Bạn đã nghe nói về Kubernetes nhưng chưa thực sự hiểu “Kubernetes là gì“? Trong thế giới công nghệ hiện đại, Kubernetes được xem như một nền tảng quản lý container mạnh mẽ, giúp tự động hóa việc triển khai, mở rộng và vận hành các ứng dụng containerized. Bài viết này sẽ giải đáp chi tiết cho bạn về Kubernetes cũng như những thông tin đặc biệt về thuật ngữ này. Cùng Vinahost tìm hiểu nhé.

1. Kubernetes là gì?

Kubernetes (thường được viết tắt là K8s) là một hệ thống mã nguồn mở mạnh mẽ, đóng vai trò then chốt trong việc tự động hóa triển khai, mở rộng quy mô (scaling) và quản lý các ứng dụng được đóng gói trong container.

Hiểu một cách đơn giản, Kubernetes giúp bạn điều phối một cụm các máy chủ (nodes) hoạt động như một thể thống nhất, từ đó đơn giản hóa quá trình triển khai và vận hành ứng dụng.

kubernetes la gi — Kubernetes (thường được viết tắt là K8s) là một hệ thống mã nguồn mở mạnh mẽ, đóng vai trò then chốt trong việc tự động hóa triển khai, mở rộng quy mô (scaling) và quản lý các ứng dụng được đóng gói trong container.

Theo khảo sát năm 2021 của Cloud Native Computing Foundation (CNCF), 96% người tham gia đã sử dụng hoặc đánh giá Kubernetes, và 69% trong số đó đã triển khai Kubernetes trong môi trường sản xuất. Cũng theo khảo sát của CNCF, số lượng nhà phát triển Kubernetes trên toàn cầu đã đạt 3,9 triệu, tăng 67% so với năm trước.

2. Một số thuật ngữ liên quan đến Kubernetes

Ta có thể dễ dàng nhìn thấy những cụm từ như Container, Cluster Kubernetes, Master Node,… xuất hiện cùng khi tra thông tin dữ liệu về Kubernetes, nó chính là những thuật ngữ thông dụng đi kèm. Để biết rõ hơn, trước mắt cần hiểu được định nghĩa của những thuật ngữ trên:

2.1. Container là gì?

Container là một đơn vị phần mềm độc lập, đóng gói mã ứng dụng cùng tất cả các thành phần phụ thuộc (như thư viện, cấu hình) để ứng dụng có thể chạy nhất quán trên mọi môi trường.

Nó cung cấp khả năng cách ly với hệ điều hành và các container khác, đảm bảo tính ổn định và bảo mật. So với máy ảo, container nhẹ hơn và hiệu quả hơn về tài nguyên vì chúng chia sẻ kernel của hệ điều hành máy chủ. Docker là một ví dụ điển hình của công nghệ container, giúp đóng gói ứng dụng và các phụ thuộc vào một đơn vị duy nhất, dễ dàng di chuyển và triển khai trên nhiều nền tảng.

2.2. Cluster Kubernetes là gì?

Kubernetes cluster là một tập hợp các máy chủ, được gọi là “nodes” (nút), hoạt động cùng nhau để chạy các ứng dụng được đóng gói trong container.

Nó giống như một trung tâm dữ liệu thu nhỏ, nơi các máy chủ phối hợp để cung cấp tài nguyên cho ứng dụng. Mỗi node chứa các dịch vụ cần thiết để chạy pods (đơn vị triển khai nhỏ nhất trong Kubernetes), bao gồm kubelet (agent giao tiếp với control plane và quản lý pods), kube-proxy (duy trì quy tắc mạng) và container runtime.

2.3. Master Node là gì?

Master Node (hay Control Plane) đóng vai trò là “bộ não” của cụm, chịu trách nhiệm quản lý và điều phối hoạt động của các Worker Nodes (nút làm việc), nơi ứng dụng thực sự chạy.

Master Node bao gồm các thành phần chính: kube-apiserver (cổng giao tiếp chính, xử lý mọi tương tác với cụm thông qua API), etcd (hệ thống lưu trữ khóa-giá trị phân tán, lưu trữ cấu hình và trạng thái của cụm), kube-controller-manager (chạy các controllers, giám sát và duy trì trạng thái mong muốn của cluster) và kube-scheduler (lên lịch cho pods chạy trên các Worker Nodes phù hợp).

