Kubernetes là nền tảng điều phối container phổ biến nhất hiện nay và là trái tim của hệ sinh thái cloud-native. Nó cho phép tự động triển khai, mở rộng, giám sát và phục hồi ứng dụng ở quy mô lớn.
Kiến trúc Control Plane
Control Plane chịu trách nhiệm quản lý trạng thái mong muốn của toàn bộ cluster. API Server là cổng giao tiếp trung tâm, Etcd lưu trữ trạng thái hệ thống, Scheduler quyết định nơi chạy workload và Controller Manager đảm bảo trạng thái thực tế khớp với trạng thái mong muốn.
Control Plane không trực tiếp chạy ứng dụng mà điều phối toàn bộ hạ tầng Kubernetes.
Worker Node và Runtime
Mỗi Worker Node chạy Kubelet và Container Runtime. Kubelet nhận chỉ thị từ API Server và đảm bảo các Pod hoạt động đúng cấu hình. Container Runtime như containerd chịu trách nhiệm thực thi container.
Workload và vòng đời ứng dụng
Pod là đơn vị triển khai nhỏ nhất trong Kubernetes. Deployment hỗ trợ triển khai ứng dụng stateless với khả năng rolling update và rollback. StatefulSet được sử dụng cho các ứng dụng cần danh tính ổn định và lưu trữ bền vững.
Networking và Service Discovery
Kubernetes cung cấp mô hình mạng thống nhất cho toàn bộ cluster. Service tạo lớp truy cập ổn định cho Pod, Ingress công bố dịch vụ ra bên ngoài, còn CNI Plugin chịu trách nhiệm kết nối mạng giữa các node và workload.
Lưu trữ dữ liệu
Persistent Volume và Persistent Volume Claim giúp tách biệt ứng dụng khỏi hạ tầng lưu trữ. Storage Class và CSI Driver cho phép cấp phát lưu trữ động trên các nền tảng cloud và on-premise.
Bảo mật
RBAC kiểm soát quyền truy cập chi tiết. Service Account cho phép workload xác thực với cluster. Admission Controller, Secret và các nguyên tắc Zero Trust giúp giảm thiểu rủi ro bảo mật.
Mở rộng và tự phục hồi
Kubernetes nổi bật nhờ khả năng tự động mở rộng và tự phục hồi. HPA điều chỉnh số lượng Pod theo tải, Cluster Autoscaler bổ sung hoặc loại bỏ node, trong khi cơ chế self-healing tự động thay thế workload bị lỗi.
Observability
Prometheus, Grafana và hệ thống logging cung cấp khả năng quan sát toàn diện. Chúng giúp đội ngũ vận hành theo dõi hiệu năng, phát hiện sự cố và tối ưu tài nguyên.
Cloud Native và GitOps
Helm, Argo CD và Service Mesh mở rộng khả năng của Kubernetes trong môi trường doanh nghiệp. GitOps biến Git thành nguồn chân lý duy nhất cho hạ tầng và ứng dụng, giúp triển khai nhất quán và có thể kiểm toán.
Kết luận
Kubernetes là nền tảng trung tâm của DevOps và Cloud Native hiện đại. Việc hiểu sâu kiến trúc, networking, storage, security và observability là điều kiện quan trọng để vận hành các hệ thống phân tán quy mô lớn.