Deployment vs StatefulSet trong Kubernetes: Chọn đúng workload cần thiết

Trong Kubernetes, Deployment và StatefulSet là hai controller thường xuyên được sử dụng để triển khai ứng dụng. Tuy nhiên, chúng phục vụ hai nhóm bài toán hoàn toàn khác nhau. Hiểu rõ sự khác biệt này giúp tránh các lỗi nghiêm trọng liên quan đến dữ liệu, khả năng mở rộng và tính ổn định hệ thống.

Deployment – Dành cho ứng dụng stateless

Deployment được thiết kế để quản lý các ứng dụng không lưu trạng thái, nơi mỗi Pod là một đơn vị có thể thay thế hoàn toàn.

Các đặc điểm chính của Deployment:

• Pod không có danh tính cố định, có thể bị xóa và tạo lại bất cứ lúc nào
• Tên Pod, IP và node chạy Pod có thể thay đổi
• Các Pod phía sau Service được xem là đồng nhất
• Hỗ trợ scale ngang nhanh chóng và rolling update linh hoạt
• Phù hợp với CI/CD và môi trường microservices

Deployment đặc biệt phù hợp với:

• Web frontend
• Backend API stateless
• Worker xử lý tác vụ nền
• Các dịch vụ không yêu cầu lưu trữ dữ liệu cục bộ

Nguyên tắc cốt lõi của Deployment là: Pod có thể bị thay thế mà không ảnh hưởng đến hệ thống.

StatefulSet – Dành cho ứng dụng có trạng thái

StatefulSet được thiết kế cho các ứng dụng yêu cầu danh tính và dữ liệu ổn định theo từng Pod.

Các đặc điểm chính của StatefulSet:

• Mỗi Pod có tên cố định và thứ tự rõ ràng (pod-0, pod-1, pod-2)
• Pod giữ nguyên danh tính ngay cả khi bị restart
• Mỗi Pod gắn với một PersistentVolumeClaim riêng
• Pod được tạo, scale và terminate theo thứ tự xác định
• Hỗ trợ giao tiếp trực tiếp giữa các Pod thông qua DNS cố định

StatefulSet thường được sử dụng cho:

• Cơ sở dữ liệu (MySQL, PostgreSQL, MongoDB)
• Hệ thống phân tán (Kafka, Elasticsearch, Zookeeper)
• Các mô hình leader–follower hoặc quorum-based

Nguyên tắc cốt lõi của StatefulSet là: Mỗi Pod là một node logic, không thể hoán đổi tùy tiện.

Khác biệt quan trọng về lưu trữ và mạng

Về lưu trữ:

• Deployment không đảm bảo mối quan hệ cố định giữa Pod và volume
• StatefulSet đảm bảo dữ liệu được giữ nguyên khi Pod được tạo lại

Về networking:

• Deployment thường truy cập Pod thông qua Service và load balancing
• StatefulSet sử dụng headless Service, cho phép từng Pod có DNS riêng và được định danh rõ ràng trong cluster

Rolling update và tính sẵn sàng

• Deployment cho phép cập nhật song song nhiều Pod, tối ưu tốc độ triển khai nhưng yêu cầu ứng dụng chịu được sự thay đổi động.
• StatefulSet cập nhật theo thứ tự, từng Pod một, chậm hơn nhưng an toàn hơn cho dữ liệu và trạng thái hệ thống.

Ví dụ minh họa về Deployment và StatefulSet

Deployment (không trạng thái):

[web-abc123] [web-def456] [web-ghi789]

StatefulSet (có trạng thái):

[db-0] [db-1] [db-2]

Tóm lại

Deployment và StatefulSet không phải là hai lựa chọn thay thế trực tiếp cho nhau. Chúng phản ánh hai triết lý triển khai khác nhau trong Kubernetes:

• Deployment ưu tiên tính linh hoạt, tốc độ và khả năng thay thế
• StatefulSet ưu tiên tính ổn định, danh tính và toàn vẹn dữ liệu

Việc lựa chọn đúng workload controller là nền tảng để xây dựng hệ thống Kubernetes ổn định, mở rộng tốt và dễ vận hành. Hy vọng bài viết giúp các bạn hiểu rõ hơn về bản chất của Deployment và StatefulSet.