Kubernetes Engine là gì? Tổng quan kiến thức về Google Kubernetes Engine

Kubernetes Engine với đại diện tiêu biểu là Google Kubernetes Engine (GKE), là nền tảng dịch vụ quản lý và điều phối container chuyên nghiệp do Google phát triển và vận hành trên hạ tầng Google Cloud. GKE cho phép các doanh nghiệp và cá nhân triển khai, mở rộng, quản lý các ứng dụng container một cách tự động, an toàn và hiệu quả mà không cần trực tiếp quản trị hệ thống phía sau. Trong bài viết này mình sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về Kubernetes Engine, từ tính năng nổi bật, ứng dụng phổ biến, đến cách tạo cụm và triển khai workload trên GKE Autopilot.

Những điểm chính

1. Khái niệm: Hiểu rõ Kubernetes Engine là một nền tảng dịch vụ quản lý container chuyên nghiệp, giúp tự động hóa và đơn giản hóa quá trình triển khai, mở rộng và quản lý ứng dụng.
2. Lợi ích chính: Nắm được những ưu điểm vượt trội của Kubernetes Engine như tự động hóa, khả năng mở rộng, bảo mật và tính sẵn sàng cao, giúp bạn đưa ra quyết định lựa chọn nền tảng phù hợp cho ứng dụng của mình.
3. Các tính năng nổi bật: Khám phá các tính năng quan trọng của Google Kubernetes Engine, giúp bạn hiểu rõ các công cụ và cơ chế cụ thể mang lại khả năng tự động hóa, bảo mật và giám sát toàn diện.
4. So sánh: Phân biệt rõ sự khác biệt giữa việc sử dụng dịch vụ GKE và tự triển khai Kubernetes, giúp bạn đánh giá các yếu tố về chi phí, nhân sự và độ phức tạp để lựa chọn phương án tối ưu nhất.
5. Hướng dẫn thực hành: Nắm vững các bước cơ bản để tạo một cụm GKE Autopilot và triển khai ứng dụng mẫu, giúp bạn có cái nhìn thực tế và tự tin bắt đầu sử dụng dịch vụ.
6. Ứng dụng thực tế: Tìm hiểu các trường hợp sử dụng phổ biến của Kubernetes Engine trong nhiều lĩnh vực, giúp bạn hình dung cách áp dụng công nghệ này vào mô hình kinh doanh của chính mình.
7. Hướng dẫn Kubernetes trên Vietnix Cloud: Nắm các bước tạo cluster, kết nối và cài đặt các dịch vụ nền tảng cần thiết như Ingress NGINX và cert-manager.
8. Giới thiệu Vietnix: Biết thêm Vietnix là nhà cung cấp dịch vụ Enterprise Cloud Server hiệu suất vượt trội.
9. Câu hỏi thường gặp: Giải đáp các thắc mắc liên quan đến Kubernetes Engine.

Kubernetes Engine là gì?

Kubernetes Engine là nền tảng dịch vụ quản lý và điều phối container chuyên nghiệp, trong đó tiêu biểu là Google Kubernetes Engine (GKE) do Google phát triển và vận hành trên hạ tầng Google Cloud. GKE cho phép doanh nghiệp và cá nhân triển khai, mở rộng và quản lý ứng dụng container một cách tự động, an toàn và hiệu quả mà không cần trực tiếp vận hành hạ tầng phía sau.

Dịch vụ này được xây dựng dựa trên kinh nghiệm vận hành các hệ thống lớn của Google như Gmail, YouTube trong môi trường container suốt hơn 12 năm, kết hợp sức mạnh của nền tảng Kubernetes mã nguồn mở. Với Kubernetes Engine, người dùng có thể:

• Tự động triển khai, cài đặt và quản lý các cluster container, node pool, tài nguyên trên cloud.
• Đảm bảo khả năng mở rộng linh hoạt, chia tải, phục hồi nhanh, chống lỗi hệ thống và tối ưu hoá chi phí vận hành.
• Tích hợp chặt chẽ với các dịch vụ của Google Cloud (IAM, bảo mật, lưu trữ, logging, monitoring,…) để vận hành ứng dụng ở quy mô lớn mà vẫn kiểm soát toàn diện về bảo mật và hiệu năng.

Lợi ích khi sử dụng Kubernetes Engine

Kubernetes Engine mang lại giá trị tối ưu cho doanh nghiệp hiện đại, đặc biệt trong môi trường phát triển ứng dụng theo kiến trúc container:

• Triển khai ứng dụng đa dạng và nhanh chóng: Engine cho phép doanh nghiệp phát triển và triển khai đa dạng các loại ứng dụng, từ stateless đến những ứng dụng đòi hỏi lưu trữ dữ liệu lâu dài như database, nhờ khả năng gắn storage dễ dàng cho cluster và tích hợp dịch vụ cloud.
• Quản lý tài nguyên tự động, linh hoạt: Người dùng chỉ cần khai báo rõ nhu cầu compute, memory, storage qua manifest, hệ thống sẽ tự động cấp phát, quản lý và tối ưu các tài nguyên này trong môi trường cloud. Điều này giúp tăng tốc phát triển, vận hành mà không cần lo về hạ tầng phía sau.
• Khả năng tự động mở rộng và tối ưu chi phí: GKE hỗ trợ autoscale cả về số lượng container lẫn node trong cluster, đáp ứng kịp thời khi lượng truy cập tăng cao và tự động giảm quy mô khi nhu cầu thấp, tiết kiệm chi phí vận hành. Các batch job mức ưu tiên thấp cũng tận dụng triệt để tài nguyên thừa.
• Hoạt động liên tục, khả dụng cao: Tính năng kiểm tra health định kỳ, mô phỏng và tự động sửa chữa container bị lỗi giúp hệ thống luôn sẵn sàng và phục vụ người dùng tốt nhất. Google SRE luôn giám sát toàn bộ cluster, đảm bảo tính ổn định và tin cậy.
• Bảo mật hàng đầu, dễ dàng tích hợp với Google Cloud: GKE khai thác các chính sách mạng chi tiết (VPC), hỗ trợ bảo mật từ hạ tầng tới ứng dụng: phân quyền IAM & RBAC, chống DOS, mã hóa dữ liệu, Binary Authorization, Shielded Nodes… giúp doanh nghiệp yên tâm khi vận hành dịch vụ trên cloud.
• Dễ dàng giám sát, logging và troubleshooting: Google Cloud Console cho phép quản lý, theo dõi, logging và monitoring từng cluster, pod, dịch vụ, trạng thái resource và hiệu suất hoạt động. GKE dễ dàng tích hợp Cloud Logging, Monitoring, Prometheus, Grafana và các giải pháp thứ ba.
• Tính di động và mở rộng linh hoạt giữa môi trường On-premises và Cloud: Không bị vendor lock-in, doanh nghiệp hoàn toàn có thể di chuyển ứng dụng giữa cloud và hệ thống nội bộ, hoặc tận dụng mô hình hybrid/multi-cloud nhờ hỗ trợ Anthos. Việc này giúp mở rộng, bảo trì ứng dụng linh hoạt, tiết kiệm thời gian và chi phí.
• Giảm chi phí vận hành và nâng cao hiệu suất phát triển: Khi dùng GKE, doanh nghiệp cắt giảm nhiều chi phí cho đội DevOps, bảo trì hạ tầng, quản lý kiểm thử, nâng cấp hệ thống. Đội kỹ thuật tập trung cho phát triển sản phẩm/ứng dụng thay vì lo lắng về các vấn đề nền tảng.

