Kubernetes là nền tảng mã nguồn mở giúp tự động hoá việc quản lý, mở rộng và triển khai ứng dụng dưới dạng container. K8S còn được gọi là Container Orchestration Engine – công cụ điều phối container.
Container trong Kubernetes là gì? Kubernetes container giống như các máy ảo (VM), mỗi container đều có CPU, filesystem, không gian xử lý, bộ nhớ và hơn thế nữa. Tuy nhiên, Kubernetes container được đánh giá nhẹ và tối ưu hơn nhiều với các công nghệ trước đó vì:
- Container có thể chia sẻ hệ điều hành (OS) giữa các ứng dụng do những đặc tính tách biệt của chúng
- Container có thể được tách ra khỏi hạ tầng cơ bản
- Container có thể dễ dàng di chuyển giữa các phiên bản của hệ điều hành và đám mây
Mỗi Kubernetes container hoạt động có tính chất lặp lại. Người dùng có thể kỳ vọng kết quả tương tự từ một Kubernetes container bất kể môi trường nào vì chứa các yếu tố phụ thuộc được tiêu chuẩn hoá hiệu năng.
Việc tách (decoupling) ứng dụng ra khỏi hạ tầng máy chủ cơ bản giúp việc triển khai trong đa dạng các hệ điều hành (OS) và môi trường đám mây khác nhau trở nên đơn giản hơn.
1. Kubernetes container là gì?
Trước khi công nghệ container xuất hiện, người dùng thường triển khai mỗi ứng dụng trên một máy ảo (VM), vì việc triển khai nhiều ứng dụng có thể dẫn đến kết quả không mong muốn khi thanh phần phụ thuộc chia sẻ bị thay đổi trên một máy. Về cơ bản, Kubernetes container ảo hoá hệ điều hành máy chủ và cô lập các thành phần phụ thuộc của một ứng dụng khỏi các container khác đang hoạt động trên cùng một môi trường.
Việc khởi chạy một ứng dụng duy nhất cho mỗi VM sẽ giải quyết được vấn đề này, nhưng lại gây lãng phí tài nguyên CPU và bộ nhớ nên có sẵn cho ứng dụng. Kubernetes container thay vào đó sử dụng một công cụ container (container engine) để chạy những ứng dụng có thể sử dụng cùng một hệ điều hành trong các container tách biệt với các ứng dụng chạy trong VM. Kubernetes container còn được sử dụng container image – một bộ phần mềm và tất cả thành phần phụ thuộc cần thiết để khởi chạy ứng dụng: code, runtime bắt buộc, hệ thống và các thư viện ứng dụng, và các giá trị cài đặt mặc định cần thiết. Điều này giảm chi phí và cho phép tận dụng tối ưu nguồn lực tốt hơn.
2. Lợi ích của Kubernetes container
Kubernetes container mang đến rất nhiều lợi ích, bao gồm:
- Quá trình khởi tạo và triển khai ứng dụng và container image nhanh chóng hơn so với máy ảo (VM)
- Tính bất biến của image cho phép xây dựng container image thường xuyên, đáng tin cậy hơn và các bản khôi phục (rollback) nhanh chóng, hiệu quả hơn trong quá trình triển khai
- Những lo ngại về quá trình phát triển và Ops tách biệt với hạ tầng và ứng dụng, vì container image được tạo ra trong quá trình xây dựng hoặc phát hành hơn là trong quá trình triển khai sản phẩm.
- Nâng cao khả năng quan sát các chỉ số cấp hệ điều hành và tình trạng ứng dụng
- Tính nhất quán về môi trường giữa các máy và đám mây thông qua quá trình phát triển, kiểm thử và sản xuất (production)
- Phân phối linh hoạt trên các public cloud, on-premises, trên CoreOS, RHEL, Ubuntu, và các nơi khác.
- Chạy các ứng dụng sử dụng tài nguyên logic trên một hệ điều hành để lấy ứng dụng làm trọng tâm
- Môi trường ứng dụng microservices phân tán đối lập với monolith với một mục tiêu duy nhất
- Cô lập tài nguyên dẫn đến hiệu năng có thể dự đoán được
- Khả năng tận dụng tối ưu tài nguyên cao
Kubernetes container hỗ trợ đa dạng workload khác nhau, bao gồm các ứng dụng stateful và stateless và workload xử lý dữ liệu. Kubernetes container có thể chạy bất kỳ ứng dụng container nào.
Hơn nữa, Kubernetes loại bỏ nhu cầu điều phối hoặc kiểm soát tập trung. Kubernetes bao gồm các quá trình kiểm soát độc lập và đa dạng, giúp liên tục thúc đẩy hệ thống về phía trạng thái mong muốn bất kể thứ tự cụ thể của từng bước. Điều này tạo ra một hệ thống có thể mở rộng, đàn hồi, mạnh và thân thiện hơn với người dùng.
3. Container và Kubernetes hoạt động như thế nào?
Kubernetes bao gồm một số thành phần được triển khai như một cụm tương tác với nhau. Một cụm Kubernetes container đóng vai trò là kiến trúc Kubernetes cơ bản và một dạng bo mạch chủ hay hệ thần kinh trung ương điều phối ứng dụng và chạy pods được định nghĩa bởi người dùng.
