K8S Namespaces là gì? Cách tạo và quản lý Namespace

K8S Namespaces (Kubernetes Namespaces) là một cơ chế thiết yếu giúp phân vùng tài nguyên logic trong một cụm Kubernetes, cho phép người dùng và tổ chức tách biệt các nhóm tài nguyên, ứng dụng và môi trường hoạt động trên cùng một cluster. Trong bài viết này mình sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về K8S Namespaces, từ khái niệm, các Namespace mặc định, các loại tài nguyên đến cách tạo và quản lý Namespace, các trường hợp sử dụng phổ biến.

Những điểm chính

1. Khái niệm: Hiểu rõ K8S Namespaces là cơ chế phân vùng logic, giúp bạn tổ chức, cô lập và quản lý tài nguyên hiệu quả trên cùng một cluster.
2. Khi nào nên sử dụng: Nhận biết các tình huống cụ thể cần dùng nhiều Namespaces, giúp bạn áp dụng đúng lúc để tăng cường bảo mật và tổ chức dự án một cách khoa học.
3. Các Namespaces mặc định: Nắm được vai trò của các Namespace mặc định, giúp bạn tránh can thiệp vào các thành phần hệ thống quan trọng và hiểu cấu trúc cơ bản của cụm.
4. Phân loại tài nguyên: Phân biệt được tài nguyên nào thuộc về Namespace và tài nguyên nào thuộc về toàn cụm, giúp bạn quản lý chính xác và tránh nhầm lẫn khi áp dụng các chính sách.
5. Cách tạo và quản lý: Nắm vững các lệnh kubectl và cách sử dụng file YAML, giúp bạn tự tin thực hiện các thao tác quản trị cơ bản như tạo, xem và xóa Namespace.
6. Quản lý tài nguyên nâng cao: Hiểu cách sử dụng ResourceQuota, RBAC và NetworkPolicy, giúp bạn kiểm soát chặt chẽ việc sử dụng tài nguyên và bảo mật kết nối mạng trong từng Namespace.
7. Namespace và DNS: Hiểu rõ cách Namespace ảnh hưởng đến việc định danh và phân giải DNS cho dịch vụ, giúp bạn kết nối các ứng dụng giữa các Namespace khác nhau một cách chính xác.
8. Trường hợp sử dụng phổ biến: Tìm hiểu các mô hình ứng dụng thực tế của Namespace, giúp bạn có thêm ý tưởng để cấu trúc các môi trường phức tạp như multi-tenant hay dev/staging/prod.
9. Lưu ý quan trọng: Nắm được các phương pháp hay nhất và những điều cần tránh, giúp bạn xây dựng một môi trường Kubernetes an toàn, ổn định và dễ bảo trì hơn.
10. Biết thêm Vietnix là nhà cung cấp nền tảng Enterprise Cloud mạnh mẽ, đáng tin cậy cho doanh nghiệp.
11. Câu hỏi thường gặp: Giải đáp các thắc mắc liên quan đến K8S Namespaces.

K8S Namespaces là gì?

K8S Namespaces (Kubernetes Namespaces) là cơ chế giúp phân vùng tài nguyên logic trong một cụm Kubernetes, cho phép người dùng và tổ chức tách biệt các nhóm tài nguyên, ứng dụng và môi trường hoạt động trên cùng một cluster. Thông qua Namespace, các tài nguyên như Pod, Service, Deployment, ConfigMap,… được sắp xếp vào từng không gian quản lý riêng biệt. Điều này rất hữu ích trong các hệ thống lớn, multi-tenant hoặc khi muốn kiểm soát quyền truy cập, giới hạn tài nguyên và bảo mật cho từng nhóm dự án hoặc môi trường.

