[Lộ trình] Hướng dẫn xây dựng Kubernetes Cluster từ con số 0

Một buổi tối khi hệ thống đang chạy bình thường, một node trong Kubernetes cluster đột nhiên không còn ở trạng thái Ready. Pod bắt đầu được reschedule sang các node khác, một vài service phản hồi chậm hơn bình thường và dashboard hiển thị hàng loạt cảnh báo.

Bạn mở terminal và bắt đầu kiểm tra:

kubectl get nodes

kubectl describe node

kubectl logs ...

Sau vài phút xem log và trạng thái hệ thống, một câu hỏi quen thuộc xuất hiện:

• Thực sự điều gì đang xảy ra bên trong Kubernetes cluster?
• Khi kubelet mất kết nối với control plane, hệ thống phản ứng như thế nào?
• API Server, Scheduler và Controller Manager phối hợp với nhau ra sao để khôi phục trạng thái mong muốn của cluster?
• Kubernetes dựa vào cơ chế nào để quyết định Pod sẽ được chạy lại trên node nào?

Đây là những câu hỏi mà hầu hết kỹ sư vận hành Kubernetes đều từng gặp phải trong quá trình troubleshooting.

Kubernetes ngày càng dễ triển khai, nhưng cũng dễ bị “che giấu”

Ngày nay, việc tạo một Kubernetes cluster đã trở nên dễ dàng hơn bao giờ hết.

Chỉ với vài lệnh kubeadm, một bản phân phối Kubernetes như RKE2, hoặc thậm chí vài cú click trên các dịch vụ managed Kubernetes trên cloud, chúng ta có thể nhanh chóng có một cluster sẵn sàng chạy workload.

Những công cụ này giúp tự động hóa gần như toàn bộ quá trình cài đặt:

• Khởi tạo control plane
• Cấu hình networking
• Join worker node
• Thiết lập các component cần thiết cho cluster

Nhờ vậy, việc triển khai Kubernetes trở nên nhanh và thuận tiện hơn rất nhiều.

Tuy nhiên, chính sự tiện lợi này đôi khi cũng khiến chúng ta bỏ qua một câu hỏi quan trọng:

“Kubernetes cluster thực sự được xây dựng và vận hành như thế nào bên dưới những công cụ tự động đó?”

Khi mọi thứ hoạt động bình thường, câu hỏi này có thể không quá quan trọng.

Nhưng khi hệ thống gặp sự cố — node mất kết nối, Pod liên tục restart, scheduling không diễn ra như mong muốn — việc hiểu rõ cách Kubernetes hoạt động bên trong sẽ trở nên cực kỳ quan trọng.

Mục tiêu của series

Series “Xây dựng Kubernetes Cluster từ Con Số 0” được viết với một mục tiêu khác so với các hướng dẫn cài đặt Kubernetes thông thường.

Thay vì chỉ tập trung vào việc triển khai cluster nhanh nhất có thể, chuỗi bài này sẽ đi từng bước trong quá trình xây dựng Kubernetes cluster từ nền tảng, để hiểu rõ:

• các thành phần cốt lõi của Kubernetes
• cách control plane vận hành
• cách worker node tham gia vào cluster
• cách networking và scheduling hoạt động

Thông qua quá trình này, mục tiêu không chỉ là tạo ra một cluster chạy được workload, mà quan trọng hơn là hiểu được cách Kubernetes vận hành như một hệ thống phân tán.

Khi hiểu được những cơ chế này, việc troubleshooting, vận hành và thiết kế hệ thống trên Kubernetes sẽ trở nên chủ động và hiệu quả hơn.

Nội dung của series

Trong series này, chúng ta sẽ lần lượt xây dựng một Kubernetes cluster từ những bước cơ bản nhất:

• Part 1: Kiến trúc Kubernetes Cluster & Chuẩn bị môi trường
  Tìm hiểu kiến trúc tổng thể của Kubernetes và các thành phần trong control plane và worker node.
• Part 2: Cài đặt Control Plane bằng kubeadm
  Khởi tạo control plane và các component cốt lõi của cluster.
• Part 3: Join Worker Nodes
  Thêm các worker node vào cluster và hiểu cơ chế node registration.
• Part 4: Cấu hình CNI & Networking
  Thiết lập networking cho cluster và tìm hiểu cách Pod giao tiếp với nhau.
• Part 5: Hardening & Production Considerations
  Các cấu hình quan trọng để Kubernetes có thể vận hành ổn định trong môi trường production.

Trước khi cài đặt bất kỳ thành phần nào của Kubernetes, điều quan trọng là phải hiểu rõ kiến trúc của hệ thống.

• Control plane gồm những service nào?
• Worker node đóng vai trò gì?
• Các thành phần này giao tiếp với nhau ra sao để duy trì trạng thái của cluster?

Trong Part 1, chúng ta sẽ bắt đầu từ những nền tảng đó: kiến trúc của Kubernetes cluster và các thành phần cốt lõi của hệ thống:

👉 https://cloud.vnpt.vn/blog/part-1-kien-truc-kubernetes-cluster-va-chuan-bi-moi-truong-262