Mục lục

1. Giới thiệu chung
2. Tạo và quản lý Pod với ReplicationController
2.1. ReplicationController là gì?
2.2. Tại sao lại cần ReplicationController?
2.3. Tạo và triển khai ứng dụng với ReplicationController
3. Triển khai ứng dụng với Deployment trong Kubernetes
3.1. Deployment trong Kubernetes là gì?
3.2. Tại sao lại cần sử dụng Deployment?
3.3. Tạo và triển khai ứng dụng với Deployment
4. Tổng kết

1. Giới thiệu chung

Ở bài trước thì chúng ta đã đóng gói container ứng dụng với pod và triển khai pod trực tiếp trên Kubernetes. Với cách triển khai trực tiếp pod lên Kubernetes có một số vấn đề. Giả sử vì một lý do nào đó mà pod chạy ứng dụng bị crash hoặc bị xóa mất thì lúc này các request gọi vào ứng dụng sẽ bị lỗi, giải quyết vấn đề trên thì có thể tăng số lượng pod chạy ứng dụng và phải đảm bảo một số lượng pod nhất định cùng chạy trên một thời điểm để khi mà một pod bị lỗi thì các request gọi vào ứng dụng vẫn được xử lý bởi các pod còn lại.

Kubernetes có các object để giúp tăng hoặc giảm số lượng pod và tự động quản lý pod của ứng dụng như: ReplicationController, ReplicaSet và Deployment. Bài này chúng ta sẽ tìm hiểu các object trên và sẽ đi qua những phần sau:

ReplicationController, ReplicaSet trong Kubernetes là gì?
Cách tạo và triển khai ứng dụng với ReplicationController.
Deployment trong Kubernetes là gì? Tại sao lại cần Deployment?
Cách tạo và triển khai ứng dụng với với Deployment.

2. Tạo và quản lý Pod với ReplicationController

Ở phần này thì chúng ta sẽ tìm hiểu cách tạo và quản lý Pod với ReplicationController thông qua việc triển khai ứng dụng spring boot.

2.1. ReplicationController là gì?

ReplicationController object trong Kubernetes, object này được sử dụng khi chúng ta muốn đảm bảo số lượng pod nhất định chạy trên cùng một thời điểm. Khi có một pod nào đó bị lỗi hoặc bị xóa thì sẽ có một pod mới được tạo để đảm bảo số lượng pod chạy trên cùng một thời điểm. Bạn có thể tham khảo thêm về ReplicationController ở docs chính thức của Kubernetes.

2.2. Tại sao lại cần ReplicationController?

Thay vì định nghĩa và triển khai pod một cách trực tiếp thì sẽ dùng ReplicationController để tạo và quản lý pod nhằm đảm bảo số lượng pod chạy trên cùng một thời điểm. Chúng ta mong muốn có thể chạy nhiều pod cho ứng dụng và khi pod nào đó bị crash hoặc bị xóa thì sẽ có các pod mới được tạo lên tránh việc request gọi vào ứng dụng bị lỗi.

2.3. Tạo và triển khai ứng dụng với ReplicationController

1. Tạo ReplicationController bằng file YAML

apiVersion: v1
kind: ReplicationController
metadata:
  name: k8s-springboot-series # Tên của ReplicationController
spec:
  replicas: 3 # Số lượng Pod muốn chạy trên một thời điểm.
  selector:
    app: k8s-series # Label sử dụng để tim các pods để quản lý.
  template: # Phần này định nghĩa podTemplate để ReplicationController tạo.
    metadata:
      name: k8s-springboot-series
      labels:
        app: k8s-series
    spec:
      containers:
        - name: k8s-springboot-series
          image: thanhnb1/k8s-springboot-series:latest
          ports:
            - containerPort: 8080

Các thành phần trong ReplicationController:

Tên	Định nghĩa
`apiVersion`	Version của Kubernetes API mà bạn sử dụng để tạo object/resource, ở đây là v1.
`kind`	Loại object/resource của Kubernetes, ở file trên là `ReplicationController`.
`metadata`	Các thông tin như: name, labels, namespace và các thông tin khác của object/resource. Ở file trên, tên của ReplicationController là: `name: k8s-springboot-series`.
`spec`	Mô tả các thành phần của ReplicationController như: replicas, selector, và podTemplate.
`spec.replicas`	Mô tả số lượng pod sẽ được ReplicationController tạo và quản lý. Ở file trên là 3, lúc này ReplicationController sẽ đảm bảo số lượng pod luôn là 3 trên một thời điểm.
`spec.selector`	Mô tả các labels selector mà ReplicationController sẽ dùng để tìm và quản lý pod có cùng labels. Ở trên ReplicationController sẽ tìm các pod có labels là: `app: k8s-series`
`spec.template`	Mô tả podTemplate mà ReplicationController sẽ tạo.

2. Triển khai ReplicationController trên Kubernetes

# Lấy danh sách pods. Hiện tại không có Pod nào trên namespace default.

kubectl get pods
No resources found in default namespace.

Triển khai ReplicationController trên Kubernetes thì sử dụng lệnh kubectl apply -f <path-replication-controller-file>.

kubectl apply -f k8s-springboot-ReplicationController.yaml
replicationcontroller/k8s-springboot-series created

# Lấy danh sách pod. Hiện tại thì đã có 3 pod mới được tạo vì `replicas: 3`.
kubectl get po
NAME                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
k8s-springboot-series-5lwwg   1/1     Running   0          8s
k8s-springboot-series-ff9v2   1/1     Running   0          8s
k8s-springboot-series-qfgh8   1/1     Running   0          8s

# Lấy danh sách `ReplicationController`
kubectl get rc
NAME                    DESIRED   CURRENT   READY   AGE
k8s-springboot-series   3         3         3       101s

# DESIRED=3. Trạng thái mong muốn trên Kubernetes có 3 pod trên cùng một thời điểm (`replicas=3`).
# CURRENT=3. Trạng thái hiện tại trên Kubernetes, đang có 3 pod điều running trên cùng một thời điểm.
# READY=3. Số lượng pod hiện tại running trên Kubernetes.

3. Test ReplicationController trên Kubernetes

Xóa Pod xem ReplicationController có tạo mới pod hay không?

Chúng ta tạo ra ReplicationController để giúp quản lý các pod có cùng labels. Phải đảm bảo rằng số lượng Pod chạy trên cùng một thời điểm là giống như định nghĩa. Giả sử khi có một hoặc nhiều pod bị crash hoặc bị xóa thì phải tạo một hoặc nhiều pod mới sao cho đủ số lượng pod chạy trên một thời điểm.

# Xóa pod k8s-springboot-series-qfgh8 và k8s-springboot-series-ff9v2

kubectl delete po/k8s-springboot-series-qfgh8 po/k8s-springboot-series-ff9v2
pod "k8s-springboot-series-qfgh8" deleted
pod "k8s-springboot-series-ff9v2" deleted

# Lấy danh sách pod
kubectl get po
NAME                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
k8s-springboot-series-5lwwg   1/1     Running   0          20m
k8s-springboot-series-hvn2k   1/1     Running   0          38s # Pod này được ReplicationController tạo mới.
k8s-springboot-series-9f9sl   1/1     Running   0          38s # Pod này được ReplicationController tạo mới.

Thay đổi podTemplate

Thực hiện thay đổi image tag từ latest sang v2.

apiVersion: v1
kind: ReplicationController
metadata:
  name: k8s-springboot-series     # Tên của ReplicationController
spec:
  replicas: 3                     # Số lượng Pod muốn chạy trên một thời điểm.
  selector:
    app: k8s-series               # Label sử dụng để tim các pods để quản lý.
  template:                       # Phần này định nghĩa podTemplate để ReplicationController tạo.
    metadata:
      name: k8s-springboot-series
      labels:
        app: k8s-series
    spec:
      containers:
        - name: k8s-springboot-series
          image: thanhnb1/k8s-springboot-series:v2 # thay đổi từ tag `latest` thành `v2`.
          ports:
            - containerPort: 8080

Thực hiện triển khai ReplicationController mới được thay đổi contaimer image.