Kubernetes container sử dụng một Kubernetes container runtime, chạy hợp lý trong một pod và chứa cụm. Một nhóm các pod chạy trên một cluster, cho dù có liên quan hay không. Nodes, máy ảo hay máy chủ vật lý tồn tại giữa pod và cluster, lưu trữ các pod.
Mỗi cụm Kubernetes container được tạo bởi ít nhất một worker node, các worker machine chạy các ứng dụng được container hoá. Hệ thống điều khiển quản lý các Kubernetes pod và worker nodes trong cụm.
Các thành phần của control plane bao gồm:
- kube-apiserver: API server là giao diện người dùng cho Kubernetes control plane và hiển thị Kubernetes API. The kube-apiserver được thiết kế để mở rộng bằng cách triển khai nhiều instance (horizontally), cân bằng traffic giữa các instances.
- etcd: etcd là kho lưu trữ giá trị key nhất quán và khả dụng cao cho tất cả dữ liệu cụm
- kube-scheduler: kube-scheduler chỉ định các pod mới tạo đến các node dựa trên thông số kỹ thuật về sự tương đồng (affinity) và tương phản (anti-affinity), thời hạn, vị trí dữ liệu, phần cứng/phần mềm/chính sách, và yêu cầu tài nguyên cá nhân và nhóm, và can thiệp vào workload.
- kube-controller-manager: kube-controller-manager chạy từng quy trình bộ điều khiển bằng cách gộp chúng vào một quy trình duy nhất để hạn chế sự phức tạp
- cloud-controller-manager: cloud-controller-manager liên kết cloud APIs và cụm với logic điều khiển dành riêng cloud để cho phép tương tác.
- kubectl: kubectl cho phép tất cả người dùng chạy các lệnh Kubernetes container với các cụm. Nó có thể cài đặt trên Windows, macOS, và nhiều nền tảng Linux khác nhau. kubectl có thể giúp người dùng kiểm tra và quản lý tài nguyên cụm, triển khai ứng dụng và xem logs.
- kubelet: kubelet chạy trên tất cả các cụm node để đảm bảo các container trên một pod đang chạy ổn định
- kube-proxy: kube-proxy chạy trên mỗi cụm node, duy trì quy tắc giao tiếp mạng lưới và triển khai khái niệm Dịch vụ Kubernetes.
- Kubernetes container runtime: Kubernetes container runtime là phần mềm triển khai kubernetes CRI (container runtime interface) chạy các container. Kubernetes hỗ trợ nhiều container runtimes, bao gồm containerd, Docker Engine, CRI-O và Mirantis Container Runtime. Docker là Kubernetes container runtime được sử dụng phổ biến nhất, đó là lý do tại sao một số cuộc thảo luận về quản lý Kubernetes container bao gồm các điều khoản chung về Docker.
4. Khác biệt giữa Docker Container vs Kubernetes
Mọi người thường so sánh Kubernetes container và Docker container, bởi vì chúng đều đại diện cho các giải pháp quản lý container toàn diện với những tính năng ấn tượng cho ứng dụng. Tuy nhiên, chúng có nguồn gốc khác nhau, giải quyết các vấn đề khác nhau, do đó, việc so sánh này thập khập khiễng.
Dưới đây là một số sự khác biệt:
- Kubernetes được thiết kế để chạy trên một cụm, đối lập với Docker – chạy trên một node duy nhất
- Kubernetes cần một container runtime để điều phối, trong khi Docker có thể được sử dụng mà không cần Kubernetes
- Kubernetes được thiết kế để bao gồm các plugin tuỳ chỉnh xây dựng thành các giải pháp tuỳ chỉnh, trong khi việc chạy một Docker xây trên cụm Kubernetes đơn giản hơn nhiều.
- Kubernetes đã trở thành tiêu chuẩn trong quản lý và điều phối container, trong khi Docker thường được biết đến như công cụ cho phát triển và triển khai container.
5. Dịch vụ Kubernetes container của Sunteco Cloud – Sun Spinner
Sun Spinner là dịch vụ Kubernetes container mở rộng của hệ sinh thái Sunteco Cloud.
Sun Spinner là giải pháp điều phối container được quản lý hoàn toàn tự động bởi nền tảng Sunteco Cloud, giúp doanh nghiệp dễ dàng triển khai, vận hành và linh hoạt thay đổi quy mô không giới hạn của các ứng dụng với chi phí tối ưu. Sun Spinner là tất cả những gì doanh nghiệp cần cho bất kỳ ứng dụng nào. Giờ đây, doanh nghiệp có thể tiết kiệm thời gian, chi phí cài đặt các công cụ và thành phần liên quan như: storage, ssl certificate, …
Những ưu điểm vượt trội của Sun Spinner:
Thay đổi quy mô ứng dụng linh hoạt
Sun Spinner giúp mở rộng ứng dụng ngay lập tức theo nhu cầu của hệ thống và giảm dần khi nhu cầu giảm với mức chi phí tiết kiệm tối ưu.
Quản lý toàn diện với hệ thống trực quan
Hệ thống dashboard và công cụ phân tích cập nhật theo thời gian thực giúp người dùng tối ưu hoạt động theo dõi, quản lý; đồng thời nhanh chóng gửi cảnh báo ngay khi ứng dụng gặp sự cố.
Khôi phục ứng dụng dễ dàng
Người dùng có thể nhanh chóng hoàn tác nếu bản cập nhật mới xảy ra sự cố, giúp quá trình thử nghiệm và phát triển tính năng trở nên đơn giản hơn bao giờ hết.