Tính năng của Google Kubernetes Engine

Google Kubernetes Engine nổi bật nhờ sự tích hợp sâu với hệ sinh thái Google Cloud, giúp đơn giản hóa quản trị container, tối ưu vận hành và tăng khả năng mở rộng, bảo mật ứng dụng cho doanh nghiệp:

• Identity & Access Management (IAM): GKE tích hợp IAM và RBAC, cho phép kiểm soát phân quyền chi tiết đến từng tài nguyên. Workload Identity giúp liên kết các Pod với tài khoản dịch vụ Google, bảo vệ và minh bạch truy xuất.
• Hybrid Networking: Hỗ trợ kết nối đa môi trường giữa on-premises và cloud, dễ dàng cấu hình VPC, Subnet, các quy tắc firewall, VPN, tổ chức cluster đa vùng, đa khu vực, đảm bảo hiệu suất và bảo mật mạng.
• Security and Compliance: GKE được cập nhật vá lỗi bảo mật tự động, bảo vệ node bằng Shielded GKE, tích hợp Binary Authorization, mã hóa dữ liệu, kiểm soát truy cập, đồng thời đáp ứng các chuẩn bảo mật phổ biến.
• Integrated Logging & Monitoring: GKE tích hợp Cloud Monitoring, Cloud Logging, cho phép giám sát trạng thái cluster, pod, application, phát hiện lỗi, quản lý cảnh báo và phân tích log thời gian thực.
• Auto Scale: Hỗ trợ autoscaling cho cả pod (Horizontal Pod Autoscaler) và node (Cluster Autoscaler), tự động mở rộng hay thu nhỏ tài nguyên theo nhu cầu thực tế, tối ưu chi phí vận hành.
• Auto Upgrade: Hệ thống tự động cập nhật lên phiên bản Kubernetes mới nhất, đảm bảo các bản vá bảo mật, tăng sự ổn định và hỗ trợ các tính năng mới mà không gián đoạn hoạt động của cluster.
• Auto Repair: Khi một node thất bại kiểm tra sức khỏe, GKE kích hoạt quá trình tự động sửa chữa (auto repair), giúp khôi phục hệ thống nhanh chóng, duy trì tính khả dụng.
• Resource Limits: Người dùng đặt giới hạn resource trực tiếp trong config Kubernetes để kiểm soát mức sử dụng CPU, bộ nhớ, storage cho từng Pod hay node, tránh vượt tài nguyên và ngăn ngừa lỗi hệ thống.
• Stateful Application Support: GKE hỗ trợ triển khai các ứng dụng đòi hỏi lưu trữ trạng thái (stateful), cho phép gắn Persistent Volume, vận hành các database, cache, dịch vụ lưu trữ ổn định trên cluster.
• Docker Image Support: GKE cho phép triển khai mọi ứng dụng container chuẩn hóa với Docker image, có thể lưu trữ trên Container Registry riêng hoặc sử dụng registry public.
• Fully Managed: Dịch vụ hoàn toàn do Google quản lý, từ vận hành, giám sát, cập nhật hệ thống, bảo mật tới troubleshooting, giúp doanh nghiệp chỉ tập trung phát triển ứng dụng.
• OS Built for Containers: Node GKE sử dụng hệ điều hành Container-Optimized OS do Google tùy biến, tăng hiệu suất, bảo mật cao cho môi trường vận hành container.
• Private Container Registry: Tích hợp Google Container Registry hoặc Artifact Registry cho phép lưu trữ, bảo mật, chia sẻ image giữa các cluster nhanh chóng, an toàn.
• Fast, Consistent Builds: GKE hoạt động hiệu quả cùng Cloud Build, giúp tự động hóa quá trình build, test, deploy, đảm bảo consistent delivery cho mọi ứng dụng.
• Workload Portability: Đảm bảo tính di động ứng dụng cao giữa on-premises và cloud, người dùng dễ dàng chuyển ứng dụng, cluster giữa nhiều hạ tầng khác nhau mà không bị vendor lock-in.
• GPU Support: GKE hỗ trợ GPU cho các ứng dụng chuyên biệt (Machine Learning, HPC…), cho phép doanh nghiệp tận dụng sức mạnh phần cứng hiện đại, giảm chi phí đầu tư.
• Built-in Dashboard: Quản trị trực quan trên Google Cloud Console giúp giám sát, cấu hình, scaling, troubleshooting mà không cần thêm công cụ phức tạp.

Tại sao nên sử dụng GKE thay vì tự triển khai Kubernetes?

