Điều phối bộ chứa là gì?
Điều phối bộ chứa là quá trình tự động hóa mạng và quản lý các bộ chứa để bạn có thể triển khai ứng dụng trên quy mô lớn. Quy trình bộ chứa hóa sẽ đóng gói mã ứng dụng cùng tất cả các tệp và thư viện cần thiết để ứng dụng đó chạy trên bất kỳ cơ sở hạ tầng nào. Kiến trúc vi dịch vụ có thể có hàng trăm, thậm chí hàng nghìn bộ chứa khi các ứng dụng phát triển và trở nên phức tạp hơn. Các công cụ điều phối bộ chứa hướng đến mục tiêu đơn giản hóa quy trình quản lý cơ sở hạ tầng bộ chứa bằng cách tự động hóa toàn bộ vòng đời - từ cung cấp và lên lịch trình cho đến triển khai và xóa. Các tổ chức có thể hưởng lợi khi tiến hành bộ chứa hóa trên quy mô lớn mà không phải chịu thêm chi phí bảo trì.
Vì sao cần phải điều phối bộ chứa?
Các bộ chứa đã trở thành đơn vị điện toán tiêu chuẩn cho các ứng dụng hoạt động trên đám mây. Nhà cung cấp dịch vụ đám mây cung cấp các phiên bản máy chủ ảo để chạy tất cả các loại khối lượng công việc tính toán, đồng thời hoàn toàn phù hợp với khối lượng công việc dựa trên bộ chứa. Yêu cầu duy nhất để có thể chạy các bộ chứa là chính máy chủ chạy một dịch vụ bộ chứa hóa như Docker. Docker là một công cụ mã nguồn mở để đóng gói phần mềm và các thư viện, công cụ hệ thống, mã và thời gian hoạt động liên quan vào một bộ chứa. Đây là một giải pháp nhẹ để chạy và quản lý một vài bộ chứa trên một phiên bản máy chủ duy nhất, nhưng việc điều chỉnh quy mô lại trở thành một thách thức.
Trước khi các nền tảng điều phối bộ chứa được quản lý tồn tại, các tổ chức đã sử dụng tập lệnh phức tạp để quản lý việc triển khai, lên lịch và xóa bộ chứa trên nhiều máy. Việc duy trì các tập lệnh này đã tạo ra những thách thức, như kiểm soát phiên bản và thiết lập rất khó điều chỉnh quy mô. Điều phối bộ chứa tự động hóa và giải quyết các vấn đề phức tạp này, loại bỏ những thách thức liên quan đến quản lý thủ công.
Trường hợp sử dụng điều phối bộ chứa
Các công cụ điều phối bộ chứa trở nên cần thiết khi bạn phải:
- Quản lý và điều chỉnh quy mô bộ chứa trên một số phiên bản.
- Chạy nhiều ứng dụng bộ chứa hóa khác nhau.
- Chạy các phiên bản ứng dụng khác nhau (ví dụ: thử nghiệm và sản xuất trên CI/CD) cùng một lúc.
- Đảm bảo tính liên tục của dịch vụ ứng dụng trong trường hợp máy chủ bị lỗi bằng cách chạy nhiều phiên bản trùng lặp (bản sao) của một bộ chứa.
- Chạy nhiều phiên bản của một ứng dụng trên nhiều khu vực địa lý khác nhau.
- Tối đa hóa việc sử dụng nhiều phiên bản máy chủ cho mục đích lập ngân sách.
- Chạy các ứng dụng bộ chứa lớn bao gồm hàng ngàn vi dịch vụ khác nhau.
Các lợi ích của điều phối bộ chứa là gì?
Quản lý các kiến trúc bộ chứa phức tạp mà không cần giải pháp điều phối bộ chứa có thể là việc khó khăn. Tính năng điều phối bộ chứa quản lý quá trình tạo, đặt cấu hình, lên lịch, triển khai và xóa bộ chứa. Tính năng này cũng hỗ trợ:
- Cân bằng tải ứng dụng và quản lý lưu lượng truy cập.
- Tính liên tục của dịch vụ ứng dụng trên các bộ chứa.
- Bảo mật xuyên suốt quá trình bộ chứa hóa.
- Giám sát trạng thái bộ chứa.
- Cung cấp tài nguyên cho bộ chứa từ tài nguyên máy chủ hoặc phiên bản cơ bản.
Sau đây là các lợi ích khác của việc điều phối bộ chứa.
Khả năng phục hồi tích hợp
Các dịch vụ bộ chứa hóa đơn giản thường sẽ không khởi động lại một bộ chứa nếu nó ngoại tuyến. Tương tự, nếu máy mà bộ chứa đang chạy bị hỏng, bộ chứa sẽ không được khởi động lại khi máy khởi động lại. Các giải pháp điều phối bộ chứa có thể đảm bảo rằng các bộ chứa được tự động khởi động lại hoặc nhiều hơn một phiên bản đang chạy mọi lúc trong trường hợp máy bị lỗi.
Tăng hiệu năng
Một trong những lợi ích lớn nhất của điều phối bộ chứa là quá trình này tự động hóa khả năng điều chỉnh quy mô, tính khả dụng và hiệu suất của các ứng dụng được bộ chứa hóa. Bạn có thể đặt cấu hình các công cụ điều phối bộ chứa để điều chỉnh quy mô dựa trên nhu cầu, tính trạng mạng và các hạn chế về cơ sở hạ tầng. Giải pháp điều phối bộ chứa có thể giám sát hiệu suất trên mạng lưới bộ chứa và tự động đặt cấu hình lại các bộ chứa để có hiệu suất tối ưu.
Tối ưu tài nguyên
Các máy chủ và phiên bản cơ bản cần chi phí để chạy và phải được sử dụng hiệu quả để tối ưu hóa chi phí. Điều phối bộ chứa cho phép các tổ chức tối đa hóa việc sử dụng từng phiên bản có sẵn, cũng như khởi tạo các phiên bản theo nhu cầu nếu tài nguyên cạn kiệt. Điều này giúp tiết kiệm chi phí trong cơ sở hạ tầng.
Điều phối bộ chứa hoạt động như thế nào?
Bộ chứa là các ứng dụng độc lập dựa trên Linux hoặc vi dịch vụ đi kèm với tất cả các thư viện và chức năng mà chúng cần để chạy trên hầu hết mọi loại máy. Điều phối bộ chứa hoạt động bằng cách quản lý các bộ chứa trên một nhóm các phiên bản máy chủ (còn được gọi là nút). Một nhóm các nút chạy các bộ chứa kết nối với nhau được gọi là cụm.
Điều phối bộ chứa yêu cầu, trước tiên, một giải pháp bộ chứa hóa cơ bản chạy trên mọi nút trong cụm – thông thường, đây sẽ là Docker. Các nút cũng phải chạy công cụ điều phối. Một nút chủ được chỉ định, với một mặt phẳng điều khiển, là bộ điều khiển của chính giải pháp điều phối đó. Quản trị viên của giải pháp sử dụng GUI hoặc bộ điều khiển dòng lệnh trên nút chủ để quản lý và giám sát công cụ điều phối bộ chứa.
Tạo và lên lịch
Giải pháp điều phối bộ chứa đọc một tệp cấu hình khai báo, được viết bằng YAML hoặc JSON, để tìm hiểu trạng thái yêu cầu cụ thể của hệ thