Kubernetes hoạt động dựa trên một kiến trúc phân lớp, trong đó các thành phần khác nhau phối hợp với nhau để tự động hóa việc triển khai và quản lý các ứng dụng container hóa. Để thực sự hiểu rõ Kubernetes, bạn cần phân tách kiến trúc của nó thành ba phần chính: Cụm Kubernetes (Kubernetes Cluster), Nút chính (Master Node) và Các nút công nhân (Worker Nodes).
Kubernetes Cluster: Trái tim của hệ thống
Cụm Kubernetes là một tập hợp các máy (node) phối hợp để chạy các ứng dụng container một cách hiệu quả. Nó bao gồm Master Node – chịu trách nhiệm điều phối – và Worker Nodes – nơi thực hiện các tác vụ. Cấu trúc phân tán này đảm bảo tính sẵn sàng cao, khả năng mở rộng và khả năng tự phục hồi.
Cụm Kubernetes chịu trách nhiệm điều phối toàn bộ – giám sát, lập lịch, kết nối mạng – nhằm đảm bảo các ứng dụng hoạt động trơn tru. Nó tương tác với nhiều tài nguyên trên nền tảng đám mây hoặc cục bộ, đảm bảo giao tiếp liền mạch giữa các node.
Master Node: Mặt điều khiển (Control Plane)
Master Node đóng vai trò là “bộ não” của Kubernetes, giám sát và quản lý toàn bộ cụm. Nó chịu trách nhiệm lập lịch công việc, duy trì trạng thái mong muốn và phản hồi các thay đổi trong hệ thống.
Các thành phần chính trong Master Node
- API Server – Trung tâm giao tiếp giữa các thành phần trong hệ thống và với người dùng bên ngoài.
- Controller Manager – Đảm bảo trạng thái mong muốn của cụm được duy trì, xử lý các tác vụ như scale và nhân bản (replication).
- Scheduler – Phân bổ workload cho các worker node dựa trên tài nguyên sẵn có.
- etcd (cơ sở dữ liệu key-value) – Lưu trữ cấu hình và trạng thái hiện tại của cụm, đảm bảo lưu trữ dữ liệu lâu dài.
Master Node đảm bảo các ứng dụng container hoạt động liên tục, ngay cả khi có node bị lỗi hoặc cần điều chỉnh.
Worker Nodes: Thực thi tác vụ
Worker Nodes là “cơ bắp” của Kubernetes – nơi thực sự triển khai và thực thi các ứng dụng container hóa. Mỗi Worker Node có thể chạy nhiều Pod – đơn vị triển khai nhỏ nhất trong Kubernetes, chứa một hoặc nhiều container.
Các thành phần chính trong Worker Node
- Kubelet – Giao tiếp với Master Node để đảm bảo pod chạy đúng như mong đợi.
- Container Runtime – Chạy các container (ví dụ: Docker hoặc containerd).
- Kube Proxy – Duy trì mạng, đảm bảo giao tiếp giữa các pod.
- Pods – Bao bọc container của ứng dụng cùng với các tài nguyên đi kèm như lưu trữ (storage).
Worker Nodes thực thi các tác vụ theo chỉ đạo của Master Node, đảm bảo sử dụng tài nguyên hiệu quả và có khả năng chịu lỗi tốt.
Kết luận
Hiểu được kiến trúc của Kubernetes là điều cốt lõi để triển khai các ứng dụng có khả năng mở rộng và chịu lỗi. Bằng cách phân tách rõ ràng giữa Control Plane (Master Node) và Execution Layer (Worker Nodes), Kubernetes đơn giản hóa quá trình vận hành và đảm bảo ứng dụng container hoạt động hiệu quả mà không cần can thiệp thủ công.
Cách tiếp cận có cấu trúc này khiến Kubernetes trở thành công cụ vô giá trong việc quản lý các ứng dụng hiện đại. Giờ đây, sau khi đã khám phá các thành phần cốt lõi, bước tiếp theo sẽ là triển khai và tối ưu Kubernetes trong các môi trường điện toán đám mây thực tế.