Trong thế giới ngày nay, nền công nghiệp công nghệ đang chứng kiến sự chuyển đổi mạnh mẽ từ các mô hình triển khai truyền thống sang mô hình dựa trên container. Và giữa sự gia tăng đáng kể của ứng dụng dựa trên container, một công cụ đặc biệt nổi bật đã trở thành trụ cột của quá trình này - đó chính là Kubernetes. Hãy cùng khám phá chi tiết về Kubernetes là gì và tại sao nó đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành cơ sở hạ tầng cho ứng dụng hiện đại.
1. Kubernetes là gì?
Kubernetes, thường được viết tắt là k8s, đại diện cho một nền tảng mã nguồn mở quan trọng, giúp tự động hóa quản lý, mở rộng, và triển khai các ứng dụng trong định dạng container. Được biết đến như một "Container Orchestration Engine" (điều phối container), Kubernetes đơn giản hóa nhiều quy trình thủ công liên quan đến triển khai và mở rộng ứng dụng container.
Khả năng điều phối của Kubernetes cho phép người dùng xây dựng các dịch vụ ứng dụng có khả năng mở rộng qua nhiều container, lên lịch chúng trên một cụm máy chủ (cluster), mở rộng số lượng container theo nhu cầu, và duy trì tình trạng của chúng theo thời gian.
Được phát triển ban đầu bởi các kỹ sư tại Google, Kubernetes không chỉ là một công cụ quan trọng trong cộng đồng mã nguồn mở mà còn là kết quả của sự đóng góp tích cực từ các chuyên gia công nghệ, đặc biệt là từ Google, người đã đóng góp nhiều cho sự phát triển của công nghệ Linux container.
Red Hat đã đứng đầu trong số các công ty tiên phong hợp tác với Google trong dự án Kubernetes ngay từ khi nó chưa được công bố chính thức, trở thành đối tác đầu tiên và sau đó trở thành nhà tài trợ quan trọng thứ hai của dự án trong những ngày đầu của nó. Quan trọng hơn, Google đã quyết định giao lại quản lý dự án Kubernetes cho Cloud Native Computing Foundation (CNCF), tổ chức được thành lập vào năm 2015, nhấn mạnh tầm quan trọng của nó trong việc đảm bảo sự phát triển và hỗ trợ của cộng đồng rộng lớn.
2. Tại sao Kubernetes lại cần thiết?
Khi triển khai thực tế các container trong môi trường sản xuất, quy trình này có thể tạo ra hàng chục, thậm chí hàng nghìn container theo thời gian. Việc quản lý, triển khai (trên nhiều máy chủ), kết nối, và cập nhật những container này đòi hỏi sự chăm sóc đặc biệt. Nếu thực hiện mọi công đoạn này một cách thủ công, sẽ đòi hỏi một nhóm công nhân đáng kể.
Gần đây, việc container hoá ứng dụng thông qua Docker và triển khai chúng trong môi trường sản xuất đã trở nên phổ biến. Tuy nhiên, quản lý hệ thống chạy container chỉ sử dụng Docker trên môi trường sản xuất có thể trở nên vô cùng phức tạp.
Sử dụng Docker có khả năng tạo ra nhiều container trên một máy chủ. Tuy nhiên, khi triển khai trong môi trường sản xuất, người quản lý cần đặt sự chú ý đặc biệt vào các thách thức như:
- Quản lý nhiều Docker host đồng thời.
- Điều phối các container.
- Rolling update.
- Scaling/Auto Scaling.
- Giám sát tình trạng của container (hoạt động hay không).
- Self-healing (tự phát hiện và sửa lỗi) khi có lỗi xảy ra.
- Service discovery.
- Load balancing.
- Quản lý data, work load, log.
- Infrastructure as Code.
- Liên kết và mở rộng với nhiều hệ thống khác.
Vì vậy, việc sử dụng một nền tảng Container orchestration engine như Kubernetes sẽ giúp giải quyết những vấn đề này. Nếu không sử dụng Kubernetes, việc phải xây dựng các cơ chế tự động hóa cho những vấn đề này từ đầu sẽ là một nhiệm vụ không khả thi.
