Kubernetes API là gì? Cách truy cập và thao tác với Kubernetes API

Kubernetes API là giao diện lập trình ứng dụng của nền tảng Kubernetes, đóng vai trò trung tâm cho phép người dùng, công cụ và các hệ thống bên ngoài giao tiếp trực tiếp với tất cả thành phần và tài nguyên trong cluster. Trong bài viết này mình sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về Kubernetes API, từ tầm quan trọng, cấu trúc đến cách hoạt động, phương thức truy cập và các thao tác với Kubernetes API.

Những điểm chính

1. Khái niệm Kubernetes API: Hiểu rõ Kubernetes API là giao diện trung tâm của Kubernetes, giúp nhận biết vai trò cốt lõi của nó trong việc điều phối và quản lý mọi tài nguyên trong cluster.
2. Các thuật ngữ chính: Nắm vững các khái niệm và thuật ngữ cốt lõi như Pod, Service, API Server và CRD để làm việc hiệu quả với Kubernetes.
3. Cấu trúc phân cấp: Được xây dựng theo một hệ thống phân cấp gồm ba cấp độ chính là Cluster, Resource và Extension.
4. Cách thức hoạt động: Nắm được cơ chế hoạt động chính của API thông qua các thao tác CRUD và Watch, giúp bạn hiểu rõ cách tạo, cập nhật, xóa và giám sát tài nguyên trong cluster hiệu quả.
5. Vai trò của API Server: Hiểu rõ API Server là thành phần trung tâm của control plane với vai trò là một cổng giao tiếp duy nhất, xác thực và xử lý mọi yêu cầu đến cluster.
6. Các phương thức truy cập: Tìm hiểu các cách thức phổ biến để tương tác với Kubernetes API, giúp bạn lựa chọn công cụ phù hợp nhất cho từng nhu cầu cụ thể.
7. Các thao tác phổ biến: Nắm vững các thao tác cơ bản và nâng cao với Kubernetes API, giúp bạn tự tin thực hiện các tác vụ hàng ngày như quản lý tài nguyên qua YAML, giám sát thay đổi,…
8. Ví dụ thực tế: Nắm được cách sử dụng, thao tác Kubernetes API trên Enterprise Cloud Vietnix.
9. Biết thêm Vietnix là nhà cung cấp nền tảng đám mây chuẩn Kubernetes API.
10. Câu hỏi thường gặp: Giải đáp các thắc mắc liên quan đến Kubernetes API.

Kubernetes API là gì?

Kubernetes API (Giao diện lập trình ứng dụng Kubernetes) là thành phần cốt lõi của hệ thống Kubernetes Control Plane, cho phép người dùng, công cụ và các hệ thống bên ngoài giao tiếp trực tiếp với tất cả thành phần và tài nguyên trong cluster. API này đóng vai trò trung tâm điều phối mọi hoạt động, từ việc khởi tạo, cập nhật, xóa, truy vấn các đối tượng như Pod, Deployment, Service, Namespace cho đến quản lý quyền truy cập, xác thực bảo mật và mở rộng tài nguyên bằng Custom Resource (CRD).

Thông qua Kubernetes API, quy trình tự động hóa quản lý tài nguyên, vận hành ứng dụng, kiểm soát trạng thái hệ thống được thực hiện một cách nhất quán và chính xác. Tất cả các thao tác với Kubernetes đều thực chất là lời gọi đến API server, bất kể thực hiện qua kubectl, dashboard, REST API hay các client library. API server sẽ nhận yêu cầu từ người dùng (hoặc hệ thống), xác thực và áp dụng thay đổi lên toàn bộ cluster.

Kubernetes API được thiết kế theo kiến trúc RESTful, nhấn mạnh đến khả năng mở rộng, bảo mật và khả năng giám sát trạng thái thực tế, đảm bảo trạng thái mong muốn của đối tượng luôn được duy trì. Đây là đặc điểm nền tảng giúp Kubernetes trở thành hệ sinh thái hiện đại, linh hoạt cho mọi hoạt động tự động hóa và điều phối container.

