Kubernetes (K8s) là gì? Chức năng và cơ chế hoạt động chi tiết

Kubernetes là nền tảng quản lý container mạnh mẽ và phổ biến nhất hiện nay, được thiết kế để giúp tự động hóa việc triển khai, mở rộng và quản lý các ứng dụng trong môi trường container. Hãy cùng FPT Cloud khám phá chi tiết các lợi ích mà Kubernetes mang lại!

1. Kubernetes là gì?

Kubernetes (K8s) là nền tảng mã nguồn mở tự động hóa quản lý, mở rộng và triển khai ứng dụng dưới dạng container. Được gọi là công cụ điều phối container (Container Orchestration Engine), K8s giúp loại bỏ quy trình thủ công trong việc triển khai và mở rộng ứng dụng.

Nó cho phép người dùng xây dựng dịch vụ ứng dụng với nhiều container, lên lịch trên một cụm máy chủ (cluster), mở rộng và quản lý tình trạng của các container theo thời gian. Kubernetes được phát triển bởi các kỹ sư Google và là một trong những công nghệ tiên phong trong lĩnh vực Linux container.

Doanh nghiệp nên sử dụng Kubernetes trong những trường hợp sau: 

• Mở rộng hệ thống nhanh chóng: Doanh nghiệp muốn scaling hệ thống một cách nhanh chóng và đã sử dụng container (Docker).
• Dự án yêu cầu nhiều container: Những dự án bắt buộc phải chạy từ 5 container trở lên cùng một loại hình dịch vụ để đảm bảo hiệu quả quản lý.
• Startup trong giai đoạn phát triển: Các startup đang phát triển và sẵn sàng đầu tư vào công nghệ để dễ dàng thực hiện auto scale trong tương lai, đáp ứng nhu cầu tăng trưởng.

>>> Xem thêm: FPT Kubernetes Engine (K8s) | An toàn, bảo mật, ổn định

2. Chức năng của Kubernetes

2.1. Cân bằng tải

Kubernetes (K8s) quản lý nhiều Docker host bằng cách tạo các cụm container (container cluster). Khi triển khai các container trên Kubernetes, việc sử dụng replicas (bản sao giống nhau) giúp đảm bảo cân bằng tải tự động và tăng khả năng chịu lỗi. 

K8s cũng hỗ trợ tính năng autoscaling, cho phép tự động tăng hoặc giảm số lượng replicas dựa trên lưu lượng truy cập hoặc nhu cầu tài nguyên.

2.2. Tự động phát hành và thu hồi

Kubernetes thực hiện việc sắp xếp các container vào các Node (Docker host) dựa trên loại workload, chẳng hạn như "sử dụng Disk I/O nhiều" hoặc "băng thông cao". Với khả năng nhận diện affinity và anti-affinity, K8s có thể lập lịch trình cho các container một cách hợp lý, tối ưu hóa hiệu suất và tài nguyên.

2.3. Điều chỉnh bộ nhớ

K8s cũng tự động điều chỉnh tài nguyên cho các container dựa trên tình trạng CPU và bộ nhớ trống. Điều này có nghĩa là người dùng không cần quản lý việc phân bổ container vào các Docker host cụ thể. 

Nếu tài nguyên không đủ, K8s có thể tự động phân bổ lại các cluster để đảm bảo hiệu suất hoạt động.

2.4. Tự phục hồi

Với khả năng chịu lỗi cao, K8s giám sát các container và thực hiện self-healing. Nếu một container gặp sự cố và dừng hoạt động, K8s sẽ tự động khởi động lại container đó để đảm bảo dịch vụ luôn hoạt động liên tục. 

Tính năng này rất quan trọng trong việc duy trì độ ổn định cho hệ thống. K8s cũng có thể thiết lập healthcheck bằng các tập lệnh HTTP/TCP/shell để theo dõi tình trạng của các container.

2.5. Quản lý cấu hình

Kubernetes hỗ trợ quản lý cấu hình thông qua chức năng Service, cho phép load balancing cho một nhóm container cụ thể. Khi có vấn đề với các endpoint đến container, K8s sẽ tự động ngắt kết nối các container bị lỗi và thực hiện việc cập nhật rolling updates. Điều này đảm bảo rằng các dịch vụ luôn duy trì SLA cao và người dùng không bị gián đoạn trong quá trình sử dụng.

