng điều khiển: Điều phối cụm, xử lý yêu cầu và quyết định nơi các tác vụ sẽ chạy.
- Các nút: Những máy chủ cung cấp CPU, bộ nhớ và các tài nguyên khác cho ứng dụng.
- Pod: Đơn vị nhỏ nhất có thể triển khai trong Kubernetes, thường chứa một container nhưng cũng có thể chứa nhiều container.
- Deployment: Xác định và duy trì số lượng bản sao ứng dụng mong muốn, đồng thời quản lý việc cập nhật cuốn chiếu.
- Service: Cung cấp khả năng truy cập mạng ổn định đến một tập hợp Pod có thể thay đổi.
Giả sử cửa hàng trực tuyến của bạn cần ba bản sao của hệ thống backend để xử lý yêu cầu của khách hàng. Bạn cấu hình một Deployment với ba bản sao và Kubernetes sẽ phân bổ các Pod lên những nút có đủ tài nguyên. Nếu một Pod gặp lỗi, Kubernetes sẽ tìm cách thay thế nó.
Cách tiếp cận này được gọi là quản lý theo mô hình khai báo: bạn chỉ định những gì cần chạy thay vì quản lý thủ công từng container.
Những lợi ích chính của Kubernetes
1. Tự động khôi phục
Kubernetes có thể khởi động lại các container bị lỗi, thay thế các Pod không hoạt động bình thường và phân bổ lại những tác vụ phù hợp khi một nút gặp lỗi. Điều này giúp giảm sự can thiệp thủ công, dù khả năng khôi phục còn phụ thuộc vào tài nguyên sẵn có và cấu hình chính xác.
2. Mở rộng quy mô linh hoạt
Bạn có thể tăng số lượng bản sao ứng dụng theo cách thủ công hoặc cấu hình Horizontal Pod Autoscaler (HPA) để điều chỉnh số lượng bản sao dựa trên các chỉ số như mức sử dụng CPU. Việc tự động mở rộng số lượng bản sao đòi hỏi hệ thống thu thập chỉ số hoạt động bình thường và cụm có đủ tài nguyên; Kubernetes không tự tạo thêm tài nguyên máy chủ.
3. Cập nhật ứng dụng thuận lợi hơn
Deployment hỗ trợ cập nhật cuốn chiếu, cho phép phiên bản ứng dụng mới dần thay thế các bản sao cũ. Khi bản cập nhật gây ra sự cố, Kubernetes cũng hỗ trợ quay lại một phiên bản Deployment trước đó.
4. Khám phá dịch vụ và quản lý tài nguyên
Service trong Kubernetes giúp các ứng dụng giao tiếp với nhau qua những điểm truy cập ổn định ngay cả khi các Pod thay đổi. Việc khai báo nhu cầu CPU và bộ nhớ cũng giúp bộ lập lịch phân bổ tác vụ lên các nút phù hợp.
Kubernetes được dùng để làm gì?
Kubernetes đặc biệt hữu ích cho những ứng dụng cần điều phối vượt ra ngoài phạm vi một máy chủ. Các ví dụ phổ biến gồm:
- Nền tảng thương mại điện tử: Duy trì nhiều bản sao của giao diện cửa hàng hoặc API để phục vụ người dùng trong thời gian cao điểm.
- Sản phẩm SaaS: Quản lý nhiều dịch vụ phục vụ khách hàng và thường xuyên triển khai bản cập nhật.
- Kiến trúc microservices: Điều phối các dịch vụ được triển khai độc lập với quy tắc mạng và triển khai nhất quán.
- Xử lý nền: Chạy các công việc theo lịch và tác vụ xử lý song song với các dịch vụ ứng dụng.
Kubernetes không chỉ dành cho các doanh nghiệp lớn, nhưng các dự án nhỏ hơn nên cân nhắc những lợi ích này so với công sức cần bỏ ra để vận hành một cụm.
Kubernetes và Docker khác nhau như thế nào?
Docker và Kubernetes đảm nhiệm những vai trò khác nhau. Docker giúp xây dựng và chạy container; Kubernetes điều phối các tác vụ chạy trong container. Bạn có thể dùng Docker để xây dựng image ứng dụng, rồi triển khai image đó lên Kubernetes bằng một môi trường chạy container tương thích, chẳng hạn như containerd.
Để tìm hiểu về container ở mức cơ bản hơn, hãy xem hướng dẫn Docker là gì? của chúng tôi. Nếu bạn đang cân nhắc giữa Docker Compose và Kubernetes, hãy đọc bài so sánh Docker và Kubernetes.
Bạn có thể chạy Kubernetes trên VPS không?