Namespace giúp quản trị viên dễ dàng tách biệt các workload, tránh xung đột tên tài nguyên, đồng thời thiết lập các chính sách kiểm soát truy cập, giám sát và phân bổ resource quota theo từng nhóm. Khi làm việc với Kubernetes, nếu không chỉ định rõ namespace, các tài nguyên sẽ được tạo ở namespace mặc định. Ngoài ra, Kubernetes còn cung cấp các namespace hệ thống như kube-system, kube-public, kube-node-lease để phục vụ cho việc vận hành nội bộ và các tính năng đặc biệt của cluster.

Khi nào nên sử dụng nhiều Namespaces?

Việc sử dụng nhiều Namespaces trong Kubernetes mang lại lợi ích trong các tình huống cần tách biệt môi trường, kiểm soát truy cập và quản lý tài nguyên tốt hơn. Bạn nên triển khai nhiều Namespace khi:

• Có nhiều nhóm người dùng hoặc dự án độc lập: Khi tổ chức có nhiều team phát triển hoặc nhiều dự án khác nhau chạy cùng trên một cluster, mỗi nhóm sẽ được phân bổ một Namespace riêng để quản lý tài nguyên, thiết lập quyền truy cập và tránh xung đột tên tài nguyên giữa các nhóm.
• Phân biệt các môi trường: Namespace giúp cô lập các môi trường phát triển, kiểm thử và sản xuất trên cùng một cụm mà không ảnh hưởng lẫn nhau, hỗ trợ kiểm soát rủi ro và tăng hiệu quả vận hành.
• Đáp ứng yêu cầu multi-tenant: Trong mô hình multi-tenant, việc phân bổ Namespace cho từng khách hàng/đơn vị đảm bảo an toàn, bảo mật và riêng tư tài nguyên cho từng tenant.
• Áp dụng quota và giới hạn tài nguyên chi tiết: Namespace cho phép thiết lập resource quota cũng như limit riêng cho từng nhóm, từng ứng dụng, giúp tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên và chủ động kiểm soát tiêu thụ hạ tầng.
• Tăng cường bảo mật và kiểm soát truy cập: Bằng cách phân vùng tài nguyên vào nhiều Namespace, bạn có thể gán chính sách RBAC, Network Policy và các biện pháp bảo mật khác phù hợp với từng không gian làm việc độc lập.
• Quản lý thuận tiện các lifecycle, testing, thử nghiệm: Khi cần thực hiện kiểm thử, thí điểm chức năng mới hoặc dọn dẹp tài nguyên dễ dàng, bạn chỉ việc thao tác trên từng Namespace thay vì phải động chạm đến toàn bộ cluster.

Những Namespace mặc định trong K8S

Kubernetes cung cấp một số namespace mặc định ngay khi cụm được khởi tạo nhằm tách biệt các tài nguyên hệ thống và quản lý hoạt động nội bộ hiệu quả. Các namespace mặc định thường gặp gồm:

• default: Đây là namespace được sử dụng cho các tài nguyên do người dùng tạo ra nếu không chỉ định rõ namespace. Hầu hết các workload, pod và service thông thường sẽ nằm trong default nếu bạn không ghi rõ trường namespace khi khai báo tài nguyên. Đây là không gian làm việc chung trên cụm.
• kube-system: Namespace này dành riêng cho các tài nguyên và pod phục vụ hoạt động hệ thống Kubernetes, ví dụ như các thành phần core (kube-dns, kube-proxy, controller manager, scheduler,…). Việc tách riêng này giúp bảo vệ các dịch vụ vận hành nền tảng khỏi các thao tác ngoài ý muốn của người dùng.
• kube-public: Đây là namespace mặc định với mục đích chia sẻ tài nguyên chung cho toàn bộ cluster. Các đối tượng trong kube-public có thể được truy cập công khai trong cụm bởi mọi user. Namespace này thường dùng cho các tác vụ demo hoặc thiết lập thông tin chia sẻ.
• kube-node-lease: Namespace này chứa các đối tượng node lease giúp cải thiện hiệu suất kiểm tra liveness và trạng thái của các node trong cluster. Đối với các phiên bản Kubernetes mới, kube-node-lease góp phần giảm tải và tăng tốc độ theo dõi node.

