Kubernetes là gì? Hướng dẫn chi tiết từ A-Z cho người mới bắt đầu

Giới Thiệu

Kubernetes (hay còn gọi là K8s) là một nền tảng mã nguồn mở giúp tự động hóa việc triển khai, mở rộng và quản lý các ứng dụng container. Với sự phát triển của công nghệ container hóa, Kubernetes đã trở thành công cụ không thể thiếu trong hệ sinh thái DevOps. Bài viết này sẽ giải thích chi tiết Kubernetes là gì, cách hoạt động, và cách sử dụng hiệu quả.

1. Kubernetes là gì?

1.1 Định Nghĩa

Kubernetes là một hệ thống quản lý container (container orchestration) được phát triển bởi Google, sau đó được chuyển giao cho Cloud Native Computing Foundation (CNCF). Nó giúp bạn quản lý các ứng dụng được đóng gói trong container (như Docker) một cách tự động và hiệu quả.

1.2 Tại sao Kubernetes quan trọng?

Tự động hóa: Tự động triển khai, mở rộng và quản lý container.
Khả năng mở rộng: Dễ dàng scale ứng dụng theo nhu cầu.
High Availability: Đảm bảo ứng dụng luôn hoạt động 24/7.
Portability: Chạy được trên nhiều môi trường (cloud, on-premise, hybrid).

2. Kiến Trúc Kubernetes

2.1 Các Thành Phần Chính

Master Node: Quản lý cluster, bao gồm các thành phần như API Server, Scheduler, Controller Manager.
Worker Node: Chạy các container, bao gồm Kubelet, Kube Proxy, và Container Runtime (như Docker).
Pod: Đơn vị nhỏ nhất trong Kubernetes, chứa một hoặc nhiều container.
Service: Cung cấp địa chỉ mạng ổn định để truy cập ứng dụng.

3. Cách Kubernetes Hoạt Động

3.1 Quy Trình Triển Khai

Khai báo cấu hình: Bạn khai báo trạng thái mong muốn của ứng dụng thông qua file YAML.
API Server: Master Node nhận cấu hình và lên lịch triển khai.
Scheduler: Phân bổ Pods đến các Worker Node phù hợp.
Kubelet: Trên mỗi Worker Node, Kubelet đảm bảo các container chạy đúng như khai báo.

3.2 Ví Dụ Triển Khai

Dưới đây là một file YAML đơn giản để triển khai ứng dụng Nginx:

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx:1.14.2
        ports:
        - containerPort: 80

replicas: 3: Tạo 3 bản sao của ứng dụng Nginx.
image: nginx:1.14.2: Sử dụng image Nginx phiên bản 1.14.2.

4. Cách Sử Dụng Kubernetes

4.1 Cài Đặt Kubernetes

Minikube: Công cụ để chạy Kubernetes trên local.
kubectl: CLI để tương tác với Kubernetes cluster.

4.2 Các Lệnh Cơ Bản

Tạo Deployment:
```
kubectl apply -f nginx-deployment.yaml
```
Kiểm tra Pods:
```
kubectl get pods
```
Xóa Deployment:
```
kubectl delete -f nginx-deployment.yaml
```

5. Lợi Ích Của Kubernetes

5.1 Tối Ưu Hóa Tài Nguyên

Tự động phân bổ tài nguyên CPU và RAM cho các container.
Giảm chi phí vận hành bằng cách tận dụng tối đa tài nguyên server.

5.2 High Availability

Tự động phục hồi ứng dụng khi có sự cố.
Cân bằng tải (load balancing) giữa các Pods.

5.3 Dễ Dàng Mở Rộng

Scale ứng dụng lên/xuống chỉ với một lệnh:
```
kubectl scale deployment nginx-deployment --replicas=5
```

6. Kubernetes vs Docker Swarm

Tiêu Chí	Kubernetes	Docker Swarm
Độ Phức Tạp	Cao	Thấp
Khả Năng Mở Rộng	Mạnh mẽ, phù hợp cho lớn	Phù hợp cho nhỏ và vừa
Cộng Đồng Hỗ Trợ	Rộng lớn, tài liệu phong phú	Nhỏ hơn
Tính Năng	Nhiều tính năng nâng cao	Đơn giản, dễ sử dụng

7. Kết Luận

Kubernetes là công cụ mạnh mẽ giúp quản lý container hiệu quả, đặc biệt phù hợp cho các hệ thống lớn và phức tạp. Tuy nhiên, nó đòi hỏi kiến thức và kỹ năng nhất định để sử dụng thành thạo.