3. Chức năng của Kubernetes
Kubernetes quản lý nhiều Docker host bằng cách tạo các cụm container, được gọi là container cluster. Khi chạy một container trên Kubernetes, việc triển khai replicas (tạo các bản sao giống nhau) có thể đảm bảo cân bằng tải tự động và nâng cao khả năng chịu lỗi. Thông qua load balancing, Kubernetes cũng hỗ trợ autoscaling, tự động điều chỉnh số lượng replicas theo nhu cầu.
Cụm từ "Docker host" thường được thay thế bằng "Node" trong ngữ cảnh của Docker. Khi phân phối các container đối với các Node này, có những dạng công việc (workload) như "Sử dụng Disk I/O nhiều", "Sử dụng băng thông cao", "Disk là SSD", và "CPU xung nhịp cao". Dựa vào loại máy chủ Docker và workload cụ thể, Kubernetes có khả năng tự hiểu việc sắp xếp với khái niệm affinity hay anti-affinity để lên lịch triển khai một cách hợp lý.
Trong các trường hợp không cụ thể, việc lên lịch triển khai sẽ dựa trên tình trạng trống trải của CPU và bộ nhớ, giúp người dùng không cần quản lý việc đặt container vào Docker host cụ thể. Ngoài ra, nếu tài nguyên trở nên khan hiếm, Kubernetes cũng có khả năng tự động điều chỉnh tỷ lệ phân phối tài nguyên giữa các Kubernetes cluster.
Kubernetes thực hiện theo dõi container theo các tiêu chuẩn để đảm bảo khả năng chịu lỗi cao. Trong trường hợp xảy ra sự cố bất ngờ và một container dừng hoạt động, hệ thống tự động thực hiện quá trình self-healing bằng cách khởi động lại container đó. Khái niệm self-healing đóng vai trò quan trọng trong Kubernetes, giúp tự động khôi phục các dịch vụ khi node gặp sự cố, bị "die", hoặc di chuyển.
Bên cạnh việc thực hiện giám sát, Kubernetes còn hỗ trợ việc thiết lập healthcheck với các tập lệnh HTTP/TCP/shell.
Khi thực hiện tự động mở rộng, nếu xuất hiện vấn đề liên quan đến endpoint của container, đặc biệt trong trường hợp sử dụng máy ảo và có cấu hình load balancing, endpoint được cung cấp như một VIP.
Kubernetes cũng cung cấp chức năng tương tự được gọi là Service, giúp cung cấp load balancing cho một nhóm container cụ thể. Ngoài việc tự động thêm và xóa trong quá trình tự động mở rộng, Service cũng tự động ngắt kết nối khi container gặp sự cố. Tính năng tự động cách ly trước khi thực hiện rolling updates cho container là một minh chứng khác cho khả năng của Kubernetes trong quản lý các endpoint với mức SLA cao.
Do đó, để triển khai Docker trong môi trường sản xuất mà không sử dụng công cụ điều phối như Kubernetes, người dùng sẽ phải tự tạo các chức năng đã được đề cập ở trên. Tuy nhiên, khi sử dụng Kubernetes, chúng ta có thể tận dụng các cơ chế tự động hóa tích hợp của nó.
4. Ưu và nhược điểm của Kubernetes
4.1. Ưu điểm
Ưu điểm quan trọng khi sử dụng Kubernetes là gì, đặc biệt là khi bạn đang tối ưu hóa phát triển ứng dụng cho môi trường đám mây? Đó là khả năng cung cấp một nền tảng cho việc lên lịch và chạy các container trên các cụm máy vật lý hoặc máy ảo.
Công nghệ Kubernetes hỗ trợ triển khai và vận hành trên cơ sở hạ tầng dựa trên container trong môi trường sản xuất. Với việc tự động hóa các hoạt động vận hành, Kubernetes cho phép thực hiện nhiều tác vụ liên quan đến container một cách hiệu quả, tương tự như các nền tảng ứng dụng khác hoặc các hệ thống quản lý khác.
