Giới thiệu về Kubernetes và kiến trúc của nó: Khám phá các thành phần chính và mối quan hệ giữa chúng

1. Giới thiệu

Kubernetes là một hệ thống quản lý container mã nguồn mở được phát triển bởi Google. Nó giúp người dùng triển khai, quản lý và tự động hóa việc chạy các ứng dụng trong container trên một số lượng lớn các máy chủ. Với sự phát triển của các ứng dụng đa máy chủ, Kubernetes đã trở thành một công cụ quan trọng trong việc xây dựng và vận hành các hệ thống phân tán.

Tuy nhiên, Kubernetes là một hệ thống rất phức tạp, bao gồm nhiều thành phần và mối quan hệ giữa chúng. Việc hiểu rõ về kiến trúc của Kubernetes là cực kỳ quan trọng đối với các nhà phát triển, quản trị viên hệ thống và các chuyên gia công nghệ, giúp họ hiểu rõ về cách thức hoạt động của Kubernetes, từ đó giải quyết các vấn đề xảy ra và tăng cường hiệu suất của các ứng dụng đang chạy trên hệ thống.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về kiến trúc của Kubernetes, bao gồm các thành phần chính và mối quan hệ giữa chúng. Bạn sẽ được giải thích chi tiết về các thành phần Control Plane và Nodes, cũng như các Add-ons phổ biến, và mối quan hệ giữa chúng. Hy vọng bài viết sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về kiến trúc của Kubernetes và tăng cường khả năng triển khai và vận hành các ứng dụng phân tán.

2. Tại sao cần Kubernetes và những gì nó có thể làm

Kubernetes là một công cụ quan trọng trong việc triển khai và quản lý các ứng dụng container trên nhiều máy chủ. Với khả năng tự động hóa các tác vụ, quản lý tài nguyên và khôi phục lỗi, Kubernetes giúp đảm bảo rằng các ứng dụng luôn chạy một cách ổn định và tăng tính khả dụng của hệ thống. Tính linh hoạt của Kubernetes cũng giúp các quản trị viên hệ thống triển khai và quản lý các ứng dụng trên nhiều nền tảng đám mây khác nhau một cách dễ dàng và tiện lợi.

2.1. Khả năng tự động hóa

Kubernetes cung cấp các tính năng tự động hóa, cho phép các quản trị viên hệ thống triển khai và quản lý các ứng dụng một cách dễ dàng. Với khả năng tự động hóa, Kubernetes có thể tự động triển khai các ứng dụng, tự động mở rộng và thu hẹp các tài nguyên khi cần thiết và tự động khôi phục lỗi khi xảy ra sự cố. Điều này giúp giảm thiểu sự can thiệp của con người, giảm thiểu thời gian chết của ứng dụng và đảm bảo rằng các ứng dụng được triển khai và chạy một cách liên tục và ổn định.

2.2. Quản lý tài nguyên

Kubernetes giúp quản lý tài nguyên một cách hiệu quả, cho phép các quản trị viên hệ thống quản lý và phân phối các tài nguyên của hệ thống một cách thông minh. Với khả năng quản lý tài nguyên, Kubernetes có thể đảm bảo rằng các ứng dụng sử dụng tài nguyên một cách hiệu quả và đồng đều, tránh tình trạng một ứng dụng sử dụng quá nhiều tài nguyên và gây ảnh hưởng đến các ứng dụng khác. Điều này giúp giảm thiểu chi phí và tăng tính khả dụng của hệ thống.

2.3. Khôi phục lỗi

Kubernetes có khả năng tự động khôi phục lỗi khi xảy ra sự cố, đảm bảo rằng các ứng dụng luôn chạy một cách liên tục và ổn định. Nếu một Node hoặc một container bị lỗi, Kubernetes có thể tự động di chuyển các ứng dụng sang Node hoặc container khác mà không ảnh hưởng đến tính khả dụng của hệ thống. Điều này giúp đảm bảo rằng các ứng dụng luôn chạy một cách ổn định và giảm thiểu thời gian chết của ứng dụng, tăng tính khả dụng của hệ thống.

2.4. Tính linh hoạt

Kubernetes cung cấp tính linh hoạt, cho phép các quản trị viên hệ thống triển khai và quản lý các ứng dụng trên các nền tảng đám mây khác nhau. Kubernetes cũng hỗ trợ nhiều loại ứng dụng container khác nhau, cho phép các quản trị viên hệ thống triển khai các ứng dụng một cách dễ dàng và tiện lợi.