kubectl apply -f k8s-springboot-ReplicationController.yaml
replicationcontroller/k8s-springboot-series configured

# Lấy danh sách pod

kubectl get po
NAME                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
k8s-springboot-series-5lwwg   1/1     Running   0          37m
k8s-springboot-series-hvn2k   1/1     Running   0          17m
k8s-springboot-series-9f9sl   1/1     Running   0          17m

Khi thực hiện triển khai lại ReplicationController đã sửa container image tag từ latest sang v2 thì khi lấy danh sách pod thì vẫn thấy những pod cũ và vẫn đang chạy container image tag latest không cập nhật lại image mới là v2. Để pod cập nhật image tag mới thì sẽ phải xóa pod cũ đi, lúc này ReplicationController sẽ tạo lại pod theo podTemplate mới với image tag là v2.

# Xóa pod k8s-springboot-series-9f9sl
kubectl delete pod/k8s-springboot-series-9f9sl
pod "k8s-springboot-series-9f9sl" deleted

# Lấy danh sách pods
kubectl get po
NAME                          READY   STATUS    RESTARTS   AGE
k8s-springboot-series-5lwwg   1/1     Running   0          37m
k8s-springboot-series-hvn2k   1/1     Running   0          17m
k8s-springboot-series-wlbps   1/1     Running   0          3s

# Kiểm tra image tag của po `k8s-springboot-series-wlbps` mới được tạo bởi ReplicationController.
kubectl get po/k8s-springboot-series-wlbps -o yaml| grep image:
- image: thanhnb1/k8s-springboot-series:v2
  image: docker.io/thanhnb1/k8s-springboot-series:v2

Tăng/giảm số lượng pods (Horizonetally scaling pods)

ReplicationController sẽ đảm bảo số lượng pod chạy trên Kubernetes cluster trong cùng một thời điểm. Để định nghĩa số lượng pod mong muốn thì sử dụng replicas, ví dụ trên thì đang định nghĩa replicas: 3. Để tăng/giảm số lượng pod thì có thể sửa trong ReplicationController YAML file trường replicas, hoặc sử dụng lệnh kubectl scale rc <replicationController-name> --replicas=<pod-number>.

Tăng/giảm số lượng pod bằng cách sửa trường spec.replicas từ 3 lên 10 trong file YAML:

kubectl apply -f k8s/k8s-springboot-ReplicationController.yaml
replicationcontroller/k8s-springboot-series configured

# Lấy danh sách pod, những pod được tạo thêm thì sẽ sử dụng podTemplate mới image tag là `v2`.
kubectl get po
NAME                          READY   STATUS    RESTARTS    AGE
k8s-springboot-series-hvn2k   1/1     Running   0           37m
k8s-springboot-series-5lwwg   1/1     Running   0           17m
k8s-springboot-series-wlbps   1/1     Running   0           23m
k8s-springboot-series-cld6n   1/1     Running   0           15s # Pod mới tạo thêm, image tag là `v2`.
k8s-springboot-series-4dz77   1/1     Running   0           15s # Pod mới tạo thêm, image tag là `v2`.
k8s-springboot-series-zk5pq   1/1     Running   0           15s # Pod mới tạo thêm, image tag là `v2`.
k8s-springboot-series-cwwms   1/1     Running   0           15s # Pod mới tạo thêm, image tag là `v2`.
k8s-springboot-series-jcbnt   1/1     Running   0           15s # Pod mới tạo thêm, image tag là `v2`.
k8s-springboot-series-9bv5l   1/1     Running   0           15s # Pod mới tạo thêm, image tag là `v2`.
k8s-springboot-series-snmrz   1/1     Running   0           15s # Pod mới tạo thêm, image tag là `v2`.