2.4. Worker Node là gì?

Worker Node (nút làm việc) là nơi các ứng dụng được đóng gói trong container thực sự chạy.

Mỗi Worker Node bao gồm các thành phần chính: kubelet (agent chạy trên mỗi node, giao tiếp với Master Node và quản lý container), kube-proxy (proxy mạng, duy trì quy tắc mạng và đảm bảo giao tiếp mạng với Pods) và Container Runtime (phần mềm chạy container).

Worker Node nhận lệnh từ Master Node và thực hiện các tác vụ như khởi tạo, quản lý và giám sát container. Số lượng Worker Node ảnh hưởng đến khả năng mở rộng của cluster. Nếu một Worker Node gặp sự cố, Kubernetes có khả năng tự phục hồi bằng cách di chuyển các Pod sang các Worker Node khác.

2.5. Pod là gì?

Pod là đơn vị triển khai nhỏ nhất, đại diện cho một hoặc nhiều container chạy cùng nhau trên một Node.

Pod giống như một “vỏ bọc” chứa các container, cho phép chúng giao tiếp qua localhost. Một Pod có thể chứa một hoặc nhiều container (ví dụ: một container chạy ứng dụng web và một container chạy cơ sở dữ liệu), chia sẻ Volumes để lưu trữ dữ liệu.

Pod có một địa chỉ IP duy nhất trong cluster. Kubernetes quản lý Pod như một đơn vị, bao gồm việc tạo, khởi động, kiểm tra sức khỏe và hủy Pod, cũng như mở rộng ứng dụng bằng cách tạo nhiều bản sao của Pod (Replicas). Pod giúp chia sẻ tài nguyên hiệu quả, đơn giản hóa việc phát triển ứng dụng đa container và quản lý nhất quán.

2.6. Deployment là gì?

Deployment là một đối tượng (object) trong Kubernetes dùng để quản lý việc triển khai, cập nhật, và mở rộng các Pod.

Nó cung cấp:

Rollout: Tự động triển khai ứng dụng mới.
Rollback: Khôi phục phiên bản trước khi gặp sự cố.
Mở rộng (Scaling): Tăng/giảm số lượng Pod.

Deployment giúp đảm bảo rằng ứng dụng luôn chạy ở trạng thái ổn định trong cluster.

2.7. Service là gì?

Service là một khái niệm then chốt, đóng vai trò là lớp trừu tượng giúp truy cập vào các Pod một cách ổn định và dễ dàng, bất kể Pod đang chạy ở đâu hay số lượng bao nhiêu.

Service giải quyết các vấn đề như Pod có thể bị chết và được tạo lại với IP mới, nhu cầu cân bằng tải khi có nhiều Pod, và việc khám phá dịch vụ (Service Discovery) cho các ứng dụng khác. Service cung cấp một IP ổn định (Cluster IP), cân bằng tải, và tên DNS để truy cập.

Có nhiều loại Service, bao gồm:

ClusterIP (IP nội bộ cluster)
Node Port (mở cổng trên mỗi node)
Load Balancer (tạo load balancer bên ngoài)
External Name (ánh xạ đến tên DNS bên ngoài).

Ví dụ, một Service có thể được tạo để truy cập một Deployment với nhiều Pod, cho phép các ứng dụng khác trong cluster truy cập ứng dụng đó thông qua IP và cổng của Service.

2.8. Namespace là gì?

Namespace là một cách để phân chia cluster thành các môi trường ảo riêng biệt, giúp tổ chức và quản lý tài nguyên (như Pod, Service, Deployment) một cách logic và hiệu quả.

Namespace tạo ra các ranh giới logic, cho phép các nhóm hoặc dự án hoạt động độc lập, quản lý tài nguyên bằng cách áp dụng quota (giới hạn CPU, bộ nhớ), kiểm soát truy cập bằng cách thiết lập quyền khác nhau, và tổ chức tài nguyên theo mục đích sử dụng. Namespace là tính năng quan trọng giúp phân chia, quản lý và kiểm soát tài nguyên hiệu quả, đặc biệt hữu ích trong môi trường có nhiều nhóm hoặc dự án cùng sử dụng một cluster Kubernetes.

