Kubernetes là một nền tảng điều phối container mã nguồn mở, tự động hóa việc triển khai, mở rộng quy mô và quản lý các ứng dụng được chứa trong container. Nó tổ chức các container thành các đơn vị logic để thuận tiện cho việc quản lý và khám phá.

Kubernetes cung cấp nền tảng để lên lịch và chạy các container trên các cụm máy chủ vật lý hoặc máy ảo. Bằng cách abstract (trừu tượng hóa) cơ sở hạ tầng cơ bản, nó đảm bảo tính linh động trên cả môi trường đám mây và on-premises. Các tính năng chính bao gồm khám phá dịch vụ (service discovery), cân bằng tải (load balancing), quản lý cấu hình và bảo mật, rolling update và khả năng tự phục hồi.

Kubernetes hỗ trợ kiến trúc microservices theo nhiều phương diện:

• Cung cấp nền tảng vững chắc để triển khai và vận hành các microservices.
• Cung cấp các dịch vụ thiết yếu như service discovery và load balancing, rất quan trọng đối với kiến trúc microservices.
• Bao gồm các công cụ và API để tự động hóa việc triển khai, mở rộng quy mô và quản lý các microservices.

6 phương pháp hay nhất khi triển khai Microservices trên Kubernetes

Dưới đây là một số chiến lược quan trọng để triển khai microservices trên Kubernetes hiệu quả hơn:

1. Đơn giản hóa quản lý lưu lượng với Ingress

Việc quản lý lưu lượng trong kiến trúc microservices có thể đặt ra nhiều thách thức. Với nhiều dịch vụ độc lập, mỗi dịch vụ có endpoint riêng, việc điều hướng yêu cầu đến đúng dịch vụ trở nên phức tạp. Đây là lúc Kubernetes Ingress phát huy tác dụng.

Ingress là một API, nó tạo điều kiện thuận lợi cho việc định tuyến HTTP và HTTPS đến các dịch vụ trong một cluster dựa trên thông số host và đường dẫn. Hoạt động như một reverse proxy, Ingress điều hướng các yêu cầu đến đúng dịch vụ. Điều này cho phép bạn hiển thị nhiều dịch vụ dưới một địa chỉ IP duy nhất, đơn giản hóa kiến trúc ứng dụng và cải thiện khả năng quản lý.

Ngoài việc đơn giản hóa định tuyến, Ingress còn cung cấp các chức năng bổ sung  khác như SSL/TLS termination, cân bằng tải và hosting ảo theo tên. Những tính năng này đóng góp lớn vào việc nâng cao hiệu suất và bảo mật cho ứng dụng microservices.

2. Sử dụng Kubernetes để mở rộng quy mô microservices

Một trong những ưu điểm chính của việc áp dụng kiến trúc microservices là tính linh hoạt trong việc mở rộng các dịch vụ cá nhân một cách độc lập. Khả năng này giúp bạn phân bổ tài nguyên một cách hiệu quả hơn và quản lý các workload thường xuyên thay đổi một cách chính xác. Kubernetes cung cấp một bộ công cụ tùy chỉnh để tăng cường tính linh hoạt trong việc mở rộng các microservices.

Một trong những công cụ như vậy là Horizontal Pod Autoscaler (HPA). HPA tự động điều chỉnh số lượng pod trong một Deployment theo việc sử dụng CPU, hoặc với hỗ trợ của các chỉ số tùy chỉnh dựa trên bất kỳ chỉ số ứng dụng cụ thể nào khác. Điều này đảm bảo ứng dụng của bạn có thể linh hoạt thích ứng với các workload, đảm bảo phân bổ tài nguyên tối ưu để xử lý các yêu cầu đến.

Hơn nữa, Kubernetes hỗ trợ việc mở rộng thủ công, cho phép bạn tăng hoặc giảm số lượng pod trong một Deployment theo nhu cầu. Điều này đặc biệt hữu ích trong các sự kiện được lên kế hoạch, như một chiến dịch marketing, khi mà có dự kiến sẽ có một lượng workload tạm thời tăng lên.

3. Sử dụng namespace

Việc tổ chức hiệu quả là rất quan trọng khi quản lý các ứng dụng lớn và phức tạp. Kubernetes namespace cung cấp giải pháp để phân chia tài nguyên cụm giữa nhiều người dùng hoặc nhóm. Mỗi namespace thiết lập một phạm vi riêng biệt cho các tên, đảm bảo rằng các tên tài nguyên trong một namespace không xung đột với các tên trong các namespace khác.

