Hướng dẫn bắt đầu với Kubernetes: Cách quản lý ứng dụng container hóa hiệu quả

Kubernetes đã trở thành nền tảng quản lý container phổ biến nhất hiện nay, cung cấp một giải pháp tự động hóa triển khai, mở rộng và quản lý ứng dụng container hóa. Bài viết này sẽ cung cấp cho người mới bắt đầu và các nhà phát triển trung cấp một hướng dẫn thực tế, giúp bạn nhanh chóng nắm bắt các khái niệm cốt lõi và thao tác thực tế của Kubernetes.

Kubernetes là gì?

Kubernetes (thường được viết tắt là K8s) là một nền tảng mã nguồn mở, được sử dụng để tự động hóa việc triển khai, mở rộng và quản lý ứng dụng container hóa. Nó được phát triển bởi Google và được tặng cho Quỹ điện toán đám mây bản địa (CNCF). Mục tiêu chính của Kubernetes là đơn giản hóa việc quản lý vòng đời ứng dụng và đảm bảo tính khả dụng cao và quản lý tự động của hệ thống.

Các thành phần cốt lõi của Kubernetes

1. Pod

Pod là đơn vị triển khai nhỏ nhất trong Kubernetes, có thể chứa một hoặc nhiều container. Mỗi Pod chia sẻ mạng và lưu trữ, phù hợp để chạy các dịch vụ liên kết chặt chẽ.

apiVersion: v1
kind: Pod
metadata:
  name: my-app-pod
spec:
  containers:
  - name: my-app-container
    image: nginx

2. Deployment

Deployment được sử dụng để quản lý vòng đời của Pod, đảm bảo số lượng Pod được chỉ định đang trong trạng thái hoạt động và có thể thực hiện kiểm soát phiên bản và cập nhật.

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: my-app-deployment
spec:
  replicas: 3
  selector:
    matchLabels:
      app: my-app
  template:
    metadata:
      labels:
        app: my-app
    spec:
      containers:
      - name: my-app-container
        image: nginx

3. Service

Service cung cấp một điểm truy cập ổn định, cho phép các Pod khác hoặc người dùng bên ngoài truy cập vào các Pod đang chạy.

apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: my-app-service
spec:
  type: LoadBalancer
  selector:
    app: my-app
  ports:
    - port: 80
      targetPort: 80

Lợi ích của Kubernetes

• Quản lý tự động: Kubernetes có thể tự động triển khai, mở rộng và quản lý ứng dụng container, giảm thiểu thao tác thủ công và giảm xác suất xảy ra lỗi.
• Tính khả dụng cao: Thông qua ReplicaSets, Kubernetes đảm bảo có đủ các phiên bản Pod đang hoạt động, nếu một phiên bản nào đó gặp sự cố, hệ thống sẽ tự động khởi động lại hoặc thay thế nó.
• Cân bằng tải: Kubernetes có tính năng cân bằng tải tích hợp, có thể phân bổ lưu lượng cho dịch vụ, đảm bảo sử dụng tài nguyên hiệu quả.

Cách nhanh chóng làm quen với Kubernetes

1. Chuẩn bị môi trường

Đầu tiên, bạn cần thiết lập môi trường Kubernetes. Điều này có thể được thực hiện theo nhiều cách, chẳng hạn như sử dụng Minikube để kiểm tra cục bộ, hoặc thiết lập cụm trên các nhà cung cấp dịch vụ đám mây (như Google Kubernetes Engine, AWS EKS, Azure AKS).

Cài đặt Kubernetes bằng Minikube

• Cài đặt Minikube và kubectl

# Cài đặt Minikube (vui lòng tham khảo tài liệu chính thức của Minikube để biết cách cài đặt cụ thể)
brew install minikube

# Cài đặt kubectl
brew install kubectl

• Khởi động Minikube

minikube start

2. Triển khai ứng dụng đầu tiên

Lấy Nginx làm ví dụ, chúng ta có thể triển khai Nginx bằng cách định nghĩa một Deployment và Service.

# Tạo tệp deployment.yaml
cat  deployment.yaml
apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: nginx-deployment
spec:
  replicas: 2
  selector:
    matchLabels:
      app: nginx
  template:
    metadata:
      labels:
        app: nginx
    spec:
      containers:
      - name: nginx
        image: nginx
        ports:
        - containerPort: 80
EOF

# Áp dụng deployment
kubectl apply -f deployment.yaml

# Tạo tệp service.yaml
cat  service.yaml
apiVersion: v1
kind: Service
metadata:
  name: nginx-service
spec:
  selector:
    app: nginx
  ports:
    - protocol: TCP
      port: 80
      targetPort: 80
  type: NodePort
EOF

# Áp dụng service
kubectl apply -f service.yaml

3. Truy cập ứng dụng

Mỗi khi bạn tạo một Service loại NodePort, Kubernetes sẽ phân bổ một cổng cho nó. Bạn có thể sử dụng lệnh sau để lấy địa chỉ truy cập:

minikube service nginx-service --url

Sử dụng trình duyệt để truy cập URL được in ra, bạn sẽ thấy trang chào mừng của Nginx.

Các lỗi thường gặp và gỡ lỗi

Trong quá trình sử dụng Kubernetes, bạn có thể gặp một số vấn đề phổ biến, chẳng hạn như trạng thái Pod là CrashLoopBackOff. Đây không phải là lỗi, mà là một cơ chế bảo mật, Kubernetes sẽ không khởi động lại vô hạn sau khi Pod gặp sự cố, mà sẽ tăng độ trễ giữa các lần khởi động lại, tránh gây rối cho hệ thống.

Bạn có thể sử dụng lệnh sau để xem nhật ký của Pod, giúp gỡ lỗi:

kubectl logs 

Kết luận

Kubernetes là một công cụ quản lý container mạnh mẽ, thông qua việc nắm vững các khái niệm cốt lõi và lệnh thường dùng, bạn sẽ có thể quản lý và triển khai ứng dụng đám mây một cách hiệu quả hơn. Với sự phát triển của điện toán đám mây và công nghệ container, việc học Kubernetes sẽ mở ra những cơ hội mới cho sự nghiệp của bạn. Hy vọng hướng dẫn này sẽ giúp bạn trong hành trình học tập Kubernetes.