Kubernetes cluster là gì? Cách làm việc với Kubernetes cluster

Kubernetes cluster hay K8s Cluster là một hệ thống quản lý và điều phối các container, cung cấp một môi trường linh hoạt và mạnh mẽ để triển khai và quản lý ứng dụng trong môi trường đám mây. Một Kubernetes cluster bao gồm một nhóm các máy chủ được kết nối với nhau, được tổ chức thành các nút chính (master nodes) và các nút phụ (worker nodes).

Tổng quan

Tối thiểu, một cluster sẽ chứa một bảng điều khiển và một hoặc nhiều máy tính. Bảng điều khiển chịu trách nhiệm duy trì trạng thái mong muốn của cluster, chẳng hạn như ứng dụng nào đang chạy và bộ chứa nào mà chúng đang sử dụng. Các bộ máy thực sự chạy các ứng dụng và khối lượng công việc. 

Cluster chính là sự khác biệt của Kubernetes so với phần còn lại khi nó bao gồm: khả năng lên lịch và chạy các containers chứa trên một nhóm thiết bị, có thể dưới dạng vật lý hoặc ảo, on-premise hoặc trên đám mây. Các Kubernetes containers không bị ràng buộc bởi các máy riêng lẻ. Thay vào đó, chúng được trừu tượng hóa trên toàn cluster.

Các thành phần chính của Kubernetes cluster

Kubernetes cluster bao gồm các thành phần sau: 

• Master Node: Đây là thành phần trung tâm của Kubernetes cluster. Master node chịu trách nhiệm quản lý và điều phối các hoạt động trong cluster. Nó bao gồm các thành phần chính sau:
  • API Server: Cung cấp giao diện API cho việc quản lý cluster và tương tác với các thành phần khác. 
  • Scheduler: Quản lý và phân phối các công việc (pods) trên các worker node dựa trên tài nguyên và yêu cầu. 
  • Controller Manager: Giám sát trạng thái của cluster và thực hiện các tác vụ điều khiển như quản lý replica sets, deployments, và services. 
  • etcd: Lưu trữ dữ liệu cấu hình và trạng thái của cluster. 
• Worker Nodes: Đây là các máy chủ vật lý hoặc ảo hóa, nơi chạy các container và thực hiện công việc. Mỗi worker node bao gồm các thành phần sau: 
  • Kubelet: Giao tiếp với master node và quản lý các container trên node đó. 
  • Container Runtime: Môi trường chạy các container, ví dụ như Docker hoặc containerd. 
  • Kube-proxy: Quản lý dịch vụ mạng và cung cấp kết nối mạng cho các pod. 
• Pod: Là đơn vị nhỏ nhất trong Kubernetes cluster, chứa một hoặc nhiều container. Các container trong cùng một pod chia sẻ tài nguyên và có thể giao tiếp với nhau thông qua localhost. 
• Service: Đại diện cho một nhóm các pod và cung cấp một địa chỉ IP ổn định và tên miền để truy cập vào nhóm đó. 
• Volume: Cung cấp một cơ chế lưu trữ dữ liệu cho các container trong pod. 
• Namespace: Tách biệt và phân loại các tài nguyên trong cluster thành các nhóm logic khác nhau. 

Các thành phần này hoạt động cùng nhau để tạo thành một Kubernetes cluster, cung cấp môi trường quản lý và điều phối hiệu quả cho việc triển khai và chạy các ứng dụng trong môi trường đám mây.

Cách làm việc với Kubernetes cluster

Một kubernetes cluster sẽ có trạng thái mong muốn, đó là trạng thái giúp xác định ứng dụng hoặc khối lượng công việc nào sẽ chạy, cùng với hình ảnh chúng sử dụng, tài nguyên nào sẽ được cung cấp cho chúng và các chi tiết cấu hình khác. 