Tận dụng các namespace có thể giúp đơn giản hóa quản lý microservices một cách đáng kể. Bằng cách nhóm các dịch vụ liên kết trong cùng một namespace, bạn có thể quản lý chúng một cách tổng thể, thực hiện các chính sách và kiểm soát truy cập ở cấp độ namespace.

4. Thực hiện kiểm tra sức khỏe ứng dụng

Thực hiện các kiểm tra sức khỏe ứng dụng là cần thiết cho các microservices. Các kiểm tra đóng vai trò như một cơ chế để theo dõi trạng thái của các dịch vụ, đảm bảo chúng hoạt động như mong đợi.

Kubernetes cung cấp hai cơ chế kiểm tra sức khỏe ứng dụng là: Readiness và Liveness. Kiểm tra Readiness đánh giá xem một pod có sẵn sàng xử lý yêu cầu hay không, trong khi kiểm tra Liveness đánh giá xem một pod có đang chạy hoạt động hay không.

Các cơ chế kiểm tra này này đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì một ứng dụng mạnh mẽ và linh hoạt. Chúng giúp Kubernetes tự động thay thế các pod gặp sự cố, bảo vệ tính khả dụng và sự phản hồi của ứng dụng.

5. Sử dụng service mesh

Một service mesh hoạt động như một lớp hạ tầng chuyên biệt được thiết kế để tạo điều kiện cho giao tiếp giữa các dịch vụ trong một khuôn khổ triển khai microservices. Vai trò chính của nó là đảm bảo việc giao nhận yêu cầu một cách đáng tin cậy qua mạng lưới phức tạp của các dịch vụ cấu thành một microservices.

Đối với microservices trên Kubernetes, một service mesh mang lại nhiều lợi ích, bao gồm quản lý lưu lượng, khám phá dịch vụ, cân bằng tải và giảm thiểu lỗi. Ngoài ra, nó cung cấp các chức năng mạnh mẽ như ngắt mạch, timeout, retry… đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì tính ổn định và hiệu quả của các microservices.

Dù Kubernetes đã tích hợp một số tính năng này từ trước, nhưng service mesh giúp nâng tầm chúng lên, cho phép kiểm soát chi tiết trong tương tác giữa các dịch vụ. Cho dù bạn lựa chọn Istio, Linkerd, hay một nền tảng service mesh khác, nó đều là một công cụ mạnh mẽ trong bộ công cụ Kubernetes của bạn.

6. Thiết lập mỗi microservice cho một chức năng duy nhất

Thiết kế mỗi microservices để thực hiện một chức năng duy nhất là một nguyên tắc cơ bản trong thiết kế kiến trúc microservices hiệu quả, đặc biệt là khi triển khai trên Kubernetes. Nguyên tắc này thúc đẩy tính gắn kết và tạo điều kiện cho việc phân chia rõ ràng các nhu cầu.

Khi triển khai microservices trên Kubernetes, việc chỉ định một chức năng cụ thể cho mỗi dịch vụ giúp tối ưu hóa khả năng mở rộng, giám sát và quản lý. Kubernetes cho phép bạn đưa ra các chính sách mở rộng, phân bổ tài nguyên và cài đặt bảo mật đa dạng phù hợp với mỗi dịch vụ. Thiết kế theo nguyên tắc một chức năng duy nhất cho phép bạn tận dụng toàn bộ những tính năng này, và tùy chỉnh cơ sở hạ tầng để đáp ứng các yêu cầu đặc thù của mỗi dịch vụ.

Hơn nữa, một thiết kế theo chức năng duy nhất giúp đơn giản hóa quá trình xử lý sự cố và bảo trì. Khi gặp sự cố, việc xác định và giải quyết vấn đề trong một dịch vụ với một vai trò rõ ràng, duy nhất trở nên dễ dàng hơn nhiều. Điều này đặc biệt hữu ích trong môi trường Kubernetes, nơi log, metric và thông tin debug có thể trở nên phức tạp và rắc rối do sự phân tán của hệ thống.