Namespace và các loại tài nguyên

Trong Kubernetes, Namespace đóng vai trò là cấp tổ chức logic, áp dụng cho phần lớn các loại tài nguyên, nhưng không phải mọi tài nguyên đều bị chia tách bởi Namespace. Có hai nhóm chính: Tài nguyên namespaced (chịu sự phân vùng của Namespace) và tài nguyên cluster-wide (áp dụng cho toàn cụm, không phụ thuộc namespace).

• Các tài nguyên được quản lý theo Namespace: Phần lớn các thành phần ứng dụng (như Pod, Service, Deployment, ReplicaSet, ConfigMap, Secret, Role, RoleBinding, …) sẽ được tạo và xuất hiện trong một namespace cụ thể, giúp cô lập, phân vùng, áp dụng quota, quản lý bảo mật, kiểm tra truy xuất tài nguyên chính xác trong từng không gian.
• Các tài nguyên toàn cụm: Một số loại tài nguyên đặc biệt, điển hình như Node, PersistentVolume, StorageClass, ClusterRole, ClusterRoleBinding, Namespace,… lại được quản lý ở cấp độ toàn cụm, không thuộc namespace nào cả. Những tài nguyên này hoạt động xuyên suốt tất cả namespaces, nhằm điều phối và kết nối cluster ở tầng lõi.
• Lưu ý về tương tác giữa namespace và tài nguyên: Khi thực hiện các thao tác với kubectl như tạo, kiểm tra hoặc xóa tài nguyên, bạn cần xác định đúng namespace (dùng flag --namespace hoặc khai báo trong YAML). Nếu không chỉ rõ, thao tác sẽ mặc định thực hiện trên namespace “default”. Đối với loại tài nguyên cluster-wide, không cần khai báo namespace .

Nhờ sự tách biệt giữa tài nguyên theo namespace và toàn cluster, Kubernetes giúp vừa tối ưu hóa việc tổ chức, kiểm soát quyền, vừa đảm bảo tính linh hoạt mở rộng và vận hành an toàn trên hệ thống lớn có nhiều người và nhiều nhóm sử dụng.

Kubernetes cung cấp nhiều phương pháp linh hoạt để tạo và quản lý Namespace, giúp người dùng dễ dàng tổ chức, kiểm soát tài nguyên theo nhu cầu vận hành.

Tạo Namespace bằng kubectl

Bạn có thể tạo một Namespace nhanh chóng thông qua lệnh:

kubectl create namespace <ten-namespace>

Lệnh này sẽ khởi tạo một không gian làm việc mới với tên xác định, giúp phân tách các tài nguyên ứng dụng trong cluster.

Tạo Namespace bằng YAML Manifest

Namespace cũng có thể được khai báo qua file YAML với nội dung như sau:

apiVersion: v1
kind: Namespace
metadata:
  name: <ten-namespace>

Sau đó, bạn apply bằng lệnh:

kubectl apply -f <ten-file.yaml>

Cách này giúp quản trị tự động, đồng nhất cấu hình hệ thống.

Xem danh sách và mô tả các Namespace

Để kiểm tra các namespace hiện có, bạn sử dụng lệnh:

kubectl get namespaces

Để xem chi tiết một namespace cụ thể, bạn sử dụng lệnh:

kubectl describe namespace <ten-namespace>

Các lệnh này hỗ trợ kiểm tra trạng thái, cấu trúc và các annotation của từng namespace.

Tạo một Namespace mới

Muốn tạo không gian tên riêng, bạn hãy dùng lệnh:

kubectl create namespace <ten-namespace>

Bạn có thể đặt tên dài tối đa 63 ký tự, là chữ thường, số và dấu gạch nối. Đây là bước khởi tạo vùng làm việc riêng cho dự án, môi trường hoặc tenant.