3. Kiến trúc tổng quan

khi triển khai Kubernetes, bạn sẽ có một Cluster Kubernetes.

Cluster Kubernetes bao gồm các thành phần chính sau:

• Nodes: Là các máy chủ thực thi công việc, chạy các ứng dụng container. Mỗi Node chứa một số Pod, đó là các thành phần của application workload. Nodes cũng chứa các các agents như kubelet và kube-proxy để giám sát và quản lý các Pod và tạo kết nối mạng giữa chúng.
• Control plane: Là các thành phần quản lý và điều khiển cụm Kubernetes. Nó bao gồm các thành phần như kube-apiserver, kube-scheduler và kube-controller-manager. Control plane cung cấp giao diện API để quản lý và điều khiển các thành phần trong cụm.
• Etcd: Là một hệ thống lưu trữ phân tán được sử dụng để lưu trữ cấu hình của cụm Kubernetes. Tất cả các thành phần trong cụm đều sử dụng etcd để lưu trữ thông tin về trạng thái của cụm.
• Các plugin mạng: Là các thành phần được triển khai để cung cấp mạng cho các Pod trong cụm. Các plugin mạng khác nhau có thể được triển khai, bao gồm Flannel, Calico và Weave Net.
• Các plugin lưu trữ: Là các thành phần được triển khai để cung cấp khả năng lưu trữ cho các Pod trong cụm. Các plugin lưu trữ khác nhau có thể được triển khai, bao gồm Ceph, GlusterFS và NFS.

Tóm lại, một cluster Kubernetes bao gồm các thành phần như Nodes, Control plane, Etcd, các plugin mạng và các plugin lưu trữ. Các thành phần này làm việc cùng nhau để cung cấp khả năng quản lý và điều khiển các dịch vụ trong cụm, đảm bảo tính khả dụng và khả năng mở rộng của cụm.

4. Các thành phần của kiến trúc Kubernetes

4.1. Control Plane

Control Plane là một tập hợp các thành phần quan trọng trong kiến trúc Kubernetes, chịu trách nhiệm quản lý cluster và giám sát trạng thái của các thành phần khác trong hệ thống. Các thành phần Control Plane gồm:

• API Server: Là thành phần trung tâm của Control Plane, cung cấp giao diện API để quản lý các thành phần trong cụm.
• Scheduler: Là thành phần quản lý lập lịch, chịu trách nhiệm xác định Node phù hợp để triển khai các Pod.
• Controller Manager: Là thành phần quản lý điều khiển, chịu trách nhiệm quản lý các controller và điều khiển các tài nguyên trong cụm.
• Etcd: Là hệ thống lưu trữ phân tán được sử dụng để lưu trữ cấu hình của cụm Kubernetes.

4.1.1 API Server

API Server là thành phần quan trọng nhất của Control Plane trong kiến trúc Kubernetes. API Server cung cấp giao diện lập trình ứng dụng (API) cho các thành phần khác trong hệ thống để truy cập và thay đổi trạng thái của các tài nguyên Kubernetes.

Khi khởi động, API Server tạo ra các đối tượng API để đại diện cho các tài nguyên Kubernetes, chẳng hạn như Pod, Service, Deployment và Namespace. Các đối tượng này được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu của cụm Kubernetes và có thể được truy cập và thay đổi thông qua API của API Server.

API Server cũng xử lý các yêu cầu từ các đối tượng khác như kubectl hoặc các Controller. Khi nhận được một yêu cầu, API Server sẽ xác thực và kiểm tra yêu cầu và thực hiện các hành động tương ứng trên các tài nguyên Kubernetes.

API Server cũng cung cấp các tính năng bảo mật để đảm bảo rằng chỉ các đối tượng có quyền truy cập được thực hiện các thao tác trên các tài nguyên. Nó cũng có thể được cấu hình để cung cấp tính năng tự động sao lưu và khôi phục cho các tài nguyên Kubernetes.

4.1.2. Scheduler

Scheduler là thành phần quản lý việc phân bổ tài nguyên của Kubernetes cho các Pod. Nó đảm bảo rằng các Pod được triển khai đúng cách và được phân bổ tài nguyên một cách hiệu quả. Scheduler xác định nơi các Pod nên chạy dựa trên các yêu cầu của Pod và các hạn chế tài nguyên của Node.