Tăng/giảm số lượng pod bằng cách sử dụng lệnh:

kubectl scale rc k8s-springboot-series --replicas=3
replicationcontroller/k8s-springboot-series scaled

# lấy danh sách pod.
kubectl get po
NAME                          READY   STATUS    RESTARTS  AGE
k8s-springboot-series-hvn2k   1/1     Running   0         4h44m
k8s-springboot-series-5lwwg   1/1     Running   0         5h4m
k8s-springboot-series-wlbps   1/1     Running   0         31m

3. Triển khai ứng dụng với Deployment trong Kubernetes

Ở phần 2 chúng ta đã tìm hiểu về ReplicationController. Nó giúp chúng ta đảm bảo số lượng pod của ứng dụng chạy trên cùng một thời điểm, cũng như dễ dàng có thể tăng hoặc giảm số lượng pod. Nhưng có vấn đề khi cập nhật podTemplate thì các pod hiện tại sẽ không được cập nhật mà phải xóa các pod hiện tại đi để ReplicationController tạo mới các pod theo podTemplate mới. Vấn đề này sẽ được giải quyết với Deployment trong Kubernetes.

3.1. Deployment trong Kubernetes là gì?

Deployment là một object của Kubernetes. Deployment sử dụng một object khác trong Kubernetes đó là ReplicaSet để tăng/giảm số lượng pod và quản lý số lượng pod chạy trên cùng một thời điểm, ngoài ra Deployment còn có thêm các chiến lược để cập nhật podTemplate và có thể rollbacks giữa các version của ứng dụng.

ReplicaSet hoạt động khá tương tự như ReplicationController, ReplicaSet giống như bản nâng cấp của ReplicationController. Bạn có thể tham khảo thêm sự khác nhau của hai object này ở đây.

3.2. Tại sao lại cần sử dụng Deployment?

Ở phần 2 chúng ta sử dụng ReplicationController để tạo và quản lý pod thì có vấn đề khi cập nhật podTemplate. Khi cập nhật podTemplate các pod đang chạy sẽ không được cập nhật mà phải xóa các pod hiện tại đi để ReplicationController tạo mới pod theo podTemplate đã được cập nhật. Để giải quyết vấn đề trên thì sẽ không tạo và triển khai trực tiếp ReplicationController hoặc ReplicaSet mà sẽ tạo thông qua Deployment. Deployment có thể quản lý, cập nhật podTemplate và rollbacks giữa các phiên bản của ứng dụng.

3.3. Tạo và triển khai ứng dụng với Deployment

1. Tạo Deployment bằng file YAML

springboot-deployment.yaml

apiVersion: apps/v1
kind: Deployment
metadata:
  name: k8s-springboot-series
  labels:
    app: k8s-springboot-series
spec:
  selector:
    matchLabels:
      app: k8s-springboot-series
  replicas: 3
  strategy:
    rollingUpdate:
      maxSurge: 25%
      maxUnavailable: 25%
    type: RollingUpdate
  template:
    metadata:
      labels:
        app: k8s-springboot-series
    spec:
      containers:
        - name: k8s-springboot-series
          image: thanhnb1/k8s-springboot-series:latest
          ports:
            - containerPort: 8080
      restartPolicy: Always

Các thành phần trong Deployment:

Tên	Định nghĩa
`apiVersion`	Version của Kubernetes API mà bạn sử dụng để tạo object/resource. Như file trên thì `apiVersion: apps/v1`.
`kind`	Loại object/resource của Kubernetes, Như file trên thì `kind: Deployment`.
`metadata`	Các thông tin như: name, labels, namespace và các thông tin khác của object/resource. Ở file trên, tên của ReplicationController là: `name: k8s-springboot-series`, labels: `app: k8s-springboot-series`.
`spec`	Mô tả các thành phần của Deployment như: selector, replicas, strategy và podTemplate.
`spec.selector`	ReplicaSet sẽ dùng để tìm và quản lý pod có cùng labels. Ở trên ReplicaSet sẽ tìm các pod có labels là: `app: k8s-springboot-series`.
`spec.replicas`	Deployment sẽ sử dụng ReplicaSet để tạo và quản lý pod. Như file trên thì `replicas: 3` tức là ReplicaSet sẽ đảm bảo có 3 pod chạy trên một thời điểm.
`spec.strategy`	Mô tả chiến lược khi thực hiện update ứng dụng. Deployment cung cấp nhiều chiến lược như: Recreate, RollingUpdate,... Trong trường hợp này là sử dụng chiến lược RollingUpdate.
`spec.template`	Mô tả podTemplate mà ReplicaSet sẽ tạo và quản lý.