Xóa Namespace

Khi không còn sử dụng, bạn có thể xóa namespace cùng toàn bộ tài nguyên bên trong bằng lệnh:

kubectl delete namespace <ten-namespace>

Chỉ định Namespace khi làm việc với tài nguyên

Khi thao tác trên một tài nguyên (tạo, sửa, xóa), bạn có thể chỉ định namespace với flag --namespace:

kubectl get pods --namespace=<ten-namespace>

Hoặc với trường namespace trong định nghĩa YAML. Ngoài ra, có thể đặt namespace mặc định cho kubectl qua context:

kubectl config set-context --current --namespace=<ten-namespace>

Quản lý tài nguyên trong Namespace

Namespace giúp người dùng kiểm soát, phân tách và tối ưu hóa tài nguyên trong một cụm Kubernetes, đặc biệt hữu ích khi vận hành hạ tầng đa dự án, đa môi trường hoặc multi-tenant. Việc quản lý tài nguyên trong Namespace bao gồm các thao tác tạo, kiểm tra, giới hạn và kiểm soát truy cập đối với các đối tượng như Pod, Service, Deployment, ConfigMap, Secret,… thông qua các cơ chế và chính sách chuyên biệt.

Đầu tiên, các tài nguyên khi được tạo ra sẽ gắn liền với một namespace xác định. Khi thao tác với kubectl, bạn cần chọn đúng namespace (dùng tham số -n hoặc --namespace), ví dụ:

kubectl get pods -n <ten-namespace>

Đối với việc kiểm tra, theo dõi và phân bổ tài nguyên như CPU, Memory, các namespace cho phép bạn sử dụng quota, limit cụ thể nhằm ngăn tình trạng quá tải từ một nhóm gây ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống. Quản trị viên có thể cấu hình resource quota trực tiếp vào namespace bằng YAML hoặc lệnh kubectl, ví dụ:

apiVersion: v1
kind: ResourceQuota
metadata:
  name: quota-demo
  namespace: <ten-namespace>
spec:
  hard:
    pods: "10"
    requests.cpu: "4"
    requests.memory: 8Gi
    limits.cpu: "8"
    limits.memory: 16Gi

Sau đó sử dụng lệnh apply:

kubectl apply -f quota.yaml

Nhờ có quota, bạn chủ động cắt cử từng dự án, môi trường dùng tài nguyên hợp lý, đảm bảo công bằng cũng như ngăn dự án nhỏ chiếm toàn bộ cluster.

Ngoài ra, để tăng cường bảo mật và phân quyền, bạn áp dụng Role, RoleBinding riêng từng namespace. Các nhóm, người dùng được gán vai trò, quyền thao tác chỉ trong phạm vi được phép. NetworkPolicy trong Namespace cũng giúp kiểm soát traffic nội bộ, ngăn dịch vụ bị truy cập trái phép từ các dịch vụ không liên quan.

Namespace và DNS

Namespace không chỉ đóng vai trò phân vùng tài nguyên mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến cách định danh và truy cập các dịch vụ trong Kubernetes thông qua cơ chế DNS nội bộ. Mỗi đối tượng Service, Pod trong một namespace đều được tự động cấp phát tên miền (DNS name) theo một quy ước chuẩn, giúp việc gọi tới các dịch vụ giữa các namespace hoặc truy cập nội bộ trở nên rõ ràng và an toàn.

Khi một Pod hoặc Service được tạo trong một namespace, Kubernetes sẽ cấu hình DNS name theo dạng:

<service-name>.<namespace>.svc.cluster.local

Ví dụ, nếu bạn có một Service tên là web nằm trong namespace dev, DNS đầy đủ để truy cập service này từ bất kỳ pod nào khác sẽ là:

web.dev.svc.cluster.local

Cấu trúc này giúp phân biệt các dịch vụ trùng tên nhưng khác namespace, tránh xung đột và hỗ trợ tổ chức hệ thống linh hoạt cho môi trường đa tenant, đa dự án hoặc khi có nhu cầu tách biệt nhiều môi trường (dev, stg, prod) trên cùng một cluster.