Trạng thái mong muốn được xác định bởi các tệp cấu hình được tạo thành từ các tệp như JSON hoặc YAML sẽ giúp khai báo loại ứng dụng sẽ chạy và số lượng bản sao được yêu cầu để chạy một hệ thống 1 cách hoàn hảo. 

Trạng thái mong muốn của cluster được xác định bằng API Kubernetes. Điều này có thể được thực hiện từ việc code (sử dụng kubectl) hoặc bằng cách sử dụng API để tương tác với cluster để đặt hoặc sửa đổi trạng thái mong muốn của bạn. 

Kubernetes sẽ tự động quản lý cluster của bạn để phù hợp với trạng thái mong muốn. Lấy một ví dụ đơn giản, giả sử bạn triển khai một ứng dụng có trạng thái mong muốn là “3”, nghĩa là 3 bản sao của ứng dụng sẽ được khởi chạy. Nếu 1 trong các container đó gặp sự cố, Kubernetes sẽ thấy rằng chỉ có 2 bản sao đang chạy, vì vậy nó sẽ thêm 1 bản sao nữa để đáp ứng trạng thái mong muốn.

Bạn cũng có thể sử dụng các mẫu Kubernetes để tự động quản lý quy mô của cluster.

Cách tạo Kubernetes cluster với Google Cloud Platform

Để tạo một Kubernetes cluster trên Google Cloud Platform (GCP), bạn cần thực hiện các bước sau: 

• B1: Đăng nhập vào tài khoản GCP: Truy cập vào GCP Console (https://console.cloud.google.com) và đăng nhập vào tài khoản GCP của bạn. 
• B2: Tạo một dự án mới: Trong GCP Console, chọn hoặc tạo một dự án mới để triển khai Kubernetes cluster. 
• B3: Kích hoạt Kubernetes Engine: Trong GCP Console, điều hướng đến mục “Kubernetes Engine” và kích hoạt dịch vụ nếu chưa được kích hoạt. 
• B4: Tạo Kubernetes cluster: Trong GCP Console, chọn “Kubernetes Engine” > “Clusters” và nhấp vào nút “Create Cluster”. Điều chỉnh các thiết lập như tên cluster, vùng địa lý, số lượng node, kích thước và các tùy chọn khác theo yêu cầu của bạn. 
• B5: Đợi quá trình triển khai: Sau khi thiết lập các tùy chọn, nhấp vào nút “Create” và đợi quá trình triển khai cluster hoàn thành. GCP sẽ tự động tạo các node và cấu hình cluster cho bạn. B6: Kiểm tra và quản lý cluster: Sau khi cluster được triển khai, bạn có thể sử dụng GCP Console hoặc các công cụ quản lý khác như kubectl để kiểm tra và quản lý cluster. Kiểm tra kết nối mạng, triển khai ứng dụng và quản lý tài nguyên của cluster theo yêu cầu của bạn.

Tổng kết

Với Kubernetes cluster, doanh nghiệp có thể tận dụng sự linh hoạt và khả năng mở rộng để triển khai và quản lý ứng dụng một cách hiệu quả. Việc sử dụng Kubernetes cluster giúp đơn giản hóa quy trình triển khai, tăng cường độ tin cậy và khả năng mở rộng của ứng dụng trong môi trường đám mây.

Qua bài viết trên, ta có thể thấy Cloud đã và đang là xu hướng tất yếu trong hệ thống phát triển , tối ưu công nghệ của các doanh nghiệp. Gimasys – Premier Partner của Google tại Việt Nam là đơn vị cung cấp, tư vấn các cấu trúc, thiết kế giải pháp Cloud tối ưu cho bạn. Để biết được hỗ trợ về mặt chuyên môn kỹ thuật, bạn có thể liên hệ Gimasys – Premier Partner của Google tại Việt Nam theo thông tin:

• Hotline: 0974 417 099 (HCM) | 0987 682 505 (HN)
• Email: gcp@gimasys.com

Nguồn: Gimasys