Kubernetes (hay k8s hay gọi ngắn gọn là "kube") là một nền tảng mã nguồn mở tự động hóa rất nhiều các quy trình thủ công liên quan tới việc triển khai, quản lý và mở rộng các containerized applications. Nói cách khác, bạn có thể tập hợp các nhóm máy chủ chạy các Linux containers lại với nhau và Kubernetes sẽ giúp bạn quản lý các cụm đó một cách dễ dàng và hiệu quả. Các cụm này có thể mở rộng các máy chủ trên các đám mây công cộng (public cloud), đám mây riêng (private cloud) hoặc đám mây lai (hybrid cloud).
>> Tham khảo thêm: Container – Lợi ích thiết thực và những trường hợp sử dụng cụ thể
Kubernetes ban đầu được các kỹ sư Google phát triển và thiết kế. Và Google là một trong những cái tên tiên phong đóng góp cho công cuộc phát triển công nghệ Linux container. Đồng thời, hãng cũng rất cởi mở trong việc công khai về cách họ triển khai công việc trong các containers. (Đây là công nghệ nền tảng cho các dịch vụ đám mây của Google). Google tạo ra hơn 2 tỷ container deployments mỗi tuần — tất cả đều được hỗ trợ bởi nền tảng nội bộ: Borg. Borg là tiền thân của Kubernetes, do đó những bài học kinh nghiệm từ việc phát triển Borg qua nhiều năm góp phần tạo nên công nghệ Kubernetes.
Fun fact: Bảy chữ cái trong logo Kubernetes có liên quan và phản ánh tên gốc của dự án, "Project Seven of Nine".
Red Hat là một trong những công ty đầu tiên hợp tác với Google trong dự án Kubernetes trước khi Kubernetes được ra mắt và trở thành nhà tài trợ lớn thứ 2 cho dự án ngay từ những ngày đầu. Và Google đã tặng lại dự án Kubernetes cho Cloud Native Computing Foundation (CNCF) được thành lập vào năm 2015.
Tại sao Kubernetes lại cần thiết?
Các production apps thường trải dài trên nhiều containers. Các containers đó phải được triển khai trên nhiều server hosts. Kubernetes cung cấp khả năng phối hợp và quản lý cần thiết để triển khai các containers theo quy mô cho các workloads đó. Kubernetes orchestration cho phép bạn xây dựng các dịch vụ ứng dụng mở rộng nhiều containers, lên lịch các containers đó trên một cụm, mở rộng các containers và quản lý tình trạng của các containers theo thời gian.
Kubernetes cũng cần tích hợp với networking, storage, security, telemetry và các dịch vụ khác để cung cấp một cơ sở hạ tầng container toàn diện.
Tất nhiên, điều này sẽ tùy thuộc vào cách bạn sử dụng các containers trong môi trường của mình. Một ứng dụng thô sơ của các Linux containers sẽ coi chúng là các máy ảo nhanh và hiệu quả. Khi bạn mở rộng quy mô này sang môi trường sản xuất và nhiều ứng dụng, rõ ràng là bạn cần nhiều containers phối hợp hoạt động cùng nhau để phân phối các dịch vụ riêng lẻ. Điều này làm tăng đáng kể số lượng container trong môi trường, do đó sự phức tạp cũng tăng lên theo.
Kubernetes có thể khắc phục rất nhiều vấn đề phổ biến liên quan tới sự gia tăng container - phân loại các containers đi cùng nhau thành một "pod". Pods thêm một lớp abstraction vào các containers được nhóm lại, giúp bạn lên lịch cho các workload và cung cấp các dịch vụ cần thiết — như kết nối mạng và lưu trữ — cho các containers đó.
Các phần khác của Kubernetes giúp cân bằng tải trên các nhóm này và đảm bảo đúng số lượng containers đang chạy để hỗ trợ workloads.
Với việc triển khai Kubernetes đúng đắn, và có thêm sự trợ giúp từ các dự án mã nguồn mở khác như Atomic Registry, Open vSwitch, heapster, OAuth và SELinux, bạn có thể điều hành tất cả các phần trong cơ sở hạ tầng containers của mình một cách trơn tru.
>> Tham khảo thêm: SELinux là gì? Tại sao bạn nên sử dụng SELinux
Kubernetes có thể giúp gì?
Ưu điểm chính của việc sử dụng Kubernetes, đặc biệt nếu bạn đang tối ưu app dev cho cloud, là nó cung cấp cho bạn nền tảng để lên lịch và chạy các containers trên các clusters của máy vật lý hoặc máy ảo. Nói chung, công nghệ giúp bạn triển khai và hoạt động trên cơ sở hạ tầng container-based trong môi trường sản xuất. Và bởi vì Kubernetes tự động hóa các hoạt động vận hành nên bạn có thể thực hiện nhiều tác vụ đối với containers cũng giống như những nền tảng ứng dụng khác hoặc các hệ thống quản lý khác.
Với Kubernetes bạn có thể:
- Điều hành, phân bổ containers trên nhiều máy chủ.
- Tận dụng phần cứng nhiều hơn để tối đa hóa tài nguyên cần thiết cho việc chạy các ứng dụng doanh nghiệp.
- Kiểm soát, tự động triển khai và cập nhật ứng dụng.