Khi một Pod được tạo, Scheduler sẽ xác định Node nào trong cụm Kubernetes là phù hợp nhất để triển khai Pod đó. Scheduler sẽ đánh giá các yêu cầu của Pod, chẳng hạn như tài nguyên và yêu cầu của mạng, và tìm kiếm Node phù hợp nhất trong cụm để phù hợp với các yêu cầu đó. Nếu không có Node phù hợp, Scheduler sẽ đợi cho đến khi một Node phù hợp xuất hiện hoặc Pod sẽ ở trạng thái chờ.

Scheduler cũng đảm bảo rằng các Pod được phân bổ một cách hiệu quả để tối ưu hóa sử dụng tài nguyên trong cụm. Nó có thể di chuyển các Pod để phù hợp với sự thay đổi của tài nguyên trong cụm, chẳng hạn như khi một Node bị lỗi hoặc khi một Node được thêm vào hoặc loại bỏ khỏi cụm. Scheduler cũng có thể được cấu hình để đáp ứng các yêu cầu đặc biệt của các ứng dụng hoặc môi trường triển khai.

4.1.3. Controller Manager

Controller Manager là thành phần quản lý các Controller của Kubernetes. Các Controller đảm bảo rằng trạng thái của hệ thống phù hợp với trạng thái mong muốn, bằng cách điều khiển hoạt động của các thành phần trong hệ thống.

Controller Manager quản lý các Controller như Replication Controller, Replica Set Controller, Deployment Controller, Stateful Set Controller và Job Controller. Các Controller này đảm bảo rằng các Pod trong cụm được triển khai, quản lý và được tự động tái tạo khi cần thiết.

Cụ thể, Replication Controller đảm bảo rằng số lượng Pod đang chạy phù hợp với số lượng được xác định trước, đảm bảo tính khả dụng và độ tin cậy của hệ thống. Replica Set Controller là một phiên bản nâng cấp của Replication Controller, cung cấp các tính năng mạnh mẽ hơn để quản lý số lượng Pod. Deployment Controller đảm bảo rằng ứng dụng được triển khai đúng cách, với các phiên bản mới được triển khai một cách an toàn và kiểm soát được quá trình triển khai. Stateful Set Controller đảm bảo rằng các ứng dụng có thể lưu trữ trạng thái và được tái tạo một cách đáng tin cậy khi có lỗi. Job Controller quản lý việc chạy các công việc một lần và đảm bảo rằng chúng được thực thi thành công.

Controller Manager cũng cung cấp khả năng mở rộng cho các Controller bằng cách triển khai các Controller riêng biệt hoặc sử dụng các Controller mở rộng bên ngoài.

4.1.4 Etcd

Etcd là một hệ thống cơ sở dữ liệu phân tán được sử dụng để lưu trữ trạng thái của tất cả các tài nguyên trong Kubernetes. Etcd được sử dụng bởi các thành phần Control Plane để lưu trữ thông tin về trạng thái của các đối tượng Kubernetes như Pod, Service, Volume và các đối tượng khác.

Etcd được thiết kế để cung cấp tính năng độc lập, sao lưu và phục hồi tự động. Nó sử dụng một giao thức phân tán để đảm bảo tính khả dụng và tin cậy của hệ thống. Khi các đối tượng Kubernetes được tạo, cập nhật hoặc xóa, thông tin được ghi vào Etcd để cập nhật trạng thái của các tài nguyên trong cụm.

Các thành phần Control Plane sử dụng API Server để truy cập Etcd và lấy thông tin về trạng thái của các đối tượng trong cụm. Các đối tượng này sau đó được sử dụng để quản lý và điều khiển các thành phần khác trong cụm.

Vì Etcd là một hệ thống cơ sở dữ liệu phân tán, nó cũng cung cấp tính năng khả năng chịu lỗi và mở rộng cho cụm Kubernetes. Khi một Node trong cụm bị lỗi, các đối tượng Kubernetes được lưu trữ trong Etcd vẫn có thể được truy cập và quản lý từ các Node khác trong cụm.

4.1.5. Kết luận

Trong Control Plane, các thành phần này tương tác với nhau để quản lý các tài nguyên của Kubernetes. API Server là thành phần trung tâm trong kiến trúc này, nó cung cấp giao diện lập trình ứng dụng cho các thành phần khác trong hệ thống để truy cập và thay đổi trạng thái của các tài nguyên Kubernetes. Etcd là thành phần quan trọng để lưu trữ trạng thái của các tài nguyên Kubernetes, trong khi Controller Manager và Scheduler giúp đảm bảo rằng hệ thống đang hoạt động đúng cách.

