Mục tiêu

• Tìm hiểu Kubernetes cluster là gì?
• Tìm hiểu Minikube là gì?
• Khởi tạo một Kubernetes cluster sử dụng terminal trực tuyến.

Kubernetes Clusters

Kubernetes kết nối và điều phối các máy tính trong một cluster để chúng có thể hoạt động như một đơn vị thống nhất (unit). Nó cho phép bạn triển khai các ứng dụng trên Container mà không cần phải bận tâm chúng sẽ được khởi chạy trên chiếc máy tính cụ thể nào trong cluster. Để sử dụng mô hình triển khai của Kubernetes, các ứng dụng cần được đóng gói theo một cách linh động và không phụ thuộc vào từng máy tính cụ thể (host): tức là các ứng dụng được Container hóa. Các ứng dụng dạng Container có được sự khả chuyển và sẵn sàng cao hơn các mô hình triển khai được sử dụng trong quá khứ, ở đó chúng được cài đặt trực tiếp trên các máy tính cụ thể và gắn chặt với các bộ thư viện trên đó. Kubernetes phân bổ và điều phối các ứng dụng hoàn toàn tự động xuyên suốt cluster theo một cách hiệu quả. Ngoài ra Kubernetes là mã nguồn mở và sẵn sàng để sử dụng trong môi trường triển khai thực tế (production).

Một Kubernetes cluster bao gồm 2 loại tài nguyên:

• Node Master làm nhiệm vụ quản lý toàn cluster.
• Các Node còn lại khởi chạy các ứng dụng trực tiếp trên đó là các Worker.

Mô hình Cluster

Node Master chịu trách nhiệm quản lý cluster. Nó quản lý toàn bộ các hoạt động bên trong cluster, như là việc khởi chạy các ứng dụng, kiểm soát chúng để chắc chắn chúng luôn ở các trạng thái như mong muốn, thay đổi khả năng đáp ứng của chúng (scaling), hoặc triển khai các phiên bản nâng cấp theo thời gian.

Một Node có thể là một máy ảo (VM) hoặc một máy tính vật lý làm việc với vai trò cung cấp khả năng tính toán cho cluster. Mỗi Node có một chương trình chạy thường trực bên trong tên là Kubelet, làm nhiệm vụ quản lý Node và duy trì kết nối với node Master. Mỗi Node bên cạnh đó còn chạy các chương trình dùng để khởi chạy và quản lý các Container như Docker hay rkt. Mỗi một Kubernetes cluster được triển khai trong thực tế khai thác thường có ít nhất 3 node thuộc 2 loại như bên trên.

Khi bạn triển khai các ứng dụng trên Kubernetes, bạn yêu cầu node Master phân bổ và khởi chạy các ứng dụng của bạn. Node Master tiếp đó tính toán để tìm ra các Node nào thích hợp cho việc triển khai ứng dụng. Các Node trong cluster kết nối và giao tiếp với nhau theo bộ qui tắc Kubernetes API do node Master đưa ra. Quản trị viên hoặc người sử dụng đầu cuối cũng có thể sử dụng bộ qui tắc này để tương tác trực tiếp với một cluster.

Một Kubernetes cluster có thể được xây dựng trên các máy tính vật lý hoặc các máy ảo. Để bắt đầu việc phát triển cho Kubernetes, bạn có thể sử dụng Minikube. Minikube là một bộ cài đặt Kubernetes bằng cách tạo ra một máy ảo trên máy tính của bạn và triển khai một cluster đơn giản bên trong máy ảo đó chỉ bao gồm một Node. Minikube có cho Linux, macOS, và Windows. Minikube CLI, một bộ công cụ dòng lệnh, cung cấp khả năng điều khiển cluster cho người sử dụng, như chạy, dừng chạy, xem trạng thái, hoặc xóa một thành phần trong cluster. Trong bài hướng dẫn này, bạn sẽ sử dụng một giao diện terminal trực tuyến với Minikube đã được cài đặt sẵn để thao tác.

Giờ bạn đã biết Kubernetes là gì, hãy tiếp tục với phần tương tác và tạo ra cluster đầu tiên!

Mục tiêu

• Tìm hiểu về triển khai ứng dụng (Deployment).
• Triển khai ứng dụng đầu tiên của bạn trên Kubernetes với kubectl.

Kubernetes Deployments

Giả sử bạn đã có một Kubernetes cluster đang hoạt động, bạn có thể triển khai ứng dụng của bạn trên cluster này. Để thực hiện điều đó, bạn cần tạo một kịch bản triển khai (Deployment). Kịch bản này sẽ giúp Kubernetes có thể tạo và cập nhật các phiên bản chạy (instances) của ứng dụng của bạn. Sau khi một kịch bản triển khai được tạo ra trong Kubernetes, node Master sẽ lập lịch để khởi chạy ứng dụng của bạn trên các Node của cluster.

Sau khi ứng dụng của bạn được khởi chạy trên các Node của cluster, Kubernetes sẽ tiếp tục theo dõi các chương trình đang chạy (instances) này. Nếu một Node đang chạy một instance của ứng dụng của bạn gặp trục trặc hoặc bị xóa khỏi cluster, Kubernetes sẽ thay thế instance đó bằng cách khởi chạy một instance mới trên một Node khác của cluster. Đây là cơ chế tự phục hồi (self-healing) khi có lỗi xảy ra hoặc khi một Node nào đó cần được bảo trì.

Ở thời điểm trước Kubernetes, các ứng dụng thường được khởi chạy thông qua các bộ tool cài đặt (installation scripts), nhưng chúng hầu như không thể hỗ trợ việc phục hồi khi có lỗi xảy ra với một máy tính trong cluster. Bằng cách khởi chạy các instances của ứng dụng trên nhiều Node xuyên suốt cluster, Kubernetes về cơ bản đã cho thấy một cách tiếp cận rất khác biệt về việc quản lý các ứng dụng.