Với Kubernetes, bạn có khả năng:
- Điều hành và phân phối các container trên nhiều máy chủ.
- Tận dụng tối đa phần cứng để optimize tài nguyên cần thiết cho việc chạy các ứng dụng doanh nghiệp.
- Gắn kết và thêm bộ nhớ để chạy các ứng dụng có trạng thái.
- Mở rộng nhanh chóng các ứng dụng đóng gói trong container và tài nguyên của chúng.
- Quản lý dịch vụ, đảm bảo rằng các ứng dụng triển khai luôn duy trì trạng thái như bạn đã xác định.
- Thực hiện health-check và tự phục hồi cho các ứng dụng thông qua khả năng tự động phát hiện, tự động sửa lỗi, tự động dò tìm và tự động mở rộng.
4.2. Nhược điểm
Mặc dù Kubernetes mang lại nhiều ưu điểm và đã trở thành một trong những nền tảng quản lý container phổ biến, nhưng cũng có một số nhược điểm:
- Phức tạp cho môi trường nhỏ: Đối với các ứng dụng và môi trường nhỏ, Kubernetes có thể quá phức tạp và có quá nhiều tính năng không cần thiết.
- Khó khăn trong việc triển khai và quản lý: Việc triển khai và quản lý Kubernetes đôi khi đòi hỏi kiến thức chuyên sâu và kinh nghiệm vững về hệ thống, điều này có thể là một thách thức đối với người mới sử dụng.
- Tài nguyên hệ thống: Kubernetes yêu cầu một lượng tài nguyên hệ thống khá lớn để chạy hiệu quả, điều này có thể tăng chi phí vận hành và yêu cầu cấu hình phù hợp.
- Cần đào tạo đội ngũ: Sử dụng Kubernetes đòi hỏi một đội ngũ có kinh nghiệm, và đôi khi, việc đào tạo nhân viên mới để làm quen với nền tảng này có thể tốn kém.
- Sự phụ thuộc vào network: Kubernetes đặt một mức độ lớn sự phụ thuộc vào mạng, và sự cố mạng có thể gây ảnh hưởng lớn đến các ứng dụng chạy trên nền tảng.
- Khả năng tích hợp với hệ thống hiện tại: Việc tích hợp Kubernetes vào các hệ thống hiện tại có thể là một công việc phức tạp, đặc biệt là khi các ứng dụng đã tồn tại từ trước đó.
- Tiêu thụ tài nguyên khi không sử dụng đủ: Kubernetes có thể tiêu thụ một lượng lớn tài nguyên khi không có đủ containers để quản lý, gây lãng phí và không hiệu quả.
- Giao diện người dùng không thân thiện: Giao diện người dùng của Kubernetes không phải lúc nào cũng được đánh giá cao về tính thân thiện và dễ sử dụng. Điều này có thể tạo khó khăn cho người mới học và sử dụng.
Tuy nhiên, Kubernetes không đứng độc lập mà phụ thuộc vào các dự án khác để cung cấp đầy đủ các dịch vụ. Bằng cách tích hợp các dự án nguồn mở khác, bạn có thể tận dụng toàn bộ tiềm năng của Kubernetes. Các kết hợp quan trọng thường bao gồm:
- Registry, được thực hiện thông qua các dự án như Atomic Registry hoặc Docker.
- Networking, sử dụng các dự án như OpenvSwitch và intelligent edge routing.
- Telemetry, tích hợp các dự án như Heapster, Kibana, Hawkular, và Elastic.
- Bảo mật, tích hợp các dự án như LDAP, SELinux, RBAC, và OAUTH với lớp đa người sử dụng.
- Tự động hóa, bằng cách bổ sung các Playbook Ansible để triển khai và quản lý vòng đời của cụm.