BỨT PHÁ KINH DOANH VỚI NỀN TẢNG CLOUD THẾ HỆ MỚI

Khai thác nền tảng Enterprise Cloud thế hệ mới (AMD EPYC, NVMe) để có hiệu năng xuất sắc và khởi tạo máy chủ trong 30 giây, với chi phí cam kết minh bạch.

Mua ngay

Thuật ngữ trong Kubernetes API

Dưới đây là một số thuật ngữ thường được sử dụng trong Kubernetes API, việc rõ các thuật ngữ này giúp người dùng hoặc developer triển khai, vận hành và xây dựng giải pháp tự động hóa chính xác hơn:

• Pod: Đơn vị triển khai (deployment unit) nhỏ nhất, đại diện cho một instance hoạt động độc lập bên trong Kubernetes.
• Node: Máy chủ chạy các container, mỗi Node có thể chạy nhiều Pod.
• Cluster: Tập hợp các Node, quản lý bởi control plane, vận hành ứng dụng container hóa với khả năng mở rộng, tự động hóa cao.
• Deployment: Abstraction cấp cao cho việc khai báo, quản lý và mở rộng ứng dụng, hỗ trợ tự động cập nhật và khôi phục.
• Service: Tài nguyên cung cấp endpoint truy cập ổn định cho một nhóm Pod, giúp tạo kết nối, cân bằng tải giữa các Pod.
• ReplicaSet: Controller đảm bảo số replica Pod được duy trì theo cấu hình, phục vụ nhu cầu mở rộng hoặc chịu lỗi.
• API Server: Thành phần trung tâm thuộc control plane, xử lý tất cả các yêu cầu đến và đi từ client, kubectl, hoặc hệ thống bên ngoài qua giao diện REST và xác thực bảo mật trước khi cập nhật tài nguyên cluster.
• Resource: Đối tượng cấu hình/hoạt động trong Kubernetes, như Pod, Service, Deployment, ReplicaSet, Node, Namespace,… Mỗi resource đều có định dạng, trạng thái, trường dữ liệu riêng.
• API Object: Đối tượng chi tiết thuộc một loại Resource, gồm metadata, cấu hình (spec) và trạng thái. Mỗi object là một version duy nhất của resource.
• API Groups: Nhóm chức năng quản lý các loại tài nguyên liên quan, ví dụ: core, apps, batch, extensions… Nhóm này giúp tổ chức, phân tách và mở rộng API linh hoạt.
• Versioning: Phiên bản API quy định mức độ ổn định của đối tượng (alpha, beta, stable v1), đồng thời hỗ trợ nâng cấp, backward compatible và hỗ trợ deprecated.
• Namespace: Không gian tên logic dùng để chia tách môi trường, nhóm tài nguyên, hoặc quyền truy cập trong cluster.
• Custom Resource Definition (CRD): Khái niệm mở rộng cho phép người dùng định nghĩa tài nguyên tùy chỉnh ngoài các resource mặc định của hệ thống.
• Verb/API Action: Những thao tác phổ biến như GET, POST, PUT, PATCH, DELETE,… dùng để truy vấn, tạo mới, cập nhật hoặc xóa tài nguyên qua API.
• Label, Selector: Cặp khóa-giá trị dùng để gắn nhận diện cho tài nguyên, giúp filter, truy vấn và tổ chức cluster logic.
• Admission Controller: Module trung gian kiểm tra và xử lý dữ liệu trước khi lưu vào etcd (bộ nhớ trạng thái cluster), được dùng cho xác nhận, mutate resource hoặc chặn thao tác không hợp lệ.
• Endpoint: URL chỉ định cho các tài nguyên và thao tác API (ví dụ: /api/v1/pods), phối hợp cùng parameters để truy xuất dữ liệu linh hoạt.
• Status vs Spec: Hai trường phân biệt trạng thái thực tế (status) và mong muốn (spec) của một resource; API server giúp duy trì từ spec sang status thông qua các controller.