Các khái niệm trên là những thành phần quan trọng tạo nên hệ sinh thái Kubernetes:

Kubernetes quản lý container thông qua Pod và Deployment.
Kubernetes tổ chức tài nguyên bằng Cluster và Namespace.
Kubernetes đảm bảo giao tiếp giữa các ứng dụng thông qua Service.
Master Node và Worker Node là hạ tầng vận hành toàn bộ hệ thống.

Nhờ sự phối hợp giữa các thành phần này, Kubernetes giúp triển khai ứng dụng container hóa dễ dàng, hiệu quả và ổn định hơn

Xem thêm: Web Server là gì | Tổng hợp kiến thức về Web Server

3. Chức năng của Kubernetes

Kubernetes đem đến nhiều chức năng quan trọng với người dùng như:

3.1. Cân bằng tải

Kubernetes quản lý nhiều Docker host bằng cách tạo các cụm container (cluster). Khi có nhiều phiên bản của một ứng dụng chạy trong các container khác nhau, Kubernetes sẽ phân phối lưu lượng truy cập đến các container này một cách đồng đều.

Điều này giúp đảm bảo rằng không có container nào bị quá tải, cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của ứng dụng. Kubernetes sử dụng các dịch vụ (Services) để định nghĩa cách truy cập vào các pod (nhóm các container), và có thể tự động điều chỉnh việc phân phối lưu lượng dựa trên tình trạng của các pod.

3.2. Tự động thu hồi và phát hành

Kubernetes cho phép tự động triển khai các phiên bản mới của ứng dụng một cách dần dần, giúp giảm thiểu thời gian chết và rủi ro. Nếu có vấn đề xảy ra với phiên bản mới, Kubernetes có thể tự động quay trở lại phiên bản trước đó một cách nhanh chóng. Quá trình này được gọi là “rolling update” và giúp đảm bảo tính liên tục của dịch vụ.

3.3. Điều chỉnh bộ nhớ

Kubernetes cho phép bạn chỉ định lượng tài nguyên (CPU, ổ cứng, RAM) mà mỗi container được phép sử dụng. Điều này giúp ngăn chặn một container chiếm dụng quá nhiều tài nguyên và ảnh hưởng đến các container khác. Kubernetes cũng có thể tự động điều chỉnh tài nguyên được cấp phát cho các container dựa trên nhu cầu thực tế.

3.4. Tự động phục hồi

Kubernetes liên tục giám sát trạng thái của các container và tự động khởi động lại các container bị lỗi. Nếu một node (máy chủ) bị lỗi, Kubernetes sẽ tự động di chuyển các container đang chạy trên node đó sang các node khác. Điều này giúp đảm bảo tính sẵn sàng cao của ứng dụng.

3.5. Quản lý cấu hình

Kubernetes cho phép bạn lưu trữ và quản lý cấu hình của ứng dụng một cách tập trung. Bạn có thể sử dụng Config Maps và Secrets để lưu trữ các thông tin cấu hình và dữ liệu nhạy cảm. Việc quản lý cấu hình tập trung giúp đơn giản hóa triển khai và cập nhật ứng dụng.

chuc nang cua Kubernetes la gi — Kubernetes đem đến nhiều chức năng quan trọng với người dùng

Xem thêm: Cloud Server Là Gì? | Ưu và Nhược Điểm Của Cloud Server

4. Ưu và nhược điểm của Kubernetes

Kubernetes cũng có những thế mạnh và điểm yếu riêng của mình trong quá trình hoạt động, vì thế mà bất kì người dùng nào cũng nên tìm hiểu kĩ trước khi đưa ra quyết định cuối cùng cho mình. Vậy ưu và nhược điểm của Kubernetes là gì?