- Dịch vụ, sử dụng một danh mục đa dạng về nội dung đã được xử lý trước của các mẫu ứng dụng phổ biến
5. Các thuật ngữ phổ biến trong Kubernetes
Kubernetes có nhiều thuật ngữ phổ biến mà người sử dụng thường xuyên gặp. Tham khảo nội dung dưới đây để biết một số thuật ngữ quan trọng trong Kubernetes là gì nhé:
- Master Node: Đây là máy điều khiển các nút Kubernetes, nơi tất cả các nhiệm vụ được giao được quản lý.
- Node: Các máy này thực hiện các tác vụ được yêu cầu và được giao bởi Kubernetes master.
- Pod: Một nhóm bao gồm một hoặc nhiều container được triển khai trên một nút duy nhất. Tất cả các container trong một pod chia sẻ chung một địa chỉ IP, IPC, tên máy chủ và nguồn tài nguyên khác. Pods tách biệt mạng và lưu trữ khỏi container bên dưới, giúp di chuyển các container trong cụm trở nên dễ dàng hơn.
- Replication controller: Điều khiển số lượng bản sao giống nhau của một pod khi nó đang chạy trên cụm.
- Service: Tách biệt các định nghĩa công việc từ các pod. Các proxy dịch vụ Kubernetes tự động định tuyến các yêu cầu dịch vụ đến pod thích hợp, bất kể chúng di chuyển trong cụm hoặc thậm chí khi chúng được thay thế.
- Kubelet: Dịch vụ này chạy trên các node, đọc các tệp cấu hình container và đảm bảo rằng các container đã được xác định sẽ được khởi động và chạy.
- Kubectl: Công cụ cấu hình dòng lệnh cho Kubernetes.
- Image: Là phần mềm được đóng gói thành một chương trình chạy dưới dạng container. Các pod sẽ trực tiếp sử dụng các image này để chạy. Những Image này thường được quản lý từ một nơi lưu trữ tập trung, ví dụ như việc sử dụng Docker Hub để chứa các hình ảnh của nhiều ứng dụng phổ biến như là nginx, mysql, wordpress.
- Deployment: Sử dụng deployment sẽ giúp bạn triển khai, cập nhật, và quản lý những Pod một cách hiệu quả.
- Label: Các nhãn này được sử dụng để quản lý các Pod và hỗ trợ việc đánh nhãn cho chúng thông qua các môi trường như Frontend, backend trên nền dev, qc, uat, production...
6. Tạm kết
Tóm lại, Kubernetes là một hệ thống mã nguồn mở giúp tự động hóa việc triển khai, quản lý, và mở rộng ứng dụng container trong môi trường đám mây. Nó sử dụng các đối tượng như Pod, Service, và Deployment để tạo ra một cấu trúc linh hoạt cho việc quản lý ứng dụng. Kubernetes cung cấp nhiều tính năng như tự động mở rộng, quản lý tài nguyên, canary deployments, giúp đơn giản hóa và tối ưu hóa quy trình triển khai và vận hành ứng dụng trong môi trường container. Sự phổ biến của nó ngày càng tăng do khả năng giúp tiết kiệm thời gian và nguồn lực trong quản lý ứng dụng hiện đại.
Bài viết vừa rồi đã giúp bạn hiểu rõ hơn về định nghĩa Kubernetes là gì và ứng dụng của nó trong việc triển khai và quản lý ứng dụng container. Nếu bạn còn thắc mắc nào cần giải đáp, đừng ngần ngại để lại câu hỏi của mình ở phần bình luận bên dưới nhé! Cảm ơn các bạn đã đọc.
Website không chứa bất kỳ quảng cáo nào, mọi đóng góp để duy trì phát triển cho website (donation) xin vui lòng gửi về STK 90.2142.8888 - Ngân hàng Vietcombank Thăng Long - TRAN VAN BINH
=============================
Nếu bạn không muốn bị AI thay thế và tiết kiệm 3-5 NĂM trên con đường trở thành DBA chuyên nghiệp hay làm chủ Database thì hãy đăng ký ngay KHOÁ HỌC ORACLE DATABASE A-Z ENTERPRISE, được Coaching trực tiếp từ tôi với toàn bộ bí kíp thực chiến, thủ tục, quy trình của gần 20 năm kinh nghiệm (mà bạn sẽ KHÔNG THỂ tìm kiếm trên Internet/Google) từ đó giúp bạn dễ dàng quản trị mọi hệ thống Core tại Việt Nam và trên thế giới, đỗ OCP.