4.2. Nodes

Nodes là nơi chạy các ứng dụng Kubernetes, mỗi Node là một máy chủ độc lập trong cluster. Một Node bao gồm các thành phần sau:

4.2.1. Kubelet

Kubelet là một thành phần quan trọng trên mỗi Node trong hệ thống Kubernetes. Nó được sử dụng để quản lý và điều khiển các container trên Node.

Kubelet được sử dụng để giám sát trạng thái của các container và đảm bảo chúng luôn chạy đúng cách. Nó tạo ra các container mới khi cần thiết và cũng xóa các container không còn sử dụng để giải phóng tài nguyên. Kubelet cũng đảm bảo rằng các container được triển khai đúng cách và đáp ứng các yêu cầu tài nguyên.

Kubelet cũng có khả năng giao tiếp với các thành phần khác trong hệ thống như API Server và Scheduler để lấy thông tin về các Pod cần triển khai và cập nhật trạng thái của các Pod đang chạy trên Node. Kubelet cũng cung cấp các thông tin về trạng thái của các container và các tài nguyên khác cho các thành phần khác trong hệ thống để quản lý và giám sát.

Kubelet được cấu hình bằng cách sử dụng các tệp cấu hình hoặc thông qua các biến môi trường để đảm bảo rằng các container được triển khai đúng cách và đáp ứng các yêu cầu tài nguyên. Nó cũng hỗ trợ nhiều loại runtime container như Docker, CRI-O, Containerd và rkt để đảm bảo tính linh hoạt và tương thích với nhiều nền tảng khác nhau.

4.2.2. Kube-proxy

Kube-proxy là một agent trên Node trong hệ thống Kubernetes. Nó được sử dụng để quản lý các dịch vụ mạng và cung cấp khả năng định tuyến cho các yêu cầu truy cập đến các Pod trên Node.

Khi một yêu cầu truy cập đến một dịch vụ mạng trong Kubernetes, Kube-proxy sẽ điều hướng yêu cầu đến các Pod phù hợp. Nó thực hiện điều này bằng cách cập nhật các quy tắc định tuyến trên Node để đảm bảo rằng các yêu cầu được gửi đến các Pod phù hợp.

Kube-proxy hỗ trợ nhiều chế độ hoạt động để điều hướng yêu cầu truy cập, bao gồm chế độ User space, chế độ IPTables và chế độ IPVS. Chế độ hoạt động được sử dụng phụ thuộc vào nền tảng và yêu cầu của hệ thống.

Kube-proxy cũng hỗ trợ các tính năng bảo mật để đảm bảo rằng các yêu cầu truy cập được điều hướng đến các Pod phù hợp và đảm bảo tính bảo mật của hệ thống. Nó cũng có khả năng quản lý các kết nối mạng và giám sát các trạng thái của chúng để đảm bảo tính khả dụng và độ tin cậy của hệ thống.

4.2.3. Container Runtime

Container Runtime là một phần mềm được cài đặt trên Node trong hệ thống Kubernetes, đảm bảo rằng các container được chạy đúng cách. Container Runtime được sử dụng để tạo ra các container, quản lý các container và giám sát trạng thái của các container.

Kubernetes hỗ trợ nhiều nền tảng container runtime, bao gồm Docker, containerd và CRI-O. Docker là nền tảng container runtime phổ biến nhất trong cộng đồng Kubernetes, vì nó cung cấp một cách tiếp cận đơn giản và linh hoạt cho việc tạo và quản lý các container. Containerd là một nền tảng container runtime khác được phát triển bởi Docker, tập trung vào việc cung cấp các chức năng quản lý container độc lập với Docker. CRI-O là một nền tảng container runtime mới được phát triển dành riêng cho Kubernetes, được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu khắt khe của Kubernetes về hiệu suất và bảo mật.

Container Runtime cũng cung cấp các tính năng bảo mật để đảm bảo rằng các container được chạy an toàn và bảo mật. Nó cũng hỗ trợ các tính năng quản lý tài nguyên để đảm bảo rằng các container được phân bổ tài nguyên một cách hiệu quả và đáp ứng được yêu cầu về hiệu suất của ứng dụng.