- Gắn và thêm bộ nhớ để chạy các ứng dụng stateful.
- Mở rộng các ứng dụng được chứa trong container và tài nguyên của chúng một cách nhanh chóng
- Quản lý các dịch vụ, đảm bảo các ứng dụng được triển khai luôn chạy theo cách bạn triển khai chúng.
- Health-check và self-heal các ứng dụng bằng tính năng tự động phát hiện, tự động sửa lỗi, tự động dò tìm và tự động mở rộng.
Tuy nhiên, Kubernetes dựa vào các dự án khác để cung cấp đầy đủ các dịch vụ này. Với việc bổ sung các dự án nguồn mở khác, bạn hoàn toàn có thể nhận thấy sức mạnh của Kubernetes. Những kết hợp cần thiết bao gồm:
- Registry, thông qua các dự án như Atomic Registry hoặc Docker Registry.
- Networking, thông qua các dự án như OpenvSwitch và định tuyến cạnh thông minh (intelligent edge routing).
- Telemetry, thông qua các dự án như heapster, kibana, hawkular và elastic.
- Security, thông qua các dự án như LDAP, SELinux, RBAC và OAUTH với multi-tenancy layers.
- Automation, với việc bổ sung các Playbook Ansible để cài đặt và quản lý vòng đời của cụm.
- Services, thông qua một danh mục phong phú về nội dung được xử lý trước của các mẫu ứng dụng phổ biến.
>> Tìm hiểu thêm: [Ansible] Phần 2 - Playbook
Các thuật ngữ phổ biến trong Kubernetes
Master: Máy điều khiển các Kubernetes nodes. Đây là nơi tất cả các nhiệm vụ được giao.
Node: Các máy này thực hiện các tác vụ được yêu cầu, được giao. Kubernetes master điều khiển chúng.
Pod: Một nhóm gồm một hoặc nhiều containers được triển khai cho single node. Tất cả các containers trong một pod dùng chung một IP address, IPC, hostname, và những nguồn khác. Pods tách network và storage ra khỏi container bên dưới. Điều này cho phép bạn di chuyển các containers xung quanh cluster dễ dàng hơn.
Replication controller: Replication controller điều khiển việc nên có bao nhiêu bản sao giống hệt nhau của một pod khi đang chạy ở đâu đó trên cluster.
Service: Tách các work definitions khỏi các pod. Các kubernetes service proxies tự động nhận các yêu cầu dịch vụ tới pod thích hợp — bất kể nó di chuyển đến đâu trong cụm hoặc ngay cả khi nó được thay thế.
Kubelet: Dịch vụ này chạy trên các node, đọc các tệp kê khai container và đảm bảo các container đã xác định sẽ được khởi động và chạy.
kubectl: Đây là công cụ cấu hình dòng lệnh cho Kubernetes.
Kubernetes phù hợp với cơ sở hạ tầng của bạn ra sao?
Kubernetes chạy trên một hệ điều hành và tương tác với các pod của container chạy trên các node. Kubernetes master nhận các lệnh từ một administrator (hoặc nhóm DevOps) và chuyển các lệnh đó tới các nodes phụ thuộc. Việc phân phối này hoạt động trên vô số các dịch vụ để tự động quyết định node nào phù hợp nhất với nhiệm vụ. Sau đó, nó phân bổ tài nguyên và gán các nhóm trong node đó để hoàn thành công việc được yêu cầu.
Vì vậy, từ quan điểm cơ sở hạ tầng, có rất ít thay đổi về cách bạn quản lý containers. Sự kiểm soát của bạn đối với những containers đó xảy ra ở cấp độ cao hơn, giúp bạn kiểm soát tốt hơn mà không cần phải can thiệp từng containers hoặc node riêng biệt.
Vậy còn Docker thì sao?
Công nghệ Docker vẫn thực hiện những nhiệm vụ của riêng mình. Khi kubernetes lên lịch một pod vào một node, kubelet trên node đó sẽ hướng dẫn docker khởi động các container đã chỉ định. Các kubelet sau đó liên tục thu thập trạng thái của các container từ docker và tổng hợp thông tin đó trong master. Docker kéo container vào node đó và khởi động/dừng các container như bình thường. Sự khác biệt đó là: sẽ luôn có một hệ thống tự động yêu cầu Docker tiến hành công việc, thay vì quản trị viên phải làm việc đó bằng tay trên tất cả các node cho tất cả các container.
Tham khảo: redhat.com/en/topics/containers/what-is-kubernetes
Theo BizFly Cloud
>> Có thể bạn quan tâm: Hệ sinh thái Docker: Tổng quan về Container
BizFly Cloud là hệ sinh thái điện toán đám mây được vận hành bởi VCCorp - Công ty dẫn đầu trong lĩnh vực công nghệ và truyền thông tại Việt Nam. Với đội ngũ kỹ thuật viên trình độ cao và kinh nghiệm lâu năm làm việc trên các công nghệ khác nhau như cloud, mobile, web..., chúng tôi có đủ khả năng để hỗ trợ đưa ra những giải pháp và công nghệ toàn diện giúp doanh nghiệp chuyển đổi số thành công. Hãy tăng tốc thích nghi cho doanh nghiệp cùng các giải pháp công nghệ của BizFly Cloud tại đây.