Triển khai ứng dụng đầu tiên của bạn trên Kubernetes

Bạn có thể tạo ra và quản lý các kịch bản triển khai (Deployment) thông qua giao diện dòng lệnh của Kubernetes với Kubectl. Kubectl sử dụng Kubernetes API để tương tác với cluster. Ở bài hướng dẫn này, bạn sẽ tìm hiểu các câu lệnh cơ bản nhất của Kubectl cần thiết để triển khai ứng dụng của bạn trên một Kubernetes cluster.

Khi tạo một kịch bản triển khai (Deployment), bạn cần chỉ ra một tệp Container Image chứa ứng dụng của bạn và số lượng bản sao (replicas) của ứng dụng bạn muốn chạy. Bạn hoàn toàn có thể thay đổi các thông số này bằng cách cập nhật kịch bản triển khai sau thông qua Module 5 và 6 của tập hướng dẫn cách cập nhật các Deployments.

Về ứng dụng dầu tiên của bạn, nó sẽ là một ứng dụng Node.js được đóng gói trong một Docker container. (Nếu bạn chưa biết cách tạo một ứng dụng Node.js và đóng gói dưới dạng Container, vui lòng theo dõi hướng dẫn tại địa chỉ Hello Minikube tutorial).

Giờ bạn đã biết kịch bản triển khai (Deployment) là gì, hãy bắt đầu triển khai ứng dụng đầu tiên của bạn!

Mục tiêu

• Tìm hiểu Kubernetes Pods là gì?
• Tìm hiểu Kubernetes Nodes là gì?
• Khắc phục sự cố ứng dụng đã triển khai

Kubernetes Pods

Khi bạn triển khai ứng dụng thông qua Module 2, Kubernetes tạo ra Pod để lưu trữ phiên bản chạy của ứng dụng của bạn. Một Pod là một khái niệm trừu tượng của Kubernetes, đại diện cho một nhóm gồm một hoặc nhiều ứng dụng containers (ví dụ như Docker hoặc rkt) và một số tài nguyên được chia sẻ cho các containers đó. Những tài nguyên đó bao gồm:

• Lưu trữ được chia sẻ, dưới dạng Volumes
• Kết nối mạng, như một cluster IP duy nhất
• Thông tin về cách chạy từng container, chẳng hạn như phiên bản container image hoặc các ports cụ thể để sử dụng

Một Pod mô phỏng một "máy chủ logic" dành riêng cho ứng dụng và có thể chứa các ứng dụng containers khác nhau được liên kết tương đối chặt chẽ. Ví dụ, một Pod có thể bao gồm cả container với ứng dụng Node.js của bạn cũng như một container khác cung cấp dữ liệu hiển thị bởi webserver của Node.js. Các containers trong một Pod chia sẻ một địa chỉ IP và port space, chúng luôn được đặt cùng vị trí, cùng lên lịch trình, và chạy trong ngữ cảnh được chia sẻ trên cùng một Node.

Pods là các đơn vị nguyên tử trên nền tảng Kubernetes. Khi chúng tôi tạo một kịch bản triển khai (Deployment) trên Kubernetes, kịch bản triển khai đó tạo ra các Pods với các containers bên trong chúng (trái ngược với việc tạo các containers trực tiếp). Mỗi Pod được gắn với Node nơi nó được lên lịch trình, và tiếp tục ở đó cho đến khi chấm dứt (theo chính sách khởi động lại). Trong trường hợp có lỗi ở Node, các Pods giống nhau được lên lịch trình trên các Nodes có sẵn khác trong cluster.

Tổng quan về Pods

Nodes

Một Pod luôn chạy trên một Node. Một Node là một máy worker trong Kubernetes và có thể là máy ảo hoặc máy vật lý, tuỳ thuộc vào cluster. Mỗi Node được quản lí bởi Master. Một Node có thể chứa nhiều Pods và Kubernetes master tự động xử lí việc lên lịch trình các Pods thuộc các Nodes ở trong cluster. Việc lên lịch trình tự động của Master sẽ tính đến các tài nguyên có sẵn trên mỗi Node.

Mỗi Node ở Kubernetes chạy ít nhất:

• Kubelet, một quy trình chịu trách nhiệm liên lạc giữa Kubernetes Master và Node; quản lí các Pods và các containers đang chạy trên cùng một máy.
• Một container runtime (như Docker, rkt) chịu trách nhiệm lấy container image từ registry, giải nén container và chạy ứng dụng. Các containers chỉ nên được lên lịch trình cùng nhau trong một Pod duy nhất nếu chúng được liên kết chặt chẽ.

Tổng quan về Node

Khắc phục sự cố với kubectl

Ở Module 2, bạn đã sử dụng giao diện dòng lệnh Kubectl. Bạn sẽ tiếp tục sử dụng nó trong Module 3 để nhận thông tin về các ứng dụng đã triển khai và môi trường của chúng. Các hoạt động phổ biến nhất có thể được thực hiện với các lệnh kubectl sau:

• kubectl get - liệt kê các tài nguyên
• kubectl describe - hiển thị thông tin chi tiết về một tài nguyên
• kubectl logs - in các bản ghi (logs) từ một container trong một pod
• kubectl exec - thực hiện một lệnh trên một container trong một pod

Bạn có thể sử dụng các lệnh này để xem khi nào các ứng dụng được triển khai, trạng thái hiện tại của chúng là gì, nơi chúng đang chạy và cấu hình của chúng là gì.

Bây giờ chúng ta đã biết thêm về các thành phần cluster và dòng lệnh, hãy khám phá ứng dụng của chúng tôi.