Có. Kubernetes có thể chạy trên máy chủ riêng ảo Linux, miễn là bạn có đủ tài nguyên, quyền quản trị và hệ thống mạng tương thích. Bạn có thể tạo môi trường học tập gồm một nút trên một VPS hoặc kết hợp nhiều máy chủ thành một cụm.
Cấu hình một nút hữu ích cho việc thử nghiệm, nhưng không bảo vệ hệ thống khi máy chủ nền tảng gặp sự cố. Các hệ thống triển khai thực tế đòi hỏi tính sẵn sàng cao thường cần nhiều nút, hệ thống mạng phù hợp, lưu trữ bền vững, giám sát và một mặt phẳng điều khiển có khả năng chống chịu sự cố.
Dịch vụ Linux VPS của Zynoo cung cấp quyền truy cập root cho các môi trường tự quản lý, còn máy chủ chuyên dụng là một lựa chọn khi bạn cần phần cứng riêng cho các nút trong cụm.
Hãy lưu ý rằng cài đặt Kubernetes, cấu hình mạng cho cụm và bảo trì phần mềm là những trách nhiệm riêng, khác với việc thuê máy chủ. Đừng mặc định gói VPS bao gồm dịch vụ Kubernetes được quản lý.
Khi nào bạn nên sử dụng Kubernetes?
Hãy cân nhắc Kubernetes nếu ứng dụng của bạn cần nhiều nút máy chủ, nhiều bản sao dịch vụ hoặc thường xuyên triển khai các bản cập nhật cần phối hợp. Nền tảng này cũng hữu ích khi việc khôi phục và mở rộng quy mô thủ công đã trở nên khó quản lý.
Có lẽ bạn không cần Kubernetes cho một trang web nhỏ, dự án cá nhân hoặc một vài dịch vụ đang chạy ổn định trên một VPS. Trong những trường hợp đó, Docker Compose có thể đơn giản và ít tốn kém hơn khi vận hành.
Nhược điểm chính của Kubernetes là tính phức tạp: việc nâng cấp cụm, phân quyền bảo mật, cấu hình mạng, lưu trữ và giám sát đều cần được chú ý. Phần mềm này là mã nguồn mở, nhưng hạ tầng và công tác quản trị không miễn phí.
Cách bắt đầu với Kubernetes
Để học cách sử dụng, hãy bắt đầu với một cụm cục bộ bằng công cụ như Minikube hoặc kind. Làm theo các hướng dẫn chính thức của Kubernetes để triển khai một ứng dụng mẫu và tìm hiểu về Pod, Deployment và Service.
Sau khi cụm đã chạy và kubectl đã được cấu hình, bạn có thể kiểm tra các nút của cụm bằng lệnh:
kubectl get nodesTrước khi đưa hệ thống vào môi trường thực tế, hãy lập kế hoạch sao lưu, kiểm soát truy cập, giám sát, cấu hình mạng và phương án xử lý khi một nút không còn hoạt động.
Câu hỏi thường gặp
Kubernetes là phần mềm mã nguồn mở nên bạn không phải trả phí bản quyền Kubernetes. Tuy nhiên, bạn vẫn phải trả chi phí cho máy chủ, lưu trữ, hệ thống mạng và có thể cả dịch vụ được quản lý hoặc công tác quản trị kỹ thuật.
Không. Bạn cũng có thể dùng Kubernetes cho các ứng dụng quy mô nhỏ hơn, nhưng điều đó không có nghĩa là bạn nên làm vậy. Lợi ích của nền tảng này rõ rệt nhất khi việc quản lý ở cấp cụm giải quyết được một vấn đề thực tế.
Có. Kubernetes có thể chạy các image container tương thích được tạo bằng Docker. Nền tảng này thường sử dụng các môi trường chạy container như containerd hoặc CRI-O thay vì trực tiếp dùng Docker Engine.
Không. Việc sử dụng nhiều bản sao, cấu hình kiểm tra tình trạng hoạt động chính xác và xây dựng hạ tầng có khả năng chống chịu sự cố có thể cải thiện tính sẵn sàng, nhưng không loại bỏ được mọi sự cố có thể xảy ra.
Kết luận
Kubernetes giúp việc quản lý các ứng dụng chạy trong container trên nhiều máy chủ trở nên dễ dự đoán hơn. Nền tảng này có thể đảm nhiệm việc lập lịch tác vụ, khôi phục, mở rộng quy mô và cập nhật có kiểm soát, nhưng cũng làm phát sinh thêm trách nhiệm về hạ tầng và vận hành.
Với một dự án chạy trên một máy chủ, hãy bắt đầu bằng giải pháp đơn giản. Khi ứng dụng thực sự cần tự động hóa ở cấp cụm, Kubernetes sẽ trở thành bước tiếp theo phù hợp.