Cấu trúc của Kubernetes API

Cấu trúc của Kubernetes API được xây dựng trên một hệ thống phân cấp rõ ràng, giúp tổ chức, quản lý và tương tác với tất cả tài nguyên bên trong cluster một cách nhất quán và hiệu quả. API Kubernetes cho phép người dùng thực hiện các hành động như tạo mới, liệt kê, cập nhật, xóa và giám sát các đối tượng thông qua những yêu cầu được gọi là verbs, ví dụ: GET, POST, PUT, PATCH, DELETE.

Các tài nguyên trong Kubernetes được biểu diễn dưới dạng các đối tượng API, mỗi đối tượng gồm tên, loại tài nguyên, phiên bản API và namespace. Hệ thống này phân chia tài nguyên thành các nhóm API dựa trên chức năng và phạm vi sử dụng, giúp tổ chức logic và tối ưu cho việc mở rộng, nâng cấp hoặc tích hợp các tính năng bổ sung.

Cấu trúc tổng thể của API Kubernetes gồm ba cấp độ chính:

• Cấp độ cụm (Cluster Level): Đảm nhiệm quản lý những tài nguyên chủ lực như Node, Namespace, PersistentVolume, CustomResourceDefinition (CRD) nhằm xác định phạm vi hoạt động và chức năng tổng thể của toàn bộ cluster. Đồng thời giúp hệ thống giữ sự đồng bộ, nhất quán giữa các thành phần lớn trong môi trường Kubernetes.
• Cấp độ tài nguyên (Resource Level): Tập trung quản lý và điều phối các workload lẫn dịch vụ đang chạy trong cluster, điển hình là Pod, Service, Deployment, ReplicaSet, StatefulSet. Đây là lớp điều khiển trực tiếp các ứng dụng cũng như dịch vụ, đảm bảo mọi thành phần trong hệ thống có thể liên kết và tương tác linh hoạt.
• Cấp độ mở rộng (Extension Level): Cho phép tích hợp và bổ sung các tài nguyên mở rộng như Ingress, CRD, qua đó mở rộng chức năng hệ thống Kubernetes. Cấp độ này cung cấp nền tảng để người dùng và bên thứ ba tự xây dựng tài nguyên tùy chỉnh, bổ sung các tính năng ngoài danh sách mặc định của hệ sinh thái Kubernetes, tối ưu cho các nhu cầu đặc biệt hoặc triển khai nâng cao.

Kubernetes API hoạt động như một cầu nối trung tâm để quản lý mọi thành phần và tài nguyên bên trong cluster, thực hiện các hành động chủ yếu gồm CRUD (Create, Read, Update, Delete) và Watch đối với các đối tượng như Pod, Deployment, Service, ReplicaSet,… Toàn bộ thao tác, dù từ lệnh kubectl, dashboard, client SDK hay qua REST API đều được gửi về API server, sau đó xác thực, xử lý và cập nhật hoặc trả về trạng thái tài nguyên.

Tạo tài nguyên

Khi muốn tạo mới một tài nguyên (ví dụ Pod, Deployment, Service…), người dùng xây dựng tệp manifest ở định dạng YAML hoặc JSON, trong đó khai báo chi tiết thông số như tên, số bản sao, phiên bản image container, cổng giao tiếp, nhãn (label)… Sau đó, thực hiện lệnh:

kubectl apply -f filename.yaml

Hoặc ứng dụng gửi API request tới API server, hệ thống sẽ đọc thông tin này và khởi tạo đối tượng mới trong cluster. Ví dụ, để tạo một deployment có ba bản sao sử dụng image nginx, lệnh ghi nhận qua API server và triển khai tài nguyên đúng cấu hình định nghĩa.