Dưới đây là những lý do nổi bật mà bạn nên sử dụng GKE thay vì tự triển khai Kubernetes:

• Đơn giản hóa vận hành hạ tầng: Với GKE, doanh nghiệp không cần lo cài đặt, cấu hình, duy trì, mở rộng hay vá lỗi hệ thống. Mọi thao tác nền tảng đều đã được Google tự động hóa, giúp bạn tập trung hoàn toàn vào phát triển và vận hành ứng dụng.​
• Tiết kiệm thời gian, nhân sự và chi phí: Việc tự vận hành Kubernetes yêu cầu team DevOps có kiến thức chuyên sâu, nhiều kinh nghiệm, phải liên tục cập nhật, bảo trì, scale và xử lý sự cố. GKE loại bỏ các khó khăn này, giảm thiểu công sức đội ngũ kỹ thuật, tiết kiệm ngân sách vận hành.​
• Hiệu suất, bảo mật và độ tin cậy vượt trội: GKE chạy trực tiếp trên hạ tầng Google Cloud với mạng riêng tốc độ cao, cung cấp môi trường hoạt động tối ưu, độ trễ thấp, uptime cao. Hệ thống được Google tích hợp sẵn bảo mật từ đầu (IAM, RBAC, policy, chống tấn công), giúp bảo vệ dữ liệu và ứng dụng hiệu quả.​
• Tự động cập nhật, khôi phục, mở rộng: Google quản lý auto-upgrade, auto-repair, autoscale,… thông minh. Khi xảy ra sự cố, GKE tự động kiểm tra, khôi phục node, cluster mà không gián đoạn dịch vụ. Khi traffic tăng, hệ thống sẽ mở rộng tài nguyên theo thực tế mà không cần thao tác thủ công.​
• Hỗ trợ từ chuyên gia Google: Doanh nghiệp luôn được cập nhật những tính năng mới nhất, vá bảo mật, được đội ngũ Google hỗ trợ kỹ thuật kịp thời, giảm rủi ro và tối ưu hiệu quả vận hành.​
• Tận dụng hệ sinh thái Google Cloud: GKE dễ dàng tích hợp và đồng bộ với hệ sinh thái của Google Cloud như IAM, VPC, Cloud Logging, Monitoring, Artifact Registry, Cloud Build, Anthos,… giúp vận hành thống nhất, bảo mật và kiểm soát tập trung.​

Chuẩn bị môi trường và quyền truy cập

• Bước 1: Bạn truy cập trang Kubernetes Engine trong Google Cloud Console và tạo hoặc chọn một dự án Google Cloud mới để sử dụng.
• Bước 2: Bạn đợi hệ thống tự động kích hoạt API Kubernetes Engine và các dịch vụ liên quan. Quá trình này có thể mất vài phút và đảm bảo dự án đã bật tính năng thanh toán.
• Bước 3: Kiểm tra tài khoản Google Cloud của bạn phải có các vai trò quản trị viên tính toán, quản trị viên Kubernetes Engine và người dùng tài khoản dịch vụ để thực hiện các thao tác quản trị, cấu hình và triển khai trên cụm GKE.

Tạo cụm GKE ở chế độ Autopilot

• Bước 1: Bạn truy cập trực tiếp vào trang Tạo cụm Autopilot của Google Kubernetes Engine trong Google Cloud Console.
• Bước 2: Nhập tên cụm theo ý muốn, ví dụ: hello-world-cluster.
• Bước 3: Giữ nguyên các giá trị mặc định cho phần còn lại của thiết lập và nhấn nút Tạo để bắt đầu quá trình khởi tạo cụm.
• Bước 4: Di chuyển tới trang quản lý cụm, theo dõi tiến trình cấu hình, triển khai và xác minh trạng thái hoạt động của cụm Autopilot. Chờ tới khi dấu kiểm xuất hiện trên cụm nghĩa là quá trình hoàn tất.