2. Triển khai Deployment trên Kubernetes

# Triển khai deployment bằng lệnh: kubectl apply -f <path-deployment-file>
kubectl apply -f springboot-deployment.yaml
deployment.apps/k8s-springboot-series created

# Lấy danh sách pods
kubectl get pods
NAME                                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
k8s-springboot-series-7cbfd878f6-rkc8w   1/1     Running   0          8s
k8s-springboot-series-7cbfd878f6-s5nwt   1/1     Running   0          8s
k8s-springboot-series-7cbfd878f6-phj58   1/1     Running   0          8s

# Lấy danh sách ReplicaSet
kubectl get rs
NAME                               DESIRED   CURRENT   READY   AGE
k8s-springboot-series-7cbfd878f6   3         3         3       43s

# Lấy danh sách deployment
kubectl get deployment
NAME                    READY   UP-TO-DATE   AVAILABLE   AGE
k8s-springboot-series   3/3     3            3           65s

Khi triển khai Deployment trên Kubernetes thì sẽ tạo ra:

Pod: Các pod trên được tạo theo podTemplate được mô tả ở phần spec.template trong file Deployment.
ReplicaSet: k8s-springboot-series-7cbfd878f6. ReplicaSet sẽ giúp tạo và quản lý pod nhằm đảm bảo số lượng pod chạy trên cùng một thời điểm. Deployment có thể có nhiều ReplicaSet mỗi lần thay đổi podTemplate thì sẽ đều tạo ra một ReplicaSet mới.

3. Test Deployment trên Kubernetes

Thực hiện thay đổi podTemplate

Thực hiện cập nhật podTemplate, đổi image tag của container từ: latest sang v2 rồi sau đó triển khai lại Deployment.

# Thay đổi container image từ `latest` sang `v2` và triển khai lại deployment.
kubectl apply -f springboot-deployment.yaml
deployment.apps/k8s-springboot-series configured

# Lấy danh sách pods trong quá trình update.
kubectl get po -w
NAME                                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
k8s-springboot-series-7cbfd878f6-rkc8w   1/1     Running   0          4m32s
k8s-springboot-series-7cbfd878f6-s5nwt   1/1     Running   0          4m32s
k8s-springboot-series-7cbfd878f6-phj58   1/1     Running   0          4m32s
k8s-springboot-series-87d545bb5-7974m    0/1     Pending   0          0s
k8s-springboot-series-87d545bb5-7974m    0/1     ContainerCreating   0          0s
k8s-springboot-series-87d545bb5-7974m    1/1     Running             0          3s
k8s-springboot-series-7cbfd878f6-s5nwt   1/1     Terminating         0          4m51s
k8s-springboot-series-87d545bb5-wqp4j    0/1     Pending             0          0s
k8s-springboot-series-87d545bb5-wqp4j    0/1     ContainerCreating   0          0s
k8s-springboot-series-7cbfd878f6-s5nwt   1/1     Terminating         0          4m51s
....
k8s-springboot-series-7cbfd878f6-rkc8w   1/1     Terminating         0          4m57s
k8s-springboot-series-7cbfd878f6-rkc8w   0/1     Terminating         0          4m58s

# Lấy danh sách pods sau quá trình thay đổi podTemplate.
kubectl get po
NAME                                    READY   STATUS    RESTARTS   AGE
k8s-springboot-series-87d545bb5-7974m   1/1     Running   0          89s
k8s-springboot-series-87d545bb5-wqp4j   1/1     Running   0          86s
k8s-springboot-series-87d545bb5-z5zrg   1/1     Running   0          83s

# Lấy danh sách ReplicaSet sau khi thay đổi podTemplate.
kubectl get rs
NAME                               DESIRED   CURRENT   READY   AGE
k8s-springboot-series-87d545bb5    3         3         3       6m16s
k8s-springboot-series-7cbfd878f6   0         0         0       11m