Cập nhật tài nguyên

Để chỉnh sửa những thuộc tính của một tài nguyên đã triển khai (như tăng số replica, đổi image, thêm nhãn…), người dùng chỉnh sửa manifest YAML và thực hiện lệnh:

kubectl apply -f filename.yaml

Hoặc sử dụng lệnh edit trực tiếp:

kubectl edit deployment <deployment-name>

Nếu cập nhật qua API, một request PATCH hoặc PUT được gửi tới API server xác định rõ trường cần thay đổi. Hệ thống so sánh, cập nhật những giá trị mới lên resource tương ứng mà không ảnh hưởng tới các trường không đổi.

Xóa tài nguyên

Để xóa một đối tượng tài nguyên như Pod, Deployment, Job…, bạn chỉ cần gọi lệnh:

kubectl delete pod <pod-name>
kubectl delete deployment <deployment-name>
kubectl delete job <job-name>

Tương tự, ứng dụng hoặc hệ thống bên ngoài có thể gửi yêu cầu DELETE đến API endpoint của tài nguyên cần xóa. API server tiếp nhận và loại bỏ resource khỏi cluster.

Giám sát và xem tài nguyên

Để theo dõi thay đổi hoặc trạng thái hiện tại của tài nguyên, người dùng có thể sử dụng:

kubectl get pod --watch
kubectl get deployment <deployment-name> --watch

Lệnh này giúp cung cấp dữ liệu real-time về các sự kiện, trạng thái và cập nhật phát sinh trên cluster. Khi có thay đổi, API sẽ tự động gửi thông tin trả về để người dùng hoặc hệ thống kịp thời phản ứng.

API Server trong Kubernetes

API Server trong Kubernetes là thành phần tiếp nhận, xử lý và xác thực mọi yêu cầu truy cập, thao tác tài nguyên, bao gồm các lệnh tạo, sửa, xóa, xem hoặc giám sát trạng thái đối tượng như Pod, Deployment, Service,…

Khi người dùng hoặc hệ thống gửi request (bằng HTTP REST hoặc thông qua kubectl), API Server sẽ kiểm tra thông tin xác thực, phân quyền truy cập, sau đó chuyển đổi yêu cầu thành các hành động cụ thể trên cluster. API Server đóng vai trò trung gian giữa các client với bộ lưu trữ trạng thái, đồng thời liên kết với các controller bên trong Kubernetes để đảm bảo tài nguyên luôn đáp ứng trạng thái mong muốn đã khai báo.

Một số chức năng nổi bật của API Server:

• Quản lý truy cập toàn diện: Xử lý mọi request về tài nguyên, áp dụng cơ chế phân quyền (RBAC), xác thực người dùng và ghi nhận nhật ký hoạt động.
• Kiến trúc RESTful: Các endpoint được thiết kế theo chuẩn REST, cho phép tương tác linh hoạt, mở rộng với nhiều loại client và framework bên ngoài.
• Đảm bảo nhất quán trạng thái hệ thống: API Server làm trung tâm kết nối giữa các controller và datastore (etcd), duy trì sự đồng bộ giữa trạng thái mong muốn và trạng thái thực tế của từng resource.
• Hỗ trợ mở rộng, tích hợp: Cung cấp các cơ chế mở rộng như CRD, Admission Controller, giúp tích hợp và tùy biến API với nhu cầu vận hành doanh nghiệp.

Trong Kubernetes, tương tác với API có thể thực hiện qua nhiều phương thức khác nhau, phù hợp cho cả quản trị viên, developer lẫn hệ thống tích hợp ứng dụng:

Giao tiếp qua kubectl (CLI)

Đây là phương thức trực quan và phổ biến nhất để quản lý các tài nguyên trên cluster. Kubectl là công cụ dòng lệnh chính thức, giúp người dùng thao tác nhanh với Kubernetes API bằng các lệnh như:

kubectl apply -f deployment.yaml
kubectl get pods
kubectl delete service myservice
kubectl edit deployment mydeployment
kubectl get pods --watch

Kubectl tự động gửi các request tới API Server theo chuẩn REST, đồng thời hỗ trợ xác thực người dùng, quản lý nhiều cluster chỉ với file kubeconfig.