Triển khai ứng dụng mẫu lên cụm GKE

• Bước 1: Tại bảng điều khiển Google Cloud, bạn vào trang Khối lượng công việc của GKE, nhấn Triển khai.
• Bước 2: Nhập tên ứng dụng cần triển khai, ví dụ: hello-world-app, chọn cụm Kubernetes vừa tạo (hello-world-cluster).
• Bước 3: Trong mục Chi tiết container, bạn nhập đường dẫn hình ảnh container: us-docker.pkg.dev/google-samples/containers/gke/hello-app:1.0
• Bước 4: Bạn chọn Expose để tạo dịch vụ Kubernetes cân bằng tải cho ứng dụng. Thiết lập cổng nhận request bên ngoài là 80 và cổng container là 8080.
• Bước 5: Bạn nhấn Triển khai, hệ thống sẽ tự động cấp phát địa chỉ IP công khai cho dịch vụ. Quá trình này có thể mất vài phút tùy tình trạng cụm.

Kiểm tra kết quả triển khai ứng dụng

• Bước 1: Sau khi triển khai thành công, vào lại trang Khối lượng công việc GKE và tìm tên ứng dụng tại cột workload (hello-world-app).
• Bước 2: Tại cột Điểm cuối, nhấp vào địa chỉ IP công khai vừa được hệ thống cấp phát.
• Bước 3: Khi trình duyệt mở tab mới với địa chỉ IP đó, nếu hệ thống hiển thị dòng chữ Xin chào thế giới!, bạn đã triển khai thành công ứng dụng demo lên cụm GKE Autopilot.

Dọn dẹp tài nguyên sau triển khai

• Bước 1: Nếu không sử dụng cụm mẫu nữa, vào lại trang Cụm Kubernetes GKE, chọn dòng chứa cụm vừa tạo và nhấn Xóa.
• Bước 2: Xác nhận, nhập lại tên cụm (hello-world-cluster), chọn Xóa để hoàn tất việc loại bỏ cụm khỏi hệ thống.
• Bước 3: Nếu có tạo các bucket hoặc sink logging đi kèm, truy cập trang Lưu trữ nhật ký và bộ định tuyến nhật ký, chọn tài nguyên tương ứng rồi xóa để đảm bảo không bị tính phí phát sinh ngoài ý muốn.

Ứng dụng thực tế của Kubernetes Engine

Google Kubernetes Engine được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nhờ khả năng đáp ứng linh hoạt, tự động mở rộng, bảo mật mạnh mẽ và tiết kiệm chi phí vận hành. Dưới đây là các ứng dụng thực tế phổ biến của Kubernetes Engine:

• Thương mại điện tử (E-commerce): GKE giúp các nền tảng bán hàng online xử lý lượng người dùng lớn, đặc biệt trong mùa cao điểm hoặc flash sale. Hệ thống tự động mở rộng số pod và node, đảm bảo tiếp nhận hàng nghìn request/giây mà không bị quá tải hay nghẽn cổ chai, đồng thời cải thiện trải nghiệm khách hàng.​
• Startup công nghệ: GKE là lựa chọn lý tưởng cho startup mong muốn triển khai nhanh, thử nghiệm liên tục, tiết kiệm chi phí cho DevOps. Chế độ Autopilot gần như loại bỏ thao tác hạ tầng, chi trả theo mức sử dụng thực tế, dễ dàng tích hợp quy trình CI/CD để ra mắt tính năng mới nhanh chóng.​
• Doanh nghiệp lớn với môi trường hybrid/multi-cloud: Các tập đoàn lớn có hệ thống đa dạng (on-premise và số hóa nhiều đám mây). GKE hỗ trợ Anthos, giúp quản trị đồng nhất trên các cloud (GCP, AWS, Azure) và tại chỗ, tối ưu vận hành, kiểm soát dễ dàng toàn bộ kiến trúc doanh nghiệp.​
• Ngành ngân hàng, tài chính: Đòi hỏi bảo mật cao, kiểm soát log, tuân thủ khắt khe các quy chuẩn (PCI-DSS, ISO 27001…). GKE tích hợp đầy đủ tính năng và công cụ thiết lập bảo mật, giám sát hệ thống, tách biệt các môi trường, đảm bảo an toàn vận hành cho các ứng dụng tài chính, ngân hàng.​

Demo ở môi trường Vietnix Cloud

Sau khi bạn đã có 1 tài khoản Vietnix Cloud, bạn đăng nhập vào Vietnix Cloud Dashboard và chọn Kubernetes.