Bên cạnh đó, khi truy cập dịch vụ thông qua DNS, nếu không nêu rõ namespace, Kubernetes sẽ tìm trong namespace hiện tại mà Pod đang chạy. Việc quy chuẩn hóa DNS theo namespace còn giúp tăng cường bảo mật, chỉ các Pod trong cùng namespace mới truy cập trực tiếp đến dịch vụ qua tên ngắn, Pod ở namespace khác sẽ phải dùng tên đầy đủ .

Các trường hợp sử dụng Namespace phổ biến

Namespace là giải pháp tổ chức không gian tài nguyên hiệu quả, phù hợp với nhiều kịch bản vận hành thực tế của doanh nghiệp và tổ chức sử dụng Kubernetes. Dưới đây là các trường hợp ứng dụng Namespace phổ biến:

• Tách biệt môi trường (development, staging, production): Namespace giúp phân chia và kiểm soát độc lập từng môi trường phát triển, thử nghiệm và sản xuất. Mỗi môi trường được tạo riêng một namespace, tránh xung đột tài nguyên, hỗ trợ kiểm thử an toàn trước khi đưa lên sản xuất.​
• Xây dựng hệ thống multi-tenant: Namespace đảm bảo tài nguyên, dữ liệu, cấu hình và quyền truy cập cho từng khách hàng, dự án hoặc team riêng biệt trên cùng một cluster.
• Kiểm soát truy cập và bảo mật: Nhờ chính sách RBAC và NetworkPolicy theo namespace, bạn dễ dàng phân quyền thao tác dựa trên nhóm/tài khoản, đồng thời kiểm soát lưu lượng truy cập và bảo vệ dịch vụ khỏi sự xâm nhập bất hợp pháp.​
• Quản lý quota, giới hạn tài nguyên từng nhóm: Namespace cho phép thiết lập resource quota và giới hạn tiêu dùng tài nguyên cho từng bộ phận, giúp tối ưu hóa hạ tầng, tránh việc một nhóm nhỏ dùng quá nhiều tài nguyên ảnh hưởng tới toàn bộ hệ thống.​
• Hỗ trợ kiểm thử và thử nghiệm dịch vụ: Namespace giúp các nhóm phát triển hoặc thử nghiệm triển khai chức năng mới mà không ảnh hưởng tới môi trường sản xuất. Khi hoàn thành thử nghiệm, chỉ cần xóa namespace là toàn bộ tài nguyên liên quan được dọn sạch.​
• Tổ chức nhóm ứng dụng hoặc dự án riêng biệt: Mỗi ứng dụng lớn hoặc nhóm dự án độc lập sẽ được đặt trong một namespace riêng, giúp quản lý dễ dàng, phân biệt resource và thuận lợi bảo trì hệ thống.

Một số lưu ý khi sử dụng Namespace

Khi triển khai và quản lý Namespace trong Kubernetes, bạn cần đặc biệt chú ý đến một số nguyên tắc vận hành sau để đảm bảo hệ thống ổn định, bảo mật và dễ bảo trì:

