Khi số lượng container tăng lên, việc quản lý, triển khai, scale trở nên phức tạp, không thể hì hục chạy bằng tay được thì chúng ta nhắc đến Docker Swarm hay Kubernetes, thực sự thì so sánh hai khái niệm này chưa hẳn chính xác bởi chúng không "ngồi chung một mâm" nhưng cơ bản thì như sau.

Tổng quan về Kubernetes

Dựa theo website của Kubernetes thì chúng được định nghĩ như sau

“Kubernetes is an open-source system for automating deployment, scaling, and management of containerized applications.”

Kubernetes là một hệ thống mã nguồn mở để tự động triển khai, scaling, quản lý các container. Kubernetes được xây dựng bởi Google dựa trên kinh nghiệm quản lý sử dụng các container trong khi triển khai một hệ thống quản lý gọi là Borg ( nhiều lúc gọi là Omega)

Khoá học Docker qua ví dụ thực tế dễ hiểu, thực hành ngay, áp dụng luôn

Như bạn thấy từ hình trên, có một số thành phần liên kết cluster Kubernetes. Các node đặt khối lượng công việc vào user pod. Các thành phần khác bao gồm:

  • Etcd: Khối này lưu trữ dữ liệu cấu hình có thể được truy cập bởi Máy chủ API Kubernetes Master bằng API đơn giản hoặc HTTP JSON.
  • API Server: Khối này là trung tâm quản lý các node chính Kubernetes. Nó tạo điều kiện giao tiếp giữa các khối khác nhau, từ đó duy trì hoạt động cluster.
  • Controller Manager: Khối này đảm bảo trạng thái mong muốn của cluster "matches" với trạng thái hiện tại bằng cách scaling khối lượng công việc.
  • Scheduler: Khối này đưa khối lượng công việc vào trong các node thích hợp - trong trường hợp tất cả công việc đặt trên host của bạn.

Danh sách dưới đây là những thuật ngữ liên quan khác với Kubernetes:

  • Pod: Kubernetes triển khai và lên kế hoạch các container trong nhóm gọi là Pod. Các container trong pod chạy trong cùng node và chia sẻ tài nguyên như filesystems, kernel, và địa chỉ IP.
  • Deployments: Các khối xây dựng này có thể được sử dụng để tạo và quản lý một nhóm của pod. Deployments có thể được sử dụng với tầng dịch vụ để scaling hoặc đảm bảo tính khả dụng.
  • Services: Services là các điểm cuối có thể được xử lý theo tên và có thể được kết nối tới pod sử dụng label selectors. Sevice này sẽ yêu cầu round-robin tự động giữa các pods. Kubernetes sẽ thiết lập một máy chủ DNS cho cluter được coi như service mới và cho phép chúng xử lý thông qua tên.
  • Labels: Labels là cặp khóa-giá trị gắn liền với đối tượng và có thể được sử dụng để tìm kiếm và cập nhật nhiều đối tượng như một bộ duy nhất.

Tổng quan về Docker Swarm

Docker Engine v1.12.0 và mới hơn cho phép lập trình viên triển khai container trong chế độ Swarm. Một Swarm cluster bao gồm Docker Engine được triển khai trên nhiều node. Node "Manager" thực hiện sắp xếp và quản lý cluster. Các node "Worker" nhận và thi hành nhiệm vụ từ node "manager". Mỗi service, có thể được khai báo, bao gồm nhiệm vụ có thể chạy trong Swarm node. Services có thể được sao chép để chạy trên nhiều node. Trong mô hình sao chép service, cân bằng tải nội bộ và DNS nội bộ có thể được sử dụng để cung cấp sẵn sàng các endpoint dịch vụ.

Kiến trúc Docker Swarm bao gồm các "manager" và các "worker". Người dùng có thể khai báo trạng thái mong muốn của nhiều service để chạy trong Swarm cluster sử dụng YAML files. Đây là vài thuật ngữ thông dụng liên quan đến Docker Swarm:

  • Node: Một node là một thực thể của Swarm, các node có thể được phân phối tại chỗ hoặc trên cloud.

  • Swarm: một cluster của các node. Trong chế độ Swarm, bạn sắp đặt các service, thay vì chạy các container bằng câu lệnh.

  • Manager node: Là node nhận các định nghĩa service từ người dùng, và gửi công việc đến các node Worker. Node Manager có thể cũng thực hiện công việc của các node Worker.

  • Worker node: là node nhận và chạy các nhiệm vụ từ node Manager.

  • Service: Một service xác định images của container mà số lượng các bản lặp lại. Đây là một câu lệnh ví dụ sẽ được đặt trên 2 node có sẵn:

    # docker service create --replicas 2 --name mynginx nginx

  • Task: một task là một nhiệm vụ của service trong một node worker.