Khi thực hiện thay đổi podTemplate và triển khai lại Deployment thì thấy có replicaSet k8s-springboot-series-87d545bb5 được tạo mới và replicaSet trước đó đã giảm số lượng pod về 0. Khi thay đổi podTemplate thì Deployment sẽ tạo một replicaSet mới. Các pod (phiên bản mới) sẽ thay thế dần dần các pod (phiên bản cũ) cho đến khi các pod (phiên bản cũ) đã được thay thế hết bằng các pod (phiên bản mới). Cách mà Deployment cập nhật phiên bản của ứng dụng đó gọi các các chiến lược Deployment (Deployment Strategy). Deployment sử dụng RollingUpdate là chiến lược mặc định.

Thực hiện rollback giữa các phiên bản của ứng dụng.

Khi triển khai ứng dụng bằng Deployment lần đầu thì sẽ là phiên bản đầu tiên nên REVISION = 1. Ở phần trên đã thay đổi podTemplate (từ latest sang v2) và triển khai lại Deployment nên sẽ có thêm một phiên bản mới của Deployment lúc này REVISION = 2. REVISION sẽ theo dõi những thay đổi được thực hiện trên Deployment và cho phép rollback giữa các phiên bản của deployment ứng dung nếu cần thiết.

# 1. Lấy danh sách phiên bản của Deployment ứng dụng.
kubectl rollout history deployment k8s-springboot-series
deployment.apps/k8s-springboot-series
REVISION  CHANGE-CAUSE
1         <none>
2         <none>

# 2. Có thể thêm CHANGE-CAUSE bằng lệnh dưới đây để dễ dàng rollback giữa các phiên bản hơn.
kubectl annotate deployment/<DEPLOYMENT_NAME> kubernetes.io/change-cause="thêm mô tả"

kubectl annotate deployment/k8s-springboot-series kubernetes.io/change-cause="change image tag from latest to v2"
deployment.apps/k8s-springboot-series annotated

# Lấy lại danh sách phiên bản của Deployment ứng dụng.
kubectl rollout history deployment k8s-springboot-series
deployment.apps/k8s-springboot-series
REVISION  CHANGE-CAUSE
1         <none>
2         change image tag from latest to v2

# Kiểm tra phiên bản hiện tại của Deployment ứng dụng
kubectl get deployment/k8s-springboot-series -o yaml | grep deployment.kubernetes.io/revision:
  deployment.kubernetes.io/revision: "2"

# Thực hiện rollback về phiên bản cụ thể nào đó từ revision: "2" => revision: "1" (rollback lại image tag là latest).
kubectl rollout undo deployment/k8s-springboot-series --to-revision=1
deployment.apps/k8s-springboot-series rolled back

# Danh sách pod mới
kubectl get po
NAME                                     READY   STATUS    RESTARTS   AGE
k8s-springboot-series-7cbfd878f6-9bdl7   1/1     Running   0          41s
k8s-springboot-series-7cbfd878f6-lsc64   1/1     Running   0          36s
k8s-springboot-series-7cbfd878f6-84rxh   1/1     Running   0          29s

# Kiểm tra phiên bản hiện tại ứng dụng.
kubectl describe po/k8s-springboot-series-7cbfd878f6-9bdl7 | grep Image
  Image:          thanhnb1/k8s-springboot-series:latest

4. Tổng kết

Qua này này chúng ta đã tìm hiều về cách triển khai ứng dụng và quản lý pod của ứng dụng bằng các object trong Kubernetes như: ReplicationController và Deployment. Chúng ta đã thực hiện:

Tìm hiểu và triển khai ứng dụng với ReplicationController và Deployment.
Thực hiện cập nhật podTemplate với ReplicationController và cập nhật podTemplate với Deployment.
Thực hiện rollback các phiên bản trước đó của ứng dụng khi triển khai ứng dụng với Deployment.

Ở bài viết sau chúng ta sẽ tìm hiểu về cách truy cập ứng dụng từ bên ngoài cụm Kubernetes và cách các ứng dụng gọi nhau trong cụm Kubernetes.

Quản lý Pod với ReplicationController và Deployment

Nội dung

Nội dung khoá học

Khoá học khác