Kiến trúc Hệ thống Phân tán
Đọc tiếp →← Quay lại danh mục Tin tức & Kỹ thuật
INFRA-DOC // 02Hạ tầng Cloud & Container• 8 phút đọc
Khám Phá Kubernetes (K8s): Nền Tảng Quản Lý Container Hiện Đại
Giải phẫu toàn diện kiến trúc Kubernetes: từ Pod, Service, LoadBalancer, ReplicaSet, Deployment, Ingress Controller đến StatefulSet, DaemonSet và Persistent Volume (PV/PVC).
1. Định nghĩa về Kubernetes (K8s)
Kubernetes (K8s) là nền tảng mã nguồn mở dành cho việc tự động hóa triển khai, mở rộng và quản lý các khối lượng công việc chạy trong container. Được Google phát triển ban đầu để vận hành hạ tầng khổng lồ của hãng và công bố mã nguồn vào năm 2014, tên gọi Kubernetes bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp cổ đại có nghĩa là “thuyền trưởng” hoặc “người điều khiển”.
Ngày nay, Kubernetes là tiêu chuẩn vàng cho kiến trúc Microservices, quy trình CI/CD hiện đại và các hệ thống đòi hỏi tính sẵn sàng cao (High Availability).
2. Tại sao doanh nghiệp nên sử dụng Kubernetes?
Kubernetes mang lại môi trường nhất quán và đáng tin cậy để vận hành ứng dụng quy mô lớn với khả năng cân bằng tải, mở rộng tự động (Auto-scaling) và tự phục hồi (Self-healing) tích hợp sẵn.
Khi một container gặp sự cố, Kubernetes tự động khởi động lại hoặc phân bổ lại sang các Node khỏe mạnh, đồng thời hỗ trợ quản lý an toàn thông tin nhạy cảm như OAuth Token và khóa SSH.
3. Các thành phần kiến trúc cốt lõi trong Kubernetes
Để làm chủ cụm Kubernetes, kỹ sư cần nắm vững vai trò của từng đối tượng điều khiển và lưu trữ bên trong cụm:
3.1. Service & LoadBalancer
Service cung cấp một địa chỉ IP/Endpoint cố định và hoạt động như bộ cân bằng tải nội bộ điều hướng request tới các Pod. Nhờ Service, hệ thống có thể thêm, bớt hoặc thay thế Pod hỏng mà không làm gián đoạn cấu hình ứng dụng. Khi cần mở truy cập ra ngoài Internet, kỹ sư có thể dùng NodePort hoặc LoadBalancer bên ngoài.
3.2. ReplicaSet & Deployments
ReplicaSet đảm bảo số lượng bản sao (replica) của Pod luôn duy trì đúng như cấu hình mong muốn thông qua trường định danh metadata.ownerReference. Ở tầng cao hơn, Deployment quản lý các ReplicaSet giúp cập nhật phiên bản ứng dụng mượt mà (Rolling Update) và tự động thay thế Pod không phản hồi.
3.3. Ingress Controllers
Ingress Controller quản lý lưu lượng HTTP/HTTPS từ bên ngoài đi vào các Service trong cụm. Nó cung cấp bảo mật SSL/TLS, định tuyến nhiều ứng dụng web trên cùng một địa chỉ IP theo tên miền và gom toàn bộ quy tắc routing về một điểm quản trị duy nhất.
3.4. StatefulSets, DaemonSets, Jobs & CronJobs
StatefulSet dành cho các ứng dụng có trạng thái (như cơ sở dữ liệu), nơi mỗi Pod giữ một định danh thứ tự và trạng thái riêng biệt ngay cả khi di chuyển sang Node khác.
DaemonSet đảm bảo mọi Node trong cụm đều chạy một bản sao Pod (rất hữu ích cho thu thập log và giám sát). Trong khi đó, Jobs và CronJobs phục vụ các tác vụ xử lý theo lô (batch) hoặc chạy định kỳ như sao lưu dữ liệu và dọn dẹp hệ thống.
3.5. Volumes, Persistent Volumes (PV) & Claims (PVC)
Volume thông thường gắn liền với vòng đời của Pod và sẽ mất đi khi Pod bị hủy. Để lưu trữ dữ liệu bền vững, Kubernetes cung cấp Persistent Volume (PV) độc lập với vòng đời của Pod, kết hợp cùng Persistent Volume Claim (PVC) giúp ứng dụng yêu cầu dung lượng lưu trữ một cách tự động và linh hoạt.