Kubernetes vs Docker: Sự khác biệt, mối liên hệ và cách lựa chọn

Kubernetes vs Docker là hai công nghệ cốt lõi trong lĩnh vực container, đóng vai trò quan trọng trong việc triển khai, quản lý và vận hành ứng dụng hiện đại. Việc hiểu rõ và kết hợp đúng cách giúp doanh nghiệp tối ưu hiệu suất, tăng khả năng mở rộng và giảm chi phí hạ tầng. Trong bài viết này, mình sẽ làm rõ sự khác biệt, mối liên hệ và cách lựa chọn phù hợp giữa Kubernetes và Docker.

Những điểm chính

1. Tổng quan về Containers: Hiểu rõ khái niệm container và vai trò nền tảng của Docker (tạo) và Kubernetes (quản lý) trong hệ sinh thái này.
2. Tổng quan về Kubernetes vs Docker: Nhận định tổng quan về vai trò và tầm quan trọng của hai công nghệ container hàng đầu.
3. Mối quan hệ giữa Docker và Kubernetes: Làm rõ mối quan hệ bổ trợ, không cạnh tranh, giữa Docker (xây dựng) và Kubernetes (quản lý).
4. Sự khác nhau giữa Kubernetes vs Docker: Phân biệt rạch ròi sự khác nhau về vai trò, cấp độ quản lý và phạm vi sử dụng của từng công nghệ.
5. Khi nào nên sử dụng Docker và Kubernetes: Xác định được khi nào nên dùng Docker độc lập và khi nào cần kết hợp với Kubernetes cho dự án.
6. Các ứng dụng thực tế của Docker và Kubernetes: Tham khảo các kịch bản ứng dụng thực tế phổ biến của Docker trong phát triển và Kubernetes trong vận hành.
7. Vietnix: Nền tảng hạ tầng vững chắc cho Docker và Kubernetes: Tìm hiểu về nền tảng hạ tầng vững chắc giúp tối ưu hóa việc triển khai Docker và Kubernetes.
8. (FAQ) Giải đáp thắc mắc thường gặp: Giải đáp các thắc mắc thường gặp để phân biệt rõ hơn vai trò và mối quan hệ giữa hai công nghệ.

Tổng quan về Containers

Containers đóng gói toàn bộ code, thư viện, cấu hình và phụ thuộc giúp ứng dụng chạy nhất quán trên mọi môi trường, loại bỏ lỗi khác biệt môi trường khi chuyển giao giữa phát triển, kiểm thử và sản xuất. Docker giúp tạo, triển khai, chạy container nhanh chóng, tiết kiệm chi phí và tài nguyên hơn máy ảo.

Khi hệ thống mở rộng với nhiều container, việc quản lý thủ công trở nên phức tạp. Khi đó, Kubernetes sẽ tự động hóa mọi tác vụ điều phối, mở rộng, cân bằng tải, cập nhật, tự phục hồi và bảo mật giữa các container, giúp hệ thống lớn vận hành ổn định, linh hoạt và dễ quản trị.

Bên cạnh đó, để tận dụng tối đa sức mạnh của hệ thống container hiện đại, các doanh nghiệp ngày càng chuyển dịch lên hạ tầng Public Cloud của Vietnix. Việc ứng dụng Public Cloud giúp doanh nghiệp dễ dàng triển khai, mở rộng hệ thống container một cách linh hoạt và tiết kiệm chi phí, đảm bảo hiệu suất vận hành tối ưu và sẵn sàng đáp ứng mọi nhu cầu tăng trưởng.

Tổng quan về Kubernetes vs Docker

Docker là gì?

Docker là nền tảng mã nguồn mở giúp đóng gói, triển khai và vận hành ứng dụng trong các container. Mỗi container chứa toàn bộ môi trường chạy và các phụ thuộc, đảm bảo ứng dụng vận hành nhất quán trên mọi hệ thống.

Docker tối ưu hiệu suất, dễ di chuyển, tiết kiệm tài nguyên, giúp setup và quản lý ứng dụng trở nên đơn giản, linh hoạt hơn máy ảo truyền thống.

Docker Compose và ứng dụng đa container

Trên thực tế, nhiều ứng dụng hiện đại được cấu thành từ nhiều dịch vụ hoạt động cùng nhau. Ví dụ, một ứng dụng web điển hình có thể bao gồm một container cho web server, một container cho cơ sở dữ liệu và một container khác cho hệ thống caching.

Việc quản lý thủ công vòng đời và kết nối mạng giữa các container này sẽ rất phức tạp. Docker Compose là công cụ được tạo ra để giải quyết vấn đề này.

Docker Compose là một công cụ dòng lệnh cho phép người dùng định nghĩa và vận hành các ứng dụng Docker đa container. Nó sử dụng một tệp cấu hình định dạng YAML để khai báo tất cả các dịch vụ, mạng và ổ đĩa cần thiết cho ứng dụng.

# Ví dụ file docker-compose.yml cho một ứng dụng web đơn giản
version: '3.8'
services:
  web:
    image: nginx:latest
    ports:
      - "8080:80"
  database:
    image: mysql:5.7
    environment:
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: examplepassword

Với tệp cấu hình trên, chỉ cần một lệnh duy nhất là docker-compose up, Docker Compose sẽ tự động thực hiện các tác vụ sau:

• Tải về (pull) các image nginx và mysql nếu chúng chưa tồn tại.
• Tạo và khởi chạy hai container tương ứng với hai dịch vụ đã định nghĩa.
• Tạo một mạng ảo mặc định và kết nối cả hai container vào mạng này, cho phép chúng giao tiếp với nhau qua tên dịch vụ.
• Ánh xạ cổng 8080 của máy chủ đến cổng 80 của container web.

Docker trong quy trình phát triển và vận hành ứng dụng

Trên thực tế, Docker đã thay đổi cách chúng ta xây dựng và triển khai phần mềm. Lập trình viên chỉ cần viết một tệp cấu hình đơn giản gọi là Dockerfile, sau đó dùng lệnh docker build để tạo ra một Image và docker run để khởi chạy container ngay trên máy của mình.

# Một ví dụ đơn giản để chạy container từ image có sẵn
docker run -d -p 80:80 nginx

Quy trình đơn giản này đã thúc đẩy mạnh mẽ văn hóa DevOps và tự động hóa chu trình CI/CD (Continuous Integration/Continuous Deployment), nơi các ứng dụng được xây dựng, kiểm thử và triển khai một cách tự động và nhanh chóng.

Docker được dùng để làm gì?

• Tạo môi trường phát triển và triển khai đồng nhất: Docker đóng gói ứng dụng cùng toàn bộ thư viện, cấu hình và phụ thuộc vào một container. Điều này giúp ứng dụng chạy giống nhau trên mọi môi trường (máy dev, staging, production), tránh lỗi do khác biệt cấu hình hệ thống.
• Khởi động nhanh và tiết kiệm tài nguyên: Container nhẹ hơn nhiều so với máy ảo vì không cần hệ điều hành riêng cho mỗi instance. Ứng dụng trong Docker khởi động gần như tức thì và sử dụng ít tài nguyên CPU, RAM hơn.
• Mở rộng và quản lý ứng dụng dễ dàng: Docker cho phép chạy nhiều container độc lập hoặc kết hợp qua Docker Compose và Kubernetes để quản lý hệ thống phân tán. Việc mở rộng quy mô hay nhân bản ứng dụng diễn ra nhanh chóng.
• Hỗ trợ CI/CD và tự động hóa triển khai: Docker tích hợp tốt với các pipeline CI/CD, giúp đóng gói và triển khai ứng dụng tự động, rút ngắn thời gian cập nhật và giảm rủi ro khi phát hành phiên bản mới.
• Cô lập ứng dụng để tăng bảo mật và ổn định: Mỗi container chạy trong một môi trường độc lập nên các ứng dụng không can thiệp lẫn nhau. Điều này giúp ngăn lỗi lan rộng và giảm nguy cơ xung đột.
• Dễ dàng rollback khi gặp sự cố: Nhờ cơ chế image versioning, người dùng có thể nhanh chóng quay lại phiên bản ứng dụng trước đó nếu bản mới phát sinh lỗi, đảm bảo hoạt động dịch vụ liên tục.

Kubernetes là gì?

Kubernetes là nền tảng mã nguồn mở giúp điều phối và quản lý các container, tự động hóa việc triển khai, mở rộng, vận hành ứng dụng container trên nhiều máy chủ.

Kubernetes giúp tổ chức, giám sát trạng thái, phân phối tài nguyên, tự phục hồi và mở rộng ứng dụng nhanh chóng trong môi trường cloud-native hoặc đa nền tảng.

Các thành phần kiến trúc chính trong Kubernetes

Các thành phần kiến trúc chính trong Kubernetes:

• API Server: Trung tâm giao tiếp, tiếp nhận và xử lý mọi yêu cầu tới cluster.
• etcd: Kho lưu trữ trạng thái toàn bộ hệ thống dưới dạng key-value phân tán.
• Controller Manager: Quản lý và duy trì trạng thái mong muốn của các tài nguyên trong cluster.
• Scheduler: Chọn node phù hợp để triển khai pod mới dựa trên tài nguyên khả dụng.
• kubelet: Agent quản lý và giám sát hoạt động của pod trên từng node.
• kube-proxy: Điều phối mạng, routing và cân bằng tải cho các pod và service.
• Container Runtime: Thực thi container thực tế trên node (ví dụ: containerd, Docker).
• Pod: Đơn vị nhỏ nhất chứa một hoặc nhiều container chia sẻ tài nguyên mạng/lưu trữ.
• Service: Cung cấp điểm truy cập ổn định cho các pod để giao tiếp nội bộ hoặc bên ngoài.
• Deployment: Điều khiển tự động quá trình triển khai, cập nhật hay khôi phục pod.

Kubernetes được dùng để làm gì?

• Tự động triển khai ứng dụng container hóa: Kubernetes giúp triển khai các container trên một hoặc nhiều máy chủ một cách tự động, giảm thiểu việc thực hiện thủ công, đảm bảo ứng dụng chạy nhất quán và đúng cấu hình đã định.
• Quản lý và duy trì trạng thái ứng dụng: Kubernetes luôn đảm bảo số lượng container chạy đúng như cấu hình mong muốn. Nếu một container bị lỗi hoặc ngừng hoạt động, nó sẽ tự động khởi tạo container mới thay thế.
• Cân bằng tải và phân phối lưu lượng: Kubernetes có khả năng tự động phân phối lưu lượng truy cập giữa các container khỏe mạnh, giúp tối ưu hiệu suất và duy trì khả năng đáp ứng ngay cả khi lượng truy cập tăng cao.
• Mở rộng hoặc thu nhỏ quy mô linh hoạt: Tùy thuộc vào nhu cầu thực tế, Kubernetes có thể tự động tăng hoặc giảm số lượng container, đảm bảo tài nguyên được sử dụng hiệu quả và tiết kiệm chi phí vận hành.
• Cập nhật và triển khai phiên bản mới không gián đoạn: Với cơ chế Rolling Update, Kubernetes cho phép cập nhật ứng dụng dần dần, đảm bảo không xảy ra downtime và vẫn giữ trải nghiệm mượt mà cho người dùng cuối.
• Quản lý cấu hình và bí mật an toàn: Kubernetes cung cấp cách lưu trữ và phân phối các thông tin cấu hình, khóa API hoặc mật khẩu một cách bảo mật, tránh việc lộ dữ liệu nhạy cảm trong mã nguồn.
• Giám sát và tự phục hồi khi sự cố xảy ra: Kubernetes liên tục theo dõi tình trạng container và tự phục hồi khi một thành phần không hoạt động đúng cách, giúp tăng tính ổn định của hệ thống.

Mối quan hệ giữa Docker và Kubernetes

Về mặt kỹ thuật, Docker đảm nhận vai trò Container Runtime, chịu trách nhiệm đóng gói ứng dụng cùng các phụ thuộc và chạy chúng trong các container một cách nhẹ, nhanh và nhất quán. Kubernetes là nền tảng điều phối và quản lý ở tầng cao hơn, đảm bảo các container đó được triển khai đúng nơi, đúng số lượng và được giám sát liên tục trên toàn cụm máy chủ.

Cả hai hoạt động theo cơ chế bổ trợ: Docker cung cấp đơn vị nền tảng là container, còn Kubernetes tổ chức, phân phối và duy trì các container này để hệ thống vận hành ổn định, linh hoạt và có khả năng mở rộng. Mặc dù Kubernetes có thể làm việc với các runtime khác như containerd hay CRI-O, Docker vẫn được sử dụng rộng rãi nhờ tính quen thuộc và hệ sinh thái phong phú, khiến sự phối hợp giữa chúng trở thành giải pháp mặc định của nhiều doanh nghiệp.

Sự khác nhau giữa Kubernetes vs Docker

Bảng dưới đây tóm tắt những khác biệt chính giữa Docker và Kubernetes để bạn dễ dàng hình dung vai trò của chúng.

Khi nào nên sử dụng Docker và Kubernetes

Việc lựa chọn Docker hay Kubernetes phụ thuộc vào quy mô và yêu cầu của dự án.

Sử dụng Docker độc lập

Docker phù hợp khi bạn chỉ cần môi trường container hóa đơn giản và không yêu cầu hệ thống điều phối phức tạp:

• Phát triển & thử nghiệm ứng dụng cục bộ: Dùng để xây dựng và chạy ứng dụng ngay trên máy tính cá nhân mà vẫn đảm bảo môi trường giống máy chủ.
• Dự án nhỏ hoặc ứng dụng đơn khối (Monolithic): Triển khai nhanh, không cần chia thành nhiều dịch vụ phức tạp.
• Chạy vài dịch vụ độc lập trên một máy chủ duy nhất: Ví dụ một website, một database và một API, không cần hạ tầng điều phối phức tạp.

Sử dụng Kubernetes

Kubernetes thích hợp khi dự án có quy mô lớn, nhiều dịch vụ và yêu cầu tự động hóa cao:

• Hệ thống lớn, phức tạp: Đặc biệt thích hợp cho các ứng dụng kiến trúc Microservices với nhiều dịch vụ phụ thuộc lẫn nhau.
• Yêu cầu sẵn sàng cao (Zero Downtime): Ứng dụng không được phép gián đoạn khi bảo trì hoặc nâng cấp.
• Cần mở rộng linh hoạt (Auto-Scaling): Đáp ứng tốt những đợt tăng/giảm lưu lượng truy cập đột biến.
• Triển khai và cập nhật hoàn toàn tự động: Giảm công sức vận hành và hạn chế rủi ro khi phát hành phiên bản mới.

Kết hợp cả Docker và Kubernetes

Đây là giải pháp mạnh mẽ, tận dụng tốt ưu điểm của cả Docker lẫn Kubernetes để triển khai và vận hành ứng dụng ở môi trường sản xuất:

• Lập trình viên: Viết Dockerfile và đóng gói ứng dụng thành Docker Image.
• Hệ thống CI/CD: Tự động build và đẩy image lên Registry (ví dụ Docker Hub).
• Quản trị viên/DevOps: Khai báo trạng thái mong muốn của ứng dụng trong Kubernetes (số lượng replica, cấu hình dịch vụ,…).