Kubernetes vs. Docker Swarm: Technical Capabilities

 

Application Definition

 
Ứng dụng có thể được triển khai sử dụng kết hợp các pods, deployments, and services. Một pod là một nhóm các container đồng nhất cùng vị trí và là đơn vị nhỏ nhất để triển khai. Deploysment có thể có nhiều bản sao trên nhiều node. Một service đại diện cho công việc container và tích hợp tới các DNS để round-robin yêu cầu gửi đến.Ứng dụng có thể được triển khai dưới dạng services trong một Swarm cluster. Nhiều container sẽ được chỉ định bằng file YAML. Docker Compose có thể triển khai chúng. Task được phân phối qua các trung tâm dữ liệu qua việc sử dụng nhãn. Bạn có thể sử dụng nhiều tùy chọn vị trí để phân phối các task.

Application Scalability Constructs

 
Mỗi tầng ứng dụng được định nghĩa như một pod, có thể được scaled khi quản lý bằng deployment, được chỉ định trong file YAML. Việc mở rộng có thể thực hiện thủ công hoặc tự động. Pod được sử dụng để tích hợp các ứng dụng như LAMP (Apache, MySQL, PHP) or ELK/Elastic (Elasticsearch, Logstash, Kibana)cùng vị trí và cùng quản lý ứng dụng như hệ thống quản lý nội dung và ứng dụng cho sao lưu, kiểm soát, …Các services được scales bằng cách sử dụng Docker Composer với file YAML. Services có thể là toàn cục và sao chép. Services toàn cục chạy trên tất cả các node, các service sao chép chạy bản sao của service khác thông qua các nodes. Ví dụ, một node MySQL với 3 bản sao có thể chạy tối đa trên 3 node. Tasks có thể được scaled up hoặc scaled down, triển khai song song hoặc theo trình tự.

High Availability

 
Deployments cho phép các pods được phân phối qua các node cung cấp tính khả dụng cao, do đó hạn chế các lỗi ứng dụng. Các dịch vụ cân bằng tải phát hiện các pod không khả dụng và xóa chúng. Tính khả dụng cao của Kubernetes được hỗ trợ. Nhiều node chính và node worker sẽ cân bằng tải cho các yêu cầu từ kubeclt và client, Etcd có thể được nhóm lại và các máy chủ API có thể được sao chép.Các service có thể được nhân rộng trong các Swarm node, swarm manager chịu trách nhiệm toàn bộ các cluster và quản lý tài nguyên các node worker. Sử dụng cân bằng tải bên trong để đưa ra các service bên ngoài. Các nhà quản lý Swarm sử dụng thuật toán Raft Consensus để đảm bảo rằng họ có thông tin thích hợp.

Cân bằng tải

 
Pod được giao tiếp thông qua một service, có thể được sử dụng như một cân bằng tải trong cluster. Thông thường, một Ingress (một đối tượng API quản lý việc truy cập bên ngoài vào dịch vụ bên trong Cluster, điển hình là HTTP) được sử dụng để cân bằng tải.Trong chế độ Swarm có một thành phần DNS được sử dụng để phân phối các yêu cầu đến tên dịch vụ. Service có thể chạy trên các cổng do người dùng chỉ định hoặc có thể được chỉ định tự động.

Auto-scaling

 
Auto-scaling bằng cách sử dụng một số pod đã định nghĩa khai báo bằng cách sử dụng Deployments.

Không trực tiếp, với mỗi dịch vụ, bạn có thể khai báo số tác vụ bạn muốn chạy. Khi bạn tự tăng hoặc giảm, Swarm manager tự động điều chỉnh bằng cách thêm hoặc xóa tác vụ.

Networking

 
Mô hình mạng là một mạng lưới phẳng, cho phép tất cả các pod giao tiếp với nhau, các quy định mạng xác định cách mà các pod kết nối.Node tham gia vào một cụm Docker Swarm tạo ra một mạng che phủ cho các dịch vụ trải rộng tất cả các máy trong Swarm và một Docker bridge network cho container.

Takeaways

 

 Kubernetes được triển khai rộng rãi hơn Docker Swarm và được xác nhận bởi Google. Sự phổ biến của Kubernetes được thể hiện rõ trong hình sau qua 5 chỉ số. Kubernetes dẫn đầu tất cả các chỉ số và phổ biến hơn 80% trên các bài báo, github, kết quả tìm kiếm. Tuy nhiên, mọi người đều đồng ý rằng việc triển khai và quản lý trên Kubernetes rất phức tạp. Cộng đồng Kubernetes đã thử khắc phục bằng cách đề nghị nhiều tùy chọn triển khai, bao gồm Minikube và kubeadm.