4.1. Ưu điểm

Khả năng mở rộng (Scalability): Kubernetes cho phép bạn dễ dàng mở rộng hoặc thu hẹp số lượng container và tài nguyên dựa trên nhu cầu, giúp ứng dụng đáp ứng được lưu lượng truy cập biến động. Điều này rất quan trọng đối với các ứng dụng có lượng người dùng thay đổi thường xuyên.
Tính tự động hóa cao (High Automation): Kubernetes tự động hóa nhiều tác vụ quản lý container như triển khai, giám sát, khởi động lại container bị lỗi, giúp giảm thiểu công sức quản trị và vận hành.
Khả năng phục hồi (Self-Healing): Kubernetes liên tục giám sát trạng thái của các container và tự động khởi động lại các container bị lỗi hoặc di chuyển chúng sang các node khác nếu node hiện tại gặp sự cố. Điều này đảm bảo tính sẵn sàng cao của ứng dụng.
Quản lý tài nguyên hiệu quả (Efficient Resource Utilization): Kubernetes tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên phần cứng bằng cách phân bổ container một cách tối ưu trên các node.
Tính di động (Portability): Kubernetes có thể chạy trên nhiều môi trường khác nhau, từ máy tính cá nhân, trung tâm dữ liệu đến các nền tảng lưu trữ đám mây công cộng (AWS, Azure, GCP), giúp bạn linh hoạt trong việc triển khai ứng dụng.
Đơn giản hóa CI/CD (Simplified CI/CD): Kubernetes tích hợp tốt với các công cụ CI/CD, giúp tự động hóa quá trình xây dựng, kiểm tra và triển khai ứng dụng.
Hỗ trợ cộng đồng lớn (Large Community Support): Kubernetes là một dự án mã nguồn mở với cộng đồng người dùng và nhà phát triển đông đảo, giúp bạn dễ dàng tìm kiếm sự hỗ trợ và tài liệu khi cần.

4.2. Nhược điểm

Độ phức tạp (Complexity): Kubernetes là một hệ thống phức tạp, đòi hỏi kiến thức chuyên môn để cài đặt, cấu hình và vận hành. Việc nắm bắt tất cả các khái niệm và thành phần của Kubernetes có thể mất thời gian.
Khó khăn trong việc gỡ lỗi (Debugging Challenges): Việc gỡ lỗi các ứng dụng chạy trên Kubernetes có thể phức tạp do tính phân tán của hệ thống.
Chi phí đầu tư ban đầu (Initial Investment): Việc triển khai và duy trì Kubernetes có thể đòi hỏi chi phí đầu tư ban đầu về phần cứng và nhân lực.
Yêu cầu cấu hình phần cứng mạnh mẽ (Hardware Requirements): Để chạy Kubernetes hiệu quả, bạn cần có cấu hình phần cứng đủ mạnh.
Khả năng bảo mật (Security Considerations): Mặc dù Kubernetes cung cấp các tính năng bảo mật, nhưng việc cấu hình và duy trì bảo mật cho một cluster Kubernetes đòi hỏi sự cẩn trọng và kiến thức chuyên sâu.

Xem thêm: Server Cluster là gì? | Toàn bộ kiến thức về Server Cluster

5. Tính ứng dụng của Kubernetes

Hãy cùng xem qua những tính ứng dụng thiết thực của Kubernetes với người dùng nhé:

5.1. Triển khai và quản lý ứng dụng trên quy mô lớn

Kubernetes đặc biệt hữu ích cho việc quản lý các ứng dụng phức tạp, phân tán trên nhiều máy chủ. Nó giúp tự động hóa việc triển khai, mở rộng, cập nhật và quản lý vòng đời của ứng dụng. Các công ty lớn với hạ tầng phức tạp và lượng truy cập cao thường sử dụng Kubernetes để đảm bảo tính ổn định và khả năng mở rộng của ứng dụng.

5.2. Xây dựng nền tảng Microservices

Kiến trúc Microservices, nơi ứng dụng được chia thành các dịch vụ nhỏ độc lập, đang ngày càng phổ biến. Kubernetes là một nền tảng lý tưởng để triển khai và quản lý các Microservices. Nó cung cấp khả năng quản lý các dịch vụ, giao tiếp giữa các dịch vụ và khả năng mở rộng độc lập cho từng dịch vụ.

5.3. Tối ưu hóa sử dụng tài nguyên

Kubernetes giúp tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên phần cứng bằng cách phân bổ các container một cách hiệu quả trên các node. Nó cũng cho phép bạn thiết lập giới hạn tài nguyên cho từng container, ngăn chặn việc một container chiếm dụng quá nhiều tài nguyên và ảnh hưởng đến các container khác.