• Sử dụng tên có ý nghĩa cho không gian tên: Tạo namespace với tên thể hiện rõ mục đích sử dụng như phân tách môi trường, RBAC đa tenant, thử nghiệm,… Việc sử dụng tên rõ ràng giúp xác định nhanh mục tiêu từng namespace khi quản lý. Không nên tạo namespace với tiền tố kube-, vì đây là tiền tố dành cho namespace hệ thống Kubernetes, nếu dùng sẽ dễ gây xung đột, rủi ro về vận hành.​
• Thực hiện hạn ngạch và giới hạn tài nguyên: Thiết lập resource quota về CPU, bộ nhớ ngay từ ban đầu cho từng namespace giúp cụm không bị quá tải, ổn định hiệu suất vận hành. Bên cạnh đó, các yêu cầu về ổ đĩa trong namespace cũng giữ vai trò quan trọng đảm bảo hiệu năng.​
• Triển khai kiểm soát truy cập dựa trên vai trò: Áp dụng phương pháp phân quyền tối thiểu bằng cách tạo Role và RoleBinding cho từng namespace cụ thể, giúp giới hạn quyền truy cập. Đảm bảo chỉ người dùng, nhóm được ủy quyền mới thao tác được với tài nguyên trong namespace đó.​
• Thiết lập chính sách mạng: NetworkPolicy trong namespace tương tự như security group hoặc ACL, cho phép kiểm soát lưu lượng giao tiếp giữa các pod, hạn chế kết nối giữa các dịch vụ không cần tương tác, tăng cường bảo mật nền tảng .
• Tận dụng giám sát và ghi nhật ký: Cấu hình monitoring, logging cho từng namespace giúp quản trị viên theo dõi trạng thái hoạt động, phát hiện bất thường, thiết lập cảnh báo dựa trên số liệu, kịp thời xử lý sự cố phát sinh .
• Sử dụng nhiều không gian tên: Không nên dồn toàn bộ tài nguyên vào một namespace duy nhất vì như vậy sẽ khó thực hiện được tất cả các câu lệnh bên trên. Hãy tổ chức namespace theo ứng dụng, môi trường hoặc nhóm vận hành, thử nghiệm để tối ưu quản lý và bảo trì.​
• Không đổi tên namespace trực tiếp: Kubernetes không hỗ trợ đổi tên namespace. Khi cần đổi, phải export yaml, tạo lại và chuyển tài nguyên, thao tác này cần chính xác và kiểm thử kỹ .

Vietnix – Tăng cường hiệu quả quản lý Kubernetes Namespaces với giải pháp đám mây chuyên biệt

Để phân vùng và quản lý tài nguyên Kubernetes thông qua Namespaces một cách hiệu quả, doanh nghiệp cần một hạ tầng đám mây mạnh mẽ và linh hoạt. Vietnix cung cấp Enterprise Cloud Server với khả năng xử lý vượt trội, lý tưởng để bạn xây dựng các cụm Kubernetes vận hành nhiều Namespaces riêng biệt. Kết hợp với S3 Object Storage bảo mật và mở rộng không giới hạn, bạn có thể lưu trữ dữ liệu ứng dụng, logs và backup cho từng Namespace một cách an toàn, đảm bảo tính cô lập và hiệu suất cao. Vietnix đồng hành cùng bạn tối ưu hóa quản lý hạ tầng Kubernetes, mang lại sự ổn định và kiểm soát tối đa. Liên hệ ngay!

Thông tin liên hệ:

• Website: https://vietnix.vn/
• Hotline: 1800 1093
• Email: sales@vietnix.com.vn
• Địa chỉ: 265 Hồng Lạc, Phường Bảy Hiền, Thành Phố Hồ Chí Minh

K8S Namespaces là một cơ chế tổ chức logic không thể thiếu trong Kubernetes, cho phép quản trị viên phân vùng tài nguyên, tách biệt môi trường và quản lý hiệu quả các dự án trên cùng một cluster. Với khả năng áp dụng quota, RBAC và NetworkPolicy riêng biệt, Namespaces không chỉ giúp tránh xung đột tài nguyên mà còn tăng cường bảo mật. Việc hiểu rõ vai trò của Namespaces, cách tạo, quản lý và những lưu ý khi sử dụng sẽ là chìa khóa để xây dựng một hạ tầng Kubernetes ổn định, linh hoạt và dễ bảo trì, đáp ứng mọi nhu cầu phát triển ứng dụng Cloud Native.