>>> Xem thêm: Cloud Server là gì? Hoạt động của hệ thống máy chủ đám mây

3. Ưu và nhược điểm

3.1. Ưu điểm

• Khả năng mở rộng: Kubernetes cho phép dễ dàng tăng giảm số lượng container, cân bằng tải và tự động mở rộng quy mô mà không gián đoạn hệ thống.
• Tự động hóa và linh hoạt: Containers có tính di động cao, có thể chạy trên mọi cơ sở hạ tầng đám mây, giúp dễ dàng di chuyển ứng dụng giữa các môi trường khác nhau.
• Tận dụng tài nguyên hiệu quả: Kubernetes tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên máy chủ, đảm bảo các container hoạt động với tài nguyên cần thiết, nâng cao hiệu suất.
• Triển khai nhanh chóng: K8s chuẩn hóa quy trình đóng gói ứng dụng, tăng tính di động và nhất quán, giúp triển khai nhanh hơn và tiết kiệm công sức.

3.2. Nhược điểm  

• Mức độ phức tạp: Kubernetes có cấu trúc phức tạp, yêu cầu người dùng nắm rõ nhiều khái niệm và thành phần, gây khó khăn cho người mới bắt đầu trong việc thiết lập và quản lý.
• Khả năng bảo mật: Các container nhẹ và di động có thể dễ bị đe dọa an toàn nếu không được bảo vệ đúng cách, đòi hỏi nhà phát triển phải đảm bảo việc bảo mật để ngăn chặn truy cập trái phép.
• Chi phí tài nguyên: Việc triển khai và vận hành Kubernetes cần tài nguyên bổ sung như CPU, bộ nhớ và lưu trữ, có thể làm tăng chi phí nếu không được quản lý hợp lý.

>>> Xem thêm: Cloud Computing là gì? Phân loại, cách thức hoạt động

4. Khái niệm phổ biến trong Kubernetes

Dưới đây là bảng tổng hợp các khái niệm phổ biến trong Kubernetes và giải thích ngắn gọn về chức năng của từng khái niệm, giúp bạn nắm bắt và quản lý hệ thống một cách hiệu quả hơn.

5. Sự khác biệt giữa Docker và Kubernetes

Docker và Kubernetes là hai công nghệ phổ biến để triển khai và quản lý ứng dụng container, nhưng chúng phục vụ các mục đích khác nhau. 

5.1. Docker

Docker được sử dụng để đóng gói ứng dụng và các phụ thuộc của nó thành các đơn vị độc lập gọi là container. Docker tạo ra các ảnh (images) chứa mã nguồn, thư viện, hệ thống tệp và cấu hình cần thiết để chạy ứng dụng. Các ảnh này có thể được chia sẻ và triển khai trên nhiều môi trường.

Lợi ích:

• Đơn giản hóa việc triển khai bằng cách đóng gói tất cả vào một đơn vị duy nhất.
• Tính di động cao, giúp các container Docker dễ dàng di chuyển giữa các môi trường khác nhau.
• Khả năng cô lập các container để cải thiện bảo mật và tính ổn định.

5.2. Kubernetes

Kubernetes được sử dụng để quản lý và tự động hóa việc triển khai, mở rộng, vận hành các ứng dụng container hóa trên cụm máy chủ. Kubernetes sử dụng các khái niệm như pods, deployments, services và volumes để quản lý vòng đời của container, tự khởi động, theo dõi và khắc phục sự cố của các container.

Lợi ích:

• Khả năng mở rộng để quản lý số lượng lớn container trên nhiều máy chủ.
• Tự động hóa các nhiệm vụ quản lý container như khởi động, dừng, giám sát.
• Đảm bảo tính khả dụng và phục hồi nhanh chóng khi có sự cố.

Bảng so sánh sự khác biệt giữa Docker và Kubernetes:

Những bài viết liên quan:

• Top 16 dịch vụ lưu trữ đám mây tốt phổ biến nhất 2024

• Bảng giá cho thuê Cloud Server (máy chủ ảo) - FPT Cloud

Kubernetes là một công cụ mạnh mẽ giúp quản lý và vận hành các ứng dụng container hiệu quả, từ đó tối ưu hóa tài nguyên và nâng cao khả năng mở rộng. Nếu bạn đang tìm kiếm giải pháp triển khai Kubernetes cho doanh nghiệp, hãy liên hệ với FPT Cloud để được tư vấn và trải nghiệm các dịch vụ hàng đầu.