4.2.4. Kết luận

Trong các Nodes, Kubelet, Kube-proxy và Container Runtime là các thành phần quan trọng trong các Nodes của Kubernetes. Kubelet quản lý việc chạy container trên mỗi Node, đảm bảo chúng được chạy đúng cách và theo đúng cấu hình của Pod. Kube-proxy quản lý các dịch vụ mạng trên Node, đảm bảo các yêu cầu truy cập đến các Pod được định tuyến đúng cách. Container Runtime là phần mềm quản lý và chạy container trên Node, đảm bảo rằng chúng được chạy đúng cách và tuân thủ các cấu hình được định nghĩa.

4.3. Add-ons

Add-ons là các thành phần tùy chọn trong kiến trúc Kubernetes, cung cấp các chức năng bổ sung cho hệ thống. Một số Add-ons phổ biến trong Kubernetes bao gồm:

4.3.1. DNS

DNS là một add-on quan trọng trong Kubernetes, cung cấp khả năng giải quyết tên miền cho các dịch vụ và các Pod trong cụm. Khi các container cần tương tác với nhau, chúng sử dụng tên miền để liên lạc với nhau. DNS sẽ giải quyết các tên miền này thành địa chỉ IP của các container tương ứng, giúp các container có thể tương tác với nhau một cách dễ dàng. Các dịch vụ trong Kubernetes cũng có thể được đăng ký trong DNS, cho phép các container truy cập vào dịch vụ đó bằng tên miền thay vì địa chỉ IP cụ thể của nó.

4.3.2. Dashboard

Dashboard là một Add-on đồ họa để giúp người dùng dễ dàng quản lý và giám sát trạng thái của hệ thống Kubernetes. Dashboard cung cấp cho người dùng một giao diện đồ họa để quản lý các tài nguyên và truy cập vào thông tin chi tiết về các tài nguyên trong hệ thống. Nó cũng cung cấp cho người dùng các tính năng để quản lý tài khoản và đăng nhập vào hệ thống. Dashboard là một công cụ hữu ích để giúp người dùng theo dõi trạng thái của hệ thống và quản lý các tài nguyên một cách hiệu quả.

4.3.3. Ingress Controller

Ingress Controller là một Add-on quan trọng trong Kubernetes, cung cấp chức năng định tuyến cho các yêu cầu HTTP và HTTPS từ bên ngoài vào các dịch vụ trong cụm. Ingress Controller định tuyến các yêu cầu dựa trên các quy tắc định tuyến được cấu hình trong tài nguyên Ingress. Nó là một thành phần quan trọng để triển khai các ứng dụng web trong Kubernetes.

4.3.4. Metrics Server

Metrics Server là một Add-on quan trọng trong việc giám sát hiệu suất của các container và các tài nguyên khác trong hệ thống. Nó thu thập các thông tin liên quan đến CPU, RAM, băng thông mạng và các tài nguyên khác của các container và hiển thị chúng trong các báo cáo hoặc biểu đồ. Metrics Server giúp quản trị viên hệ thống có cái nhìn tổng quan về hiệu suất của hệ thống và tìm hiểu các vấn đề về tài nguyên.

4.3.5. Kết luận

Trong các Add-ons, DNS giúp các container trong cluster có thể tương tác với nhau thông qua các tên miền, Dashboard cung cấp một giao diện đồ họa để quản lý các tài nguyên trong hệ thống, Ingress Controller quản lý các định tuyến truy cập từ bên ngoài vào các ứng dụng Kubernetes và Metrics Server giúp giám sát hiệu suất của các container và các tài nguyên khác trong hệ thống.

5. Mối quan hệ giữa các thành phần

5.1. Mối quan hệ giữa Control Plane và Nodes

Control Plane và Nodes là hai thành phần chính của kiến trúc Kubernetes. Control Plane quản lý và điều khiển các tài nguyên Kubernetes, trong khi Nodes là nơi chạy các ứng dụng container của Kubernetes. Mối quan hệ giữa Control Plane và Nodes là một trong những yếu tố quan trọng trong việc quản lý và triển khai các ứng dụng trên Kubernetes.

Khi triển khai một ứng dụng trên Kubernetes, Control Plane sẽ xác định Node phù hợp để triển khai ứng dụng đó. Sau đó, Control Plane sẽ tạo ra các Pod trên Node đó để chứa các container của ứng dụng. Khi một Pod được triển khai, các container trong Pod sẽ được chạy trên Node tương ứng.

Trong quá trình chạy, các container trong Pod có thể tương tác với các container khác trên cùng một Node hoặc trên các Node khác trong cluster. Các container cũng có thể truy cập các tài nguyên của Node, như tệp tin và mạng.

