Tìm hiểu về Kubernetes

 1.Kubernetes là gì?

Kuberneter hay còn gọi là k8s là một nền tảng mã nguồn mở tự động hoá việc quản lý, scaling và triển khai ứng dụng dưới dạng container hay còn gọi là Container orchestration engine. Nó loại bỏ rất nhiều các quy trình thủ công liên quan đến việc triển khai và mở rộng các containerized applications.

2.Kubernetes giải quyết vấn đề gì?

Bằng việc sử dụng docker, trên 1 host bạn có thể tạo ra nhiều container. Tuy nhiên nếu bạn có ý định sử dụng trên môi trường production thì phải bắt buộc phải nghĩ đến những vấn đề dưới đây:

• Việc quản lý hàng loạt docker host
• Container Scheduling
• Rolling update
• Scaling/Auto Scaling
• Monitor vòng đời và tình trạng sống chết của container.
• Self-hearing trong trường hợp có lỗi xãy ra. (Có khả năng phát hiện và tự correct lỗi)
• Service discovery
• Load balancing
• Quản lý data, work node, log
• Infrastructure as Code
• Sự liên kết và mở rộng với các hệ thống khác

Bằng việc sử dụng một Container orchestration engine như K8s có thể giải quyết được nhưng vấn đề trên đây. Trong trường hợp không sử dụng k8s, Thì sẽ phải cần thiết tạo ra cơ chế tự động hoá cho những cái kể trên, như thế thì cực kỳ tốn thời gian và không khả thi.

3.Những khái niệm cơ bản trong Kubernetes

Node

Trong Kubernetes Node là đơn vị nhỏ nhất xét về phần cứng. Nó là một máy vật lý hay máy ảo (VPS) trong cụm máy (cluster). Trong Node có nhiều thông tin như sau:

Addresses

 HostName: Hostname của node

 InternalIP: địa chỉ IP của node sử dụng trong nội bộ Cluster

 ExternalIP: địa chỉ IP của node có hiểu lực từ ngoài cluster liên lạc đến

Conditions

 Thông tin trạng thái đang chạy của node, có các thông tin

 Ready: giá trị true - chấp nhận triển khai chạy các Pod

 MemoryPressure: giá trị true nếu cạn kiệt bộ nhớ

 DiskPressure: giá trị true nếu cạn kiệt đĩa lưu trữ

 NetworkUnavailable: giá trị true nếu cấu hình mạng lỗi

Capacity / Allocatable

 Capacity cho biết tài nguyên có hiệu lực như CPU, bộ nhớ, số pod có thể chạy ... Allocatable

System Info

 Các thông tin phần mềm trên hệ thống

Node label

 Phân loại các nodes thành cùng 1 nhóm để quản lý.

Master node

Là server điều khiển các máy Worker chạy ứng dụng. Master node bao gồm 4 thành phần chính:

• Kubernetes API Server: là thành phần giúp các thành phần khác liên lạc nói chuyện với nhau. Lập trình viên khi triển khai ứng dụng sẽ gọi API Kubernetes API Server này.
• Scheduler: Thành phần này lập lịch triển khai cho các ứng dụng, ưng dụng được đặt vào Worker nào để chạy
• Controler Manager: Thành phần đảm nhiệm phần quản lý các Worker, kiểm tra các Worker sống hay chết, đảm nhận việc nhân bản ứng dụng…
• Etcd: Đây là cơ sở dữ liệu của Kubernetes, tất cả các thông tin của Kubernetes được lưu trữ cố định vào đây.

Worker node

Là server chạy ứng dụng trên đó. Bao gồm 3 thành phần chính:

• Container runtime: Là thành phần giúp chạy các ứng dụng dưới dạng Container. Thông thường người ta sử dụng Docker.
• Kubelet: đây là thành phần giao tiếp với Kubernetes API Server, và cũng quản lý các container
• Kubernetes Service Proxy: Thành phần này đảm nhận việc phân tải giữa các ứng dụng

kubectl

Tool quản trị Kubernetes, được cài đặt trên các máy trạm, cho phép các lập trình viên đẩy các ứng dụng mô tả triển khai vào cụm Kubernetes, cũng như là cho phép các quản trị viên có thể quản trị được cụm Kubernetes.

Pod

Pod là khái niệm cơ bản và quan trọng nhất trên Kubernetes. Bản thân Pod có thể chứa 1 hoặc nhiều hơn 1 container. Pod chính là nơi ứng dụng được chạy trong đó. Pod là các tiến trình nằm trên các Worker Node. Bản thân Pod có tài nguyên riêng về file system, cpu, ram, volumes, địa chỉ network…

Pod là thành phần đơn vị (nhỏ nhất) để Kubernetes thực hiện việc nhân bản (replication), có nghĩa là khi cần thiết thì Kubernetes có thể cấu hình để triển khai nhân bản ra nhiều pod có chức năng giống nhau để tránh quá tải, thậm chí nó vẫn tạo ra nhiều bản copy của pod khi không quá tải nhằm phòng lỗi (ví dụ node bị die).

Pod có thể có nhiều container mà pod là đơn vị để scale (có nghĩa là tất cả các container trong pod cũng scale theo) nên nếu có thể thì cấu hình ứng dụng sao cho một Pod có ít container nhất càng tốt.

Cách sử dụng hiệu quả và thông dụng là dùng loại Pod trong nó chỉ chạy một container.

Pod loại chạy nhiều container trong đó thường là đóng gọi một ứng dụng xây dựng với sự phối hợp chặt chẽ từ nhiều container trong một khu vực cách ly, chúng chia sẻ tài nguyên ổ đĩa, mạng cho nhau.

Image

Là phần mềm chạy ứng dụng đã được gói lại thành một chương trình để có thể chạy dưới dạng container. Các Pod sẽ sử dụng các Image để chạy.

Các Image này thông thường quản lý ở một nơi lưu trữ tập trung, ví dụ chúng ta có Docker Hub là nơi chứa Images của nhiều ứng dụng phổ biến như nginx, mysql, wordpress…

Deployment

Là cách thức để giúp triển khai, cập nhật, quản trị Pod.

Replicas Controller

Là thành phần quản trị bản sao của Pod, giúp nhân bản hoặc giảm số lượng Pod.

Service

Là phần mạng (network) của Kubernetes giúp cho các Pod gọi nhau ổn định hơn, hoặc để Load Balancing giữa nhiều bản sao của Pod, và có thể dùng để dẫn traffic từ người dùng vào ứng dụng (Pod), giúp người dùng có thể sử dụng được ứng dụng.

Label

Label ra đời để phân loại và quản lý Pod,. Ví dụ chúng ta có thể đánh nhãn các Pod chạy ở theo chức năng frontend, backend, chạy ở môi trường dev, qc, uat, production…