Các ứng dụng thực tế của Docker và Kubernetes

Các ứng dụng thực tế của Docker

• Được sử dụng để đóng gói ứng dụng cùng toàn bộ môi trường vận hành (thư viện, cấu hình…) thành các container chuẩn, giúp việc phát triển, kiểm thử, và triển khai phần mềm diễn ra đồng nhất trên mọi máy chủ.
• Hỗ trợ quy trình phát triển DevOps, CI/CD. Mỗi lần cập nhật code hoặc cấu hình, chỉ cần build lại image và phân phối tức thì, giảm thiểu lỗi do khác biệt môi trường.
• Giúp chạy nhiều phiên bản hoặc dịch vụ song song trên cùng một máy mà không lo xung đột cấu hình.
• Phổ biến trong việc xây dựng môi trường thử nghiệm, chạy microservice hoặc triển khai dịch vụ nhanh chóng trên local, cloud.

Các ứng dụng thực tế của Kubernetes

• Quản lý và điều phối hàng loạt container cho các ứng dụng có kiến trúc phức tạp hoặc khối lượng lớn, như hệ thống microservices, nền tảng web có nhiều thành phần nhỏ phối hợp với nhau.
• Nếu một container gặp sự cố, Kubernetes tự động khởi động lại hoặc thay thế trên node khác mà không cần can thiệp thủ công.
• Khi lượng truy cập tăng, hệ thống tự động thêm bớt số lượng pod để đáp ứng nhu cầu tài nguyên, giúp tiết kiệm chi phí vận hành.
• Được dùng rộng rãi trong việc xây dựng hệ thống cloud-native, hybrid cloud, hoặc những hệ thống phục vụ lượng người dùng lớn với yêu cầu về uptime gần như tuyệt đối như fintech, thương mại điện tử, SaaS,…
• Cho phép cập nhật ứng dụng không downtime nhờ zero-downtime deployment/rollback, phù hợp cho các đơn vị cần cải tiến, cập nhật liên tục mà không ảnh hưởng người dùng cuối.

Như vậy, Docker tối ưu quy trình đóng gói, phát triển, triển khai ứng dụng, còn Kubernetes là lựa chọn hàng đầu để vận hành, điều phối và mở rộng hệ thống ứng dụng container trên quy mô lớn, bảo đảm hiệu quả, ổn định và dễ bảo trì trong thực tế doanh nghiệp hiện đại.

Vietnix: Nền tảng hạ tầng vững chắc cho Docker và Kubernetes

Vietnix là nhà cung cấp dịch vụ Public Cloud và lưu trữ hàng đầu, mang đến giải pháp hạ tầng tối ưu cho doanh nghiệp với hiệu suất cao, bảo mật an toàn và đa dạng lựa chọn như VPS, Hosting, Dedicated Server. Vietnix cam kết uptime 99.9%, hỗ trợ kỹ thuật 24/7, giúp khách hàng vận hành ứng dụng ổn định, linh hoạt trên nền tảng cloud hiện đại.

Thông tin liên hệ:

• Website: https://vietnix.vn/
• Hotline: 18001093
• Email: sales@vietnix.com.vn
• Địa chỉ: 265 Hồng Lạc, Phường Bảy Hiền, Thành phố Hồ Chí Minh.

VPS NVME – Ổ CỨNG VÀ CPU THẾ HỆ MỚI

Khả năng xử lý siêu khủng với ổ cứng NVMe và CPU Platinum

Lời kết

Kubernetes và Docker không cạnh tranh với nhau mà cùng tạo thành bộ đôi hoàn hảo trong phát triển ứng dụng hiện đại. Khi sử dụng Docker, bạn có thể đóng gói và chạy ứng dụng một cách chuẩn hóa. Trong khi đó, Kubernetes giúp bạn quản lý và điều phối các container này hiệu quả trên quy mô lớn. Nếu bạn hiểu rõ vai trò của từng công cụ, bạn sẽ dễ dàng xây dựng nên một hệ thống linh hoạt, ổn định và bền vững. Cảm ơn bạn đã theo dõi bài viết!