Khi một Node bị lỗi hoặc không khả dụng, Control Plane sẽ di chuyển các Pod được triển khai trên Node đó sang các Node khác trong cluster. Quá trình này được gọi là rescheduling. Control Plane sẽ đảm bảo rằng các Pod được triển khai một cách phù hợp và chạy một cách ổn định trên các Node mới.

Mối quan hệ giữa Control Plane và Nodes được đảm bảo thông qua việc sử dụng API Server và các tài nguyên Kubernetes. Control Plane sử dụng API Server để quản lý tài nguyên trong hệ thống, bao gồm các Node và các Pod được triển khai trên các Node. API Server cung cấp một giao diện lập trình ứng dụng (API) cho các thành phần khác trong hệ thống để truy cập và thay đổi trạng thái của các tài nguyên Kubernetes.

Mỗi Node trong cluster cũng được cấu hình để kết nối với API Server và cung cấp thông tin về trạng thái của chính nó và các Pod được triển khai trên Node đó. Khi một Pod được triển khai trên một Node, Node sẽ báo cáo trạng thái của Pod đó cho API Server. Từ đó, Control Plane sẽ quản lý trạng thái của Pod đó và đảm bảo rằng nó đang chạy đúng cách.

Một quan hệ khác giữa Control Plane và Nodes là việc triển khai các Add-on trên các Node. Control Plane sẽ triển khai các Add-on như kube-proxy và kubelet trên các Node để giúp quản lý và điều khiển các container và dịch vụ trên Node. Các Add-on này sẽ kết nối với API Server để cập nhật trạng thái của các container và dịch vụ trên Node.

5.2. Mối quan hệ giữa các thành phần trong Control Plane

Control Plane là một tập hợp các thành phần chính của kiến trúc Kubernetes, bao gồm API Server, Etcd, Controller Manager và Scheduler. Mỗi thành phần đóng một vai trò quan trọng trong quá trình quản lý và điều khiển các tài nguyên Kubernetes. Dưới đây là mối quan hệ giữa các thành phần trong Control Plane:

5.2.1. API Server và Etcd

API Server và Etcd là hai thành phần quan trọng trong kiến trúc Kubernetes và có mối quan hệ chặt chẽ với nhau. API Server cung cấp một giao diện lập trình ứng dụng (API) để quản lý các tài nguyên Kubernetes, và nó sẽ sử dụng Etcd để lưu trữ trạng thái của các tài nguyên này. Khi một yêu cầu API được gửi đến API Server để tạo, cập nhật hoặc xóa một tài nguyên, API Server sẽ thực hiện các thay đổi tương ứng trên Etcd. Tương tự, khi API Server cần đọc trạng thái của một tài nguyên, nó sẽ truy vấn Etcd để lấy thông tin này. Mối quan hệ giữa API Server và Etcd rất quan trọng đối với việc quản lý và triển khai các ứng dụng trên Kubernetes.

5.2.2. Controller Manager và API Server

API Server là thành phần chính của Control Plane và cung cấp API để quản lý và điều khiển các tài nguyên trên Kubernetes, bao gồm cả trạng thái của chúng. Controller Manager sử dụng API Server để lấy thông tin về trạng thái của các tài nguyên và đảm bảo rằng các tài nguyên đó được duy trì và chạy đúng cách. Ngoài ra, Controller Manager cũng sử dụng API Server để tạo, cập nhật và xóa các tài nguyên trên Kubernetes. Controller Manager bao gồm nhiều loại Controller như Replication Controller, Replica Set Controller, Deployment Controller và Stateful Set Controller, mỗi loại Controller có chức năng riêng để quản lý các tài nguyên trên Kubernetes.

5.2.3. Scheduler và API Server

Scheduler là thành phần chịu trách nhiệm lên lịch các Pod trên các Node trong cluster. API Server cung cấp thông tin về các Pod và Node trên Kubernetes cho Scheduler, giúp nó quyết định Pod nào được triển khai trên Node nào. Khi Scheduler đã lên lịch các Pod, nó sẽ ghi thông tin về Pod và Node đó vào API Server để các thành phần khác có thể truy cập và sử dụng thông tin đó.