Bạn nhấp vào Create Kubernetes cluster và nhập các thông tin cơ bản bên dưới để tạo cụm cluster với 1 master 2 worker nhỏ gọn dùng trong demo.

Sau khi tạo xong cluster, bạn nhấp Download kubeconfig để tải tệp kubeconfig của cluster về máy.

Cuối cùng, bạn kết nối cluster bằng lệnh kubectl get nodes với cờ --kubeconfig=<file config> để chọn file config.

Một số dịch vụ nền tảng để hỗ trợ vận hành ứng dụng web bạn có thể cài đặt thêm như:

• Ingress NGINX: làm ingress controller, tập trung hóa việc điều phối HTTP/HTTPS từ bên ngoài vào các service trong cluster.

Bạn cài đặt bằng script sau:

```
helm repo add ingress-nginx https://kubernetes.github.io/ingress-nginx
helm repo update
helm install ingress-nginx ingress-nginx/ingress-nginx --namespace ingress-controller --create-namespace
```

Sau khi tạo, nếu bạn đã mua floating IP thì IP public này sẽ được gắn vào cho cụm cluster bạn sử dụng và bạn có thể hosting các website của mình lên 1 cách dễ dàng.

• cert-manager: Tự động phát hành và gia hạn chứng chỉ TLS (ví dụ từ Let’s Encrypt), giúp chuẩn hóa và đơn giản hóa việc cấu hình HTTPS cho ứng dụng.

```
helm repo add jetstack https://charts.jetstack.io --force-update
helm install \
  cert-manager jetstack/cert-manager \
  --namespace cert-manager \
  --create-namespace \
  --version v1.18.2 \
  --set crds.enabled=true
```

Vietnix – Nền tảng Enterprise Cloud Server lý tưởng cho mọi ứng dụng container và Kubernetes

Bên cạnh Cloud Enterprise, bạn có thể tham khảo thêm dịch vụ S3 Object Storage từ Vietnix, đây là lựa chọn hoàn hảo cho việc lưu trữ các Docker image, logs và dữ liệu ứng dụng container một cách an toàn và chi phí tối ưu.

Được biết đến là nhà cung cấp hosting, VPS, tên miền website lâu năm, Vietnix hiện đang dần khẳng định tên tuổi ở lĩnh vực cung cấp giải pháp điện toán đám mây chuyên sâu cho doanh nghiệp. Nền tảng này được xây dựng với cam kết mang lại sự an tâm tối đa cho khách hàng thông qua một hạ tầng vật lý mạnh mẽ, đảm bảo tốc độ xử lý vượt trội và sự ổn định gần như tuyệt đối cho các ứng dụng quan trọng.

Điểm khác biệt của dịch vụ không chỉ nằm ở hiệu năng, mà còn ở chính sách vận hành minh bạch với cam kết không chi phí ẩn, giúp doanh nghiệp dễ dàng dự toán và kiểm soát ngân sách IT. Thêm vào đó, đội ngũ chuyên gia kỹ thuật luôn túc trực 24/7, sẵn sàng giải quyết mọi vấn đề phát sinh một cách nhanh chóng, đảm bảo hệ thống của bạn luôn hoạt động liên tục và thông suốt.

Hãy để Vietnix cung cấp hạ tầng vững chắc, giúp bạn làm chủ công nghệ container và thúc đẩy đổi mới sáng tạo trong doanh nghiệp.

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 Engine là một nền tảng quản lý container mạnh mẽ và hoàn chỉnh, mang lại vô số lợi ích cho doanh nghiệp từ việc tự động hóa triển khai, khả năng mở rộng linh hoạt đến bảo mật hàng đầu và tối ưu chi phí. Dựa trên kinh nghiệm của Google và sức mạnh của Kubernetes mã nguồn mở, GKE đơn giản hóa quá trình vận hành hạ tầng, giúp các tổ chức tập trung vào phát triển ứng dụng và đổi mới. Việc tận dụng GKE không chỉ nâng cao hiệu suất và độ tin cậy mà còn là bước đi chiến lược để thành công trong kỷ nguyên Cloud Native.