- CÁCH ĐĂNG KÝ: Gõ (.) hoặc để lại số điện thoại hoặc inbox https://m.me/tranvanbinh.vn hoặc Hotline/Zalo 090.29.12.888
- Chi tiết tham khảo:
https://bit.ly/oaz_w
=============================
2 khóa học online qua video giúp bạn nhanh chóng có những kiến thức nền tảng về Linux, Oracle, học mọi nơi, chỉ cần có Internet/4G:
- Oracle cơ bản: https://bit.ly/admin_1200
- Linux: https://bit.ly/linux_1200
=============================
KẾT NỐI VỚI CHUYÊN GIA TRẦN VĂN BÌNH:
📧 Mail: binhoracle@gmail.com
☎️ Mobile/Zalo: 0902912888
👨 Facebook: https://www.facebook.com/BinhOracleMaster
👨 Inbox Messenger: https://m.me/101036604657441 (profile)
👨 Fanpage: https://www.facebook.com/tranvanbinh.vn
👨 Inbox Fanpage: https://m.me/tranvanbinh.vn
👨👩 Group FB: https://www.facebook.com/groups/DBAVietNam
👨 Website: https://www.tranvanbinh.vn
👨 Blogger: https://tranvanbinhmaster.blogspot.com
🎬 Youtube: https://www.youtube.com/@binhguru
👨 Tiktok: https://www.tiktok.com/@binhguru
👨 Linkin: https://www.linkedin.com/in/binhoracle
👨 Twitter: https://twitter.com/binhguru
👨 Podcast: https://www.podbean.com/pu/pbblog-eskre-5f82d6
👨 Địa chỉ: Tòa nhà Sun Square - 21 Lê Đức Thọ - Phường Mỹ Đình 1 - Quận Nam Từ Liêm - TP.Hà Nội
=============================
cơ sở dữ liệu, cơ sở dữ liệu quốc gia, database, AI, trí tuệ nhân tạo, artificial intelligence, machine learning, deep learning, LLM, ChatGPT, DeepSeek, Grok, oracle tutorial, học oracle database, Tự học Oracle, Tài liệu Oracle 12c tiếng Việt, Hướng dẫn sử dụng Oracle Database, Oracle SQL cơ bản, Oracle SQL là gì, Khóa học Oracle Hà Nội, Học chứng chỉ Oracle ở đầu, Khóa học Oracle online,sql tutorial, khóa học pl/sql tutorial, học dba, học dba ở việt nam, khóa học dba, khóa học dba sql, tài liệu học dba oracle, Khóa học Oracle online, học oracle sql, học oracle ở đâu tphcm, học oracle bắt đầu từ đâu, học oracle ở hà nội, oracle database tutorial, oracle database 12c, oracle database là gì, oracle database 11g, oracle download, oracle database 19c/21c/23c/23ai, oracle dba tutorial, oracle tunning, sql tunning , oracle 12c, oracle multitenant, Container Databases (CDB), Pluggable Databases (PDB), oracle cloud, oracle security, oracle fga, audit_trail,oracle RAC, ASM, oracle dataguard, oracle goldengate, mview, oracle exadata, oracle oca, oracle ocp, oracle ocm , oracle weblogic, postgresql tutorial, mysql tutorial, mariadb tutorial, ms sql server tutorial, nosql, mongodb tutorial, oci, cloud, middleware tutorial, docker, k8s, micro service, hoc solaris tutorial, hoc linux tutorial, hoc aix tutorial, unix tutorial, securecrt, xshell, mobaxterm, putty