Truy cập trực tiếp REST API

Người dùng hoặc hệ thống có thể gửi request HTTP trực tiếp tới endpoint API của Kubernetes bằng công cụ như curl, postman hoặc proxy. Ví dụ:

curl --header "Authorization: Bearer <token>" \
     https://<master-address>/api/v1/namespaces/default/pods

Các request hỗ trợ đầy đủ các verb như GET, POST, PATCH, DELETE… thích hợp cho tích hợp tự động hóa hoặc truy xuất thông tin ở mức granular. Để bảo mật, hệ thống yêu cầu xác thực qua token, certificate hoặc user/pass.

Sử dụng client libraries (Go, Python,…)

Kubernetes cung cấp nhiều thư viện client chính thức cho các ngôn ngữ như Go, Python, Java, .NET… cho phép developer tích hợp trực tiếp Kubernetes API vào ứng dụng hoặc giải pháp DevOps, automation. Các client này giúp tạo, đọc, sửa, xóa resource, theo dõi sự kiện, cập nhật trạng thái cluster mà không cần thao tác với HTTP thủ công, đồng thời hỗ trợ các cơ chế xác thực hiện đại.

Các thao tác CRUD: Create, Read, Update, Delete

Kubernetes API hỗ trợ đầy đủ thao tác CRUD trên mọi resource, giúp người dùng linh hoạt quản lý vòng đời đối tượng trên cluster. Thực hiện CRUD bằng các lệnh sau:

• Tạo (Create):

kubectl apply -f resource.yaml

Hoặc gửi request POST kèm manifest YAML/JSON đến endpoint API.

• Đọc (Read):

kubectl get pod
kubectl get deployment mydeployment

Hoặc dùng request GET tới endpoint như /api/v1/pods.

• Cập nhật (Update/Patch):

kubectl apply -f resource.yaml
kubectl edit deployment mydeployment

Hoặc gửi request PATCH (hoặc PUT) với trường cụ thể cần thay đổi.

• Xóa (Delete):

kubectl delete pod mypod
kubectl delete deployment mydeployment

Hoặc gửi request DELETE xác định loại và tên tài nguyên.

Watch object và truy vấn trạng thái realtime

Tính năng watch giúp giám sát realtime, nhận thông báo mỗi khi đối tượng hoặc tập hợp tài nguyên thay đổi. Bạn triển khai với lệnh:

kubectl get pod --watch

Hoặc gửi request tới API endpoint với query ?watch=true. Cơ chế này giúp DevOps, ứng dụng tự động hóa dễ dàng theo dõi trạng thái hoạt động, sự kiện hoặc cập nhật bất thường trên cluster.

Thao tác với YAML/JSON, Apply/Patch/Delete

Kubernetes API sử dụng manifest YAML/JSON để định nghĩa chi tiết tài nguyên. Các thao tác tương tác đều dựa vào việc đọc, ghi và chỉnh sửa manifest:

• Apply: Sử dụng manifest để tạo hoặc cập nhật state resource

kubectl apply -f deployment.yaml

• Patch: Sửa đổi trực tiếp một hoặc vài trường của resource

kubectl patch deployment <name> -p '{"spec":{"replicas":5}}'

• Delete: Xóa tài nguyên qua manifest hoặc tên object

kubectl delete -f deployment.yaml

Quản lý trạng thái mong muốn vs trạng thái thực tế

Trong Kubernetes API, mỗi resource có trường spec (mong muốn) và status (thực tế). Người dùng điều chỉnh spec để khai báo trạng thái lý tưởng, hệ thống và controller liên tục cập nhật thực trạng (status) nhằm phản ánh đúng hiện trạng vận hành. API server đảm bảo duy trì sự nhất quán giữa khai báo ban đầu và kết quả thực tiễn, giúp cluster luôn ổn định đúng thiết kế.