5.2.3. Kết luận

Tóm lại, Control Plane là một tập hợp các thành phần quan trọng trong kiến trúc Kubernetes, có nhiều thành phần quan trọng như API Server, Etcd, Controller Manager và Scheduler. Các thành phần này có mối quan hệ chặt chẽ với nhau và đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý và điều khiển các tài nguyên trong Kubernetes. Các thành phần này cùng hoạt động để cung cấp khả năng chịu lỗi và khả năng sẵn sàng cao cho hệ thống.

5.3. Mối quan hệ giữa các thành phần trong Node

Node là nơi chạy các ứng dụng container của Kubernetes. Mỗi Node bao gồm một số thành phần quan trọng, bao gồm Kubelet, Kube-proxy và Container Runtime. Dưới đây là mối quan hệ giữa các thành phần trong Node:

5.3.1. Kubelet và API Server

Kubelet là thành phần quản lý các container và đảm bảo chúng được chạy đúng cách trên Node. API Server cung cấp cho Kubelet thông tin về các tài nguyên trên Kubernetes, bao gồm các Pod cần triển khai trên Node đó. Kubelet sẽ đảm bảo rằng các container được chạy đúng cách và đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về tài nguyên được chỉ định cho chúng. Kubelet cũng sẽ giám sát trạng thái của các container và đảm bảo rằng chúng luôn chạy đúng cách. Kubelet cũng sử dụng API Server để báo cáo trạng thái của các container đến Control Plane.

5.3.2. Kube-proxy và API Server

API Server cung cấp giao diện lập trình ứng dụng (API) cho các thành phần khác trong hệ thống để truy cập và thay đổi trạng thái của các tài nguyên Kubernetes. Kube-proxy sử dụng API của API Server để định tuyến các yêu cầu truy cập đến các Pod trên Node.

Khi một yêu cầu truy cập được định tuyến đến một Pod trên Node, Kube-proxy sẽ tạo ra một luồng dữ liệu để chuyển tiếp yêu cầu đó đến container tương ứng trong Pod đó. Sau khi container xử lý yêu cầu, Kube-proxy sẽ chuyển tiếp kết quả trả về cho người dùng hoặc thành phần gửi yêu cầu ban đầu.

Tóm lại, Kube-proxy và API Server có mối quan hệ chặt chẽ trong việc định tuyến các yêu cầu truy cập đến các Pod trên Node. API Server cung cấp thông tin về các tài nguyên trên Kubernetes cho Kube-proxy, giúp nó quản lý và điều khiển các dịch vụ mạng trên Node đó một cách hiệu quả.

5.3.3. Container Runtime và Kubelet

Container Runtime là thành phần quản lý các container trên Node và cung cấp các chức năng quản lý tài nguyên, bao gồm CPU, bộ nhớ, lưu trữ và mạng. Kubelet sử dụng các API của Container Runtime để tạo, cập nhật và xóa các container trên Node. Container Runtime có thể là Docker, containerd, CRI-O hoặc một nền tảng khác được hỗ trợ bởi Kubernetes.

5.3.4. Kết luận

Tóm lại, Node là thành phần quan trọng trong kiến trúc Kubernetes và bao gồm nhiều thành phần, bao gồm Kubelet, Kube-proxy, Container Runtime và các container chứa ứng dụng. Mỗi thành phần đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý và điều khiển các container trên Node. Và mỗi thành phần này cũng có mối quan hệ chặt chẽ với các thành phần khác trong Node và với các thành phần trên Control Plane để đảm bảo rằng các container được triển khai và chạy một cách hiệu quả trong hệ thống Kubernetes.

5.4. Mối quan hệ giữa các Add-ons và các thành phần khác

Add-ons là các thành phần mở rộng được triển khai trên Kubernetes để cung cấp các tính năng và chức năng bổ sung. Các Add-ons có thể chạy trên cùng một Node với các container ứng dụng khác hoặc có thể được triển khai trên các Node khác nhau trong cluster. Dưới đây là mối quan hệ giữa các Add-ons và các thành phần khác trong Kubernetes:

5.4.1. DNS và các Pod

DNS là một Add-on quan trọng trên Kubernetes, giúp các Pod trong cluster có thể truy cập và tương tác với nhau thông qua tên miền. Cụ thể, khi các container trong một Pod cần truy cập đến một Pod hoặc dịch vụ khác trong cluster, chúng sẽ sử dụng tên miền để liên lạc với nhau. DNS sẽ giúp phân giải các tên miền này thành địa chỉ IP của các Pod hoặc dịch vụ tương ứng, giúp các container có thể truy cập các dịch vụ và ứng dụng khác trong cluster một cách dễ dàng và thuận tiện hơn.

