Hướng dẫn triển khai Kubernetes cho người mới bắt đầu trong 5 bước

Kubernetes (hay còn gọi là K8s) đang dần trở thành một phần không thể thiếu trong hạ tầng CNTT hiện đại, giúp doanh nghiệp triển khai và quản lý ứng dụng container một cách tự động, linh hoạt và hiệu quả. Nếu bạn là người mới bắt đầu, đừng lo! Bài viết dưới đây sẽ giúp bạn triển khai Kubernetes thành công chỉ với 5 bước đơn giản.

Hướng dẫn triển khai Kubernetes cho người mới bắt đầu

Bước 1: Hiểu về Kubernetes

Trước khi bắt tay vào triển khai, bạn cần nắm rõ các khái niệm cơ bản: về Kubernetes (K8S). Kubernetes là nền tảng mã nguồn mở giúp tự động hoá việc triển khai, mở rộng và quản lý các ứng dụng container.

Một số thành phần chính trong Kubernetes:

Để triển khai Kubernetes thành công, bạn cần hiểu về 4 thành phần cơ bản sau:

1. Pod – Đơn vị triển khai nhỏ nhất

Pod là đơn vị nhỏ nhất mà Kubernetes có thể tạo ra và quản lý. Mỗi pod thường chứa 1 container, nhưng cũng có thể chứa nhiều container chia sẻ tài nguyên (mạng, lưu trữ). Khi bạn triển khai một ứng dụng lên Kubernetes, bạn đang thực chất yêu cầu hệ thống tạo ra một (hoặc nhiều) pod để chạy ứng dụng đó.

Ví dụ: Bạn triển khai ứng dụng web, Kubernetes sẽ tạo một pod để chạy container chứa mã nguồn web đó.

2. Node – Máy chủ thực thi

Node là một máy chủ vật lý hoặc máy ảo, nơi Kubernetes chạy các Pod.

Mỗi node có thể là:

Node worker: nơi thực thi các pod.
Node master (nằm trong control plane): chịu trách nhiệm điều phối.

Mỗi node sẽ có:

Kubelet: quản lý việc giao tiếp giữa control plane và pod trên node đó.
Container runtime: như Docker hoặc containerd để chạy container.

Một cluster có thể có từ 1 đến hàng trăm node, tùy theo quy mô hệ thống.

3. Cluster – Cụm máy chủ

Cluster là tập hợp các node làm việc cùng nhau để cung cấp tài nguyên cho các ứng dụng.

Một cluster gồm ít nhất:

Một control plane (node master).
Một hoặc nhiều node worker.

Khi bạn triển khai Kubernetes, tức là bạn đang tạo một cluster để chạy ứng dụng theo cách phân tán, linh hoạt và có thể mở rộng.

Kubernetes sẽ phân bố ứng dụng của bạn lên các node trong cluster một cách tối ưu.

4. Control Plane – Bộ não điều phối hệ thống

Control Plane là trung tâm điều khiển toàn bộ hoạt động của Kubernetes, bao gồm các thành phần chính:

API Server: Giao diện giao tiếp với người dùng, công cụ dòng lệnh, hoặc hệ thống tự động.
Scheduler: Chọn node phù hợp để chạy pod.
Controller Manager: Theo dõi trạng thái và đảm bảo cluster hoạt động đúng như mong muốn.
etcd: Cơ sở dữ liệu lưu trữ trạng thái hệ thống (key-value store).

Mọi thay đổi bạn yêu cầu – như tạo pod, scale ứng dụng – đều đi qua Control Plane và được hệ thống xử lý tự động.

Có thể bạn quan tâm: Kiến trúc Kubernetes là gì? Tìm hiểu tổng quan và các thành phần chính

Bước 2: Cài đặt môi trường

Trước khi triển khai Kubernetes, bạn cần chuẩn bị môi trường phù hợp. Dưới đây là các lựa chọn phổ biến để tạo cluster Kubernetes, tùy theo mục đích sử dụng:

Dành cho học tập và thử nghiệm: Minikube

Minikube là công cụ đơn giản, nhẹ, giúp bạn tạo nhanh một cluster Kubernetes ngay trên máy tính cá nhân. Đây là lựa chọn lý tưởng cho người mới bắt đầu và các nhu cầu học tập.

Các bước cài đặt Minikube trên Linux:

curl -LO https://storage.googleapis.com/minikube/releases/latest/minikube-linux-amd64
sudo install minikube-linux-amd64 /usr/local/bin/minikube
minikube start

Sau khi chạy lệnh minikube start, hệ thống sẽ tự động khởi tạo một cluster Kubernetes đầy đủ tính năng để bạn bắt đầu làm quen.

Dành cho triển khai thực tế

Khi triển khai Kubernetes trên môi trường sản xuất hoặc dự án thực tế, bạn nên lựa chọn một trong các giải pháp dưới đây để đảm bảo hiệu suất, bảo mật và khả năng mở rộng:

- Kubeadm – Tạo cluster trên máy chủ thật: Kubeadm là công cụ chính thức do Kubernetes cung cấp, dùng để thiết lập cluster trên các máy chủ vật lý hoặc máy ảo. Kubeadm phù hợp cho doanh nghiệp có đội ngũ kỹ thuật chuyên sâu. Cho phép tuỳ chỉnh cao, kiểm soát toàn diện quá trình cài đặt.