Cách quản lý và duy trì microservices với Kubernetes

1. Triển khai microservices trên Kubernetes

Việc triển khai microservices trên Kubernetes thường bao gồm thiết lập một Kubernetes Deployment (hoặc một đối tượng tương tự như StatefulSet) cho mỗi microservice. Một Deployment xác định số lượng replica (bản sao) của microservice cần chạy, container image để sử dụng và cấu hình cho microservice.

Sau khi tạo Deployment, Kubernetes sẽ sắp xếp số lượng replica của microservice được chỉ định để hoạt động trên các node trong cluster. Nó cũng sẽ giám sát các replica này để đảm bảo hoạt động liên tục. Nếu một replica gặp sự cố, Kubernetes sẽ tự động khởi động lại.

2. Mở rộng quy mô microservice trên Kubernetes

Scaling microservices on Kubernetes entails modifying the number of replicas defined in the Deployment. Augmenting the replicas permits the microservice to manage increased loads, while diminishing the replicas curtails the resources consumed by the microservice.

Việc mở rộng quy mô microservices trên Kubernetes bao gồm việc điều chỉnh số lượng bản sao được xác định trong Deployment. Tăng số lượng bản sao cho phép microservice xử lý tải trọng tăng lên, trong khi giảm số lượng bản sao giúp tiết kiệm tài nguyên mà microservice tiêu thụ.

Ngoài ra, Kubernetes hỗ trợ mở rộng quy mô microservices tự động dựa trên mức sử dụng CPU hoặc các chỉ số khác do ứng dụng cung cấp. Chức năng này cho phép microservice tự động thích ứng với sự thay đổi của tải mà không cần can thiệp thủ công.

3. Quản lý microservices với Kubernetes

Việc giám sát microservices trong Kubernetes bao gồm thu thập số liệu từ các node của Kubernetes, control plane của Kubernetes, và từng microservice riêng lẻ. Kubernetes cung cấp các số liệu nội tại cho các node và control plane, có thể được thu thập và biểu diễn bằng các công cụ như Prometheus và Grafana.

Để giám sát các ứng dụng hoạt động trong mỗi microservice, bạn có thể sử dụng các công cụ giám sát hiệu suất ứng dụng (APM) để thu thập dữ liệu hiệu suất chi tiết. Những công cụ này cung cấp thông tin về thời gian phản hồi dịch vụ, tỷ lệ lỗi và các số liệu hiệu suất quan trọng khác.

4. Gỡ lỗi microservice trong môi trường Kubernetes

Khắc phục sự cố microservices trong môi trường Kubernetes bao gồm việc kiểm tra log và metric của các microservices, và có thể kết nối trình debug (gỡ lỗi) với microservice đang chạy.

Kubernetes cung cấp cơ chế tích hợp để thu thập và xem xét log, cùng với các số liệu để hỗ trợ xác định các nút thắt cổ chai về hiệu suất. Một lệnh thêm mới gần đây "kubectl debug node", cho phép triển khai một Kubernetes pod đến một node cụ thể để phục vụ mục đích khắc phục sự cố. Điều này rất hữu ích khi không thể truy cập trực tiếp vào một node qua SSH.

Trong trường hợp thiếu các công cụ này, việc kết nối trình gỡ lỗi với microservice đang hoạt động trở nên cần thiết. Tuy nhiên, quá trình này phức tạp hơn trong môi trường Kubernetes, do các microservices hoạt động trong các container trên nhiều node khác nhau.

5. Triển khai CI/CD với Kubernetes

Kubernetes là nền tảng vững chắc để triển khai chiến lược CI/CD cho microservices. Sử dụng Kubernetes Deployment cung cấp phương pháp khai báo để kiểm soát trạng thái mong muốn của microservices. Điều này đơn giản hóa việc tự động hóa triển khai, cập nhật và mở rộng quy mô microservices. Hơn nữa, Kubernetes hỗ trợ sẵn sàng cho rolling update, cho phép triển khai dần các thay đổi đối với microservices. Điều này giảm thiểu rủi ro liên quan đến việc giới thiệu các thay đổi gây gián đoạn hoạt động.

Khám phá sức mạnh của Microservices trong Kubernetes với dịch vụ VKS (VNG Cloud Kubernetes Service) mới của chúng tôi! Để được hướng dẫn chi tiết hơn, vui lòng liên hệ ngay với VNG Cloud.