Xử lý request: POST, GET, PATCH, DELETE

Các thao tác với Kubernetes API đều được thực hiện thông qua các verb HTTP chuẩn:

• POST: Tạo mới tài nguyên
• GET: Truy xuất thông tin, trạng thái tài nguyên
• PATCH/PUT: Cập nhật, chỉnh sửa thông tin hoặc trường dữ liệu
• DELETE: Xóa tài nguyên khỏi cluster

Ví dụ sử dụng curl:

curl -X POST <api-endpoint> -d @resource.json
curl -X PATCH <api-endpoint>/<name> -d @patch.json
curl -X DELETE <api-endpoint>/<name>

API server xử lý request, thực hiện xác thực, phân quyền và cập nhật tài nguyên đúng yêu cầu, đảm bảo vận hành chính xác theo thông số đã khai báo và mong muốn của người dùng.

Sử dụng Kubernetes API trên Enterprise Cloud Vietnix

Sau khi tạo xong cluster trên VietnixCloud, bạn tải về file kubeconfig do hệ thống cung cấp và dùng file này để cấu hình kubectl, từ đó có thể tương tác trực tiếp với cụm Kubernetes.

Giả sử bạn có file cấu hình pod.yaml với nội dung khai báo tài nguyên Pod cần triển khai, bạn sẽ sử dụng kết hợp kubeconfig và file YAML này để thao tác với cluster.

Các bước thao tác cơ bản:

• kubectl create -f pod.yaml: Tạo mới một Pod trên cluster dựa trên cấu hình được định nghĩa trong file pod.yaml.
• kubectl get pod: Liệt kê các Pod trong namespace default; tại đây bạn sẽ thấy một Pod đang ở trạng thái Running chính là Pod vừa tạo bằng lệnh kubectl create.
• kubectl delete pod : Xóa Pod đã tạo khỏi cluster.
• kubectl get pod: Kiểm tra lại danh sách Pod để xác nhận Pod tương ứng đã được xóa thành công.

Vietnix – Nhà cung cấp nền tảng đám mây chuẩn Kubernetes API

Vietnix Enterprise Cloud là giải pháp hạ tầng IaaS thế hệ mới, được thiết kế chuyên biệt cho doanh nghiệp cần sự linh hoạt và hiệu suất đỉnh cao. Với nền tảng chuẩn Kubernetes API, hệ thống cho phép tự động hóa vận hành, tích hợp CI/CD và quản lý container dễ dàng.

Sở hữu phần cứng mạnh mẽ gồm CPU AMD EPYC và ổ cứng NVMe Enterprise, Vietnix cam kết tốc độ xử lý vượt trội và khởi tạo máy chủ chỉ trong 30 giây. Đây là lựa chọn tối ưu giúp doanh nghiệp toàn quyền quản trị tài nguyên, bảo mật dữ liệu tuyệt đối với cơ chế Replicas 3 và tiết kiệm chi phí với mô hình giá minh bạch.

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

Kubernetes API cung cấp một giao diện mạnh mẽ và nhất quán để quản lý mọi khía cạnh của một cluster. Với kiến trúc RESTful, khả năng tự động hóa vượt trội và sự hỗ trợ đa dạng từ kubectl đến client libraries, Kubernetes API là công cụ không thể thiếu cho các nhà phát triển và quản trị viên hệ thống. Việc hiểu rõ các thuật ngữ, cấu trúc, cách thức hoạt động và các phương thức truy cập sẽ giúp bạn khai thác tối đa tiềm năng của Kubernetes, xây dựng và vận hành các ứng dụng Cloud Native một cách hiệu quả, đáng tin cậy và linh hoạt.