5.4.2. Dashboard và API Server

Dashboard là một Add-on quan trọng của Kubernetes, cung cấp một giao diện đồ họa dễ sử dụng để quản lý và giám sát các tài nguyên trong hệ thống. Nó sử dụng API Server để lấy thông tin về các tài nguyên và trạng thái trên Kubernetes, như Pod, Deployment, Service, ReplicaSet, StatefulSet, DaemonSet, Job, CronJob và Event, và hiển thị chúng cho người dùng thông qua giao diện đồ họa. Dashboard cũng cung cấp các tính năng như tạo và xóa các tài nguyên, theo dõi lịch sử sự kiện và tìm kiếm các tài nguyên trên Kubernetes.

5.4.3. Ingress Controller và các Pod

Ingress Controller là một Add-on cho phép các yêu cầu HTTP/HTTPS từ bên ngoài cluster được định tuyến đến các Service và Pod trong cluster. Nó sử dụng một đối tượng Ingress để quản lý các quy tắc định tuyến và một dịch vụ đặc biệt để phân giải các yêu cầu HTTP/HTTPS đến các Service và Pod tương ứng. Ingress Controller giúp các ứng dụng trong cluster có thể truy cập từ bên ngoài cluster thông qua các định tuyến dễ dàng hơn.

5.4.4. Metrics Server và các thành phần khác trong Control Plane

Metrics Server là một Add-on cung cấp các số liệu và chỉ số về hiệu suất và tài nguyên của các thành phần trên Kubernetes, bao gồm cả Control Plane và các Nodes. Metrics Server thu thập các thông tin liên quan đến CPU, RAM, băng thông mạng và các tài nguyên khác của các container và hiển thị chúng dưới dạng báo cáo hoặc biểu đồ cho quản trị viên hệ thống. Metrics Server sử dụng API Server để lấy thông tin về các tài nguyên và trạng thái trên Kubernetes.

5.4.5. Kết luận

Tóm lại, Add-ons là các thành phần mở rộng được triển khai trên Kubernetes để cung cấp các tính năng và chức năng bổ sung và có mối quan hệ với các thành phần khác trong cluster. Các Add-ons có thể chạy trên cùng một Node với các container ứng dụng khác hoặc có thể triển khai trên các Node khác nhau trong cluster. Mỗi Add-on có thể cung cấp các tính năng và chức năng khác nhau, tùy thuộc vào mục đích sử dụng của người dùng. Mối quan hệ giữa các Add-on và các thành phần khác trong Kubernetes được xác định bởi cách mà chúng sử dụng các API và dịch vụ khác trong cluster để hoạt động. Các Add-on quan trọng trong Kubernetes bao gồm DNS, Dashboard, Ingress Controller và Metrics Server.

Kết luận

Kubernetes là một nền tảng mã nguồn mở giúp quản lý và điều khiển các container trên một cluster máy chủ. Kiến trúc của Kubernetes bao gồm các thành phần quan trọng như Control Plane, Nodes và Add-ons. Các thành phần này cùng hoạt động để đảm bảo ứng dụng container chạy một cách hiệu quả và tin cậy trên một môi trường đa máy chủ.

Control Plane là trung tâm quản lý của Kubernetes và bao gồm các thành phần quan trọng như API Server, Etcd, Controller Manager và Scheduler. Nodes là nơi chạy các ứng dụng container và bao gồm các thành phần quan trọng như Kubelet, Kube-proxy và Container Runtime. Add-ons là các thành phần mở rộng được triển khai trên Kubernetes để cung cấp các tính năng và chức năng bổ sung.

Việc hiểu về kiến trúc của Kubernetes là rất quan trọng trong việc triển khai ứng dụng đa máy chủ trên Kubernetes. Nếu bạn không hiểu rõ kiến trúc này, có thể gặp phải các vấn đề về hiệu suất, độ tin cậy và quản lý tài nguyên. Việc hiểu rõ kiến trúc này cũng giúp bạn có thể tùy chỉnh và cấu hình Kubernetes để đáp ứng nhu cầu của ứng dụng của bạn.

Tóm lại, kiến trúc của Kubernetes là một chủ đề quan trọng và cần thiết cho những ai đang quan tâm đến việc triển khai ứng dụng đa máy chủ trên Kubernetes. Nắm vững kiến trúc này giúp bạn có thể sử dụng Kubernetes một cách hiệu quả và tin cậy hơn.