5.4. Triển khai ứng dụng trên nhiều môi trường (Hybrid Cloud và Multi-Cloud)

Kubernetes có thể chạy trên nhiều môi trường khác nhau, từ máy tính cá nhân, trung tâm dữ liệu đến các nền tảng đám mây công cộng (AWS, Azure, GCP). Điều này cho phép bạn triển khai ứng dụng một cách linh hoạt trên nhiều môi trường mà không cần thay đổi code.

Xem thêm: Hybrid Cloud là gì? | Tổng hợp kiến thức về Hybrid Cloud

5.5. Tự động hóa CI/CD

Kubernetes tích hợp tốt với các công cụ CI/CD, giúp tự động hóa quá trình xây dựng, kiểm tra và triển khai ứng dụng. Bạn có thể sử dụng Kubernetes để triển khai các bản cập nhật ứng dụng một cách tự động và liên tục.

5.6. Xây dựng nền tảng Platform as a Service (PaaS)

Kubernetes có thể được sử dụng để xây dựng một nền tảng PaaS tùy chỉnh, cung cấp cho các nhà phát triển một môi trường để triển khai và quản lý ứng dụng một cách dễ dàng.

ung dung cua Kubernetes la gi — Tính ứng dụng của Kubernetes

Xem thêm: Multi Cloud là gì? So sánh Multi Cloud và Hybrid Cloud

6. So sánh sự khác nhau giữa Docker và Kubernetes

Qua tìm hiểu, ta đã có thể biết thêm thông tin rõ hơn về thuật ngữ Docker cũng như Kubernetes là gì và biết được chúng cũng có những điểm sáng nổi bật riêng biệt. Để có thể biết thêm sự khác nhau giữa Docker và Kubernetes, ta có thể xem qua bảng sau:

	Docker	Kubernetes
Định nghĩa	Nền tảng container hóa giúp đóng gói ứng dụng và các phụ thuộc của nó thành một container độc lập.	Hệ thống điều phối container, cho phép quản lý và điều phối các container trên quy mô lớn.
Mục tiêu	Đơn giản hóa việc xây dựng, vận chuyển và chạy các ứng dụng.	Tự động hóa việc triển khai, mở rộng và quản lý các ứng dụng container hóa trên nhiều máy chủ.
Cấp độ trừu tượng	Thấp hơn	Cao hơn
Đơn vị quản lý	Container	Pod (một nhóm container)
Môi trường	Một máy chủ	Nhiều máy chủ (cụm)
Kiến trúc	Một node	Cụm (cluster) nhiều node
Ứng dụng	Phát triển ứng dụng, đóng gói ứng dụng, triển khai ứng dụng đơn giản.	Môi trường sản xuất, ứng dụng phức tạp, quy mô lớn, yêu cầu tính sẵn sàng cao.
Tính năng chính	Tạo, chạy và chia sẻ container.	Lên lịch, cân bằng tải, tự động hóa, quản lý dịch vụ.
Mối quan hệ	Kubernetes sử dụng Docker để tạo ra các container.	Docker là một phần của hệ sinh thái Kubernetes.
Khi nào nên sử dụng	Phát triển ứng dụng cá nhân Triển khai ứng dụng đơn giản Học tập về container hóa	Môi trường sản xuất Ứng dụng phức tạp, nhiều thành phần Yêu cầu tính sẵn sàng cao Quy mô lớn

Xem thêm: So sánh Cloud và Ảo hóa chi tiết nhất

7. Tổng kết

Kubernetes đã cách mạng hóa cách chúng ta xây dựng và vận hành các ứng dụng. Từ một hệ thống đơn giản, Kubernetes đã phát triển thành một nền tảng mạnh mẽ, giúp các doanh nghiệp lớn nhỏ dễ dàng triển khai và quản lý các ứng dụng container hóa trên quy mô lớn. Mong rằng những thông tin trên có thể giải đáp được các thắc mắc của bạn về Kubernetes là gì, ưu, nhược điểm cũng như tính ứng dụng của Kubernetes.

Để tìm hiểu thêm các thông tin khác, bạn có thể xem tại đây và tham khảo dịch vụ: Mua tên miền vn, Hosting NVMe, VPS NVMe, VPS MMO.