Yêu cầu: Cần có ít nhất 2 node (1 master + 1 worker), cài sẵn Docker và Kubernetes.

- Cloud Providers – Dịch vụ Kubernetes được quản lý (Managed Kubernetes): Nếu bạn muốn triển khai nhanh chóng, dễ mở rộng và không cần quản lý máy chủ vật lý, hãy chọn các dịch vụ Kubernetes từ nhà cung cấp đám mây:
  - GKE – Google Kubernetes Engine
  - EKS – Amazon Elastic Kubernetes Service
  - AKS – Azure Kubernetes Service
  - Sun Kubernetes Service– Dịch vụ Kubernetes tối ưu cho doanh nghiệp Việt

Có thể bạn quan tâm Triển khai Sun Kubernetes Service trong 15 phút nhanh chóng dễ dàng

Với các dịch vụ cloud này, bạn có thể tạo cluster chỉ với vài cú click chuột, tiết kiệm thời gian vận hành và tập trung vào phát triển ứng dụng.

Bước 3: Triển khai ứng dụng đầu tiên

Sau khi đã cài đặt xong môi trường Kubernetes, bước tiếp theo là triển khai ứng dụng đầu tiên để làm quen với cách Kubernetes hoạt động.

Tạo file YAML để mô tả ứng dụng

Trong Kubernetes, mọi tài nguyên đều được mô tả dưới dạng tệp YAML. Ở ví dụ này, ta sẽ triển khai một pod đơn giản chạy image nginx.

Tạo file có tên hello-world.yaml với nội dung như sau:

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
name: hello-world
spec:
containers:
- name: hello
image: nginx
ports:
- containerPort: 80

📌 Ý nghĩa:

apiVersion: Phiên bản API Kubernetes sử dụng.
kind: Pod: Khai báo loại tài nguyên là Pod.
metadata.name: Đặt tên cho pod là hello-world.
spec.containers: Khai báo container bên trong pod, sử dụng image nginx và mở cổng 80 để phục vụ web.

Triển khai Pod bằng lệnh

Sau khi tạo file YAML, dùng các lệnh sau để triển khai ứng dụng:

data-start="1032" data-end="1096">kubectl apply -f hello-world.yaml
kubectl get pods

Bước 4: Quản lý và mở rộng

Sau khi đã triển khai pod đầu tiên, bước tiếp theo là học cách quản lý và mở rộng ứng dụng trong Kubernetes. Thay vì chạy từng pod riêng lẻ, Kubernetes cho phép bạn sử dụng Deployment để quản lý nhiều bản sao của ứng dụng một cách tự động, đồng thời tạo Service để expose (mở cổng) cho ứng dụng ra bên ngoài.

▪️ Tạo Deployment để quản lý nhiều bản sao
Thay vì viết YAML, bạn có thể tạo Deployment nhanh chóng bằng dòng lệnh sau:

kubectl create deployment hello-deploy --image=nginx
kubectl scale deployment hello-deploy --replicas=3

Tạo Service để expose ứng dụng:

kubectl expose deployment hello-deploy --type=NodePort --port=80

Bước 5: Giám sát và bảo trì

Sau khi triển khai và mở rộng ứng dụng thành công trên Kubernetes, việc giám sát và bảo trì hệ thống là yếu tố quan trọng giúp đảm bảo tính ổn định, phát hiện sự cố sớm và tối ưu vận hành.

kubectl get all
kubectl describe pod <pod-name>
kubectl logs <pod-name>

Để quản lý các cluster lớn, phức tạp hoặc trong môi trường sản xuất, bạn nên tích hợp thêm các công cụ giám sát trực quan. Một số công cụ phổ biến:
Prometheus: Hệ thống thu thập và lưu trữ dữ liệu metric, hỗ trợ alerting.
Grafana: Công cụ trực quan hóa dữ liệu từ Prometheus và các nguồn khác, hỗ trợ dashboard theo dõi thời gian thực.
Lens: Giao diện đồ họa (GUI) quản lý Kubernetes, giúp bạn xem pod, log, service và sự kiện một cách dễ dàng.

Việc cài đặt các công cụ này giúp bạn:

Theo dõi hiệu suất cụm (CPU, RAM, IOPS…).
Giám sát trạng thái pod, container, node theo thời gian thực.
Thiết lập cảnh báo khi xảy ra lỗi hoặc vượt ngưỡng tài nguyên.

Kết luận

Triển khai Kubernetes không còn là thử thách quá lớn nếu bạn đi đúng từng bước. Từ việc hiểu khái niệm cơ bản, cài đặt môi trường, triển khai ứng dụng đầu tiên, đến quản lý, mở rộng và giám sát hệ thống – bạn đã có cái nhìn tổng thể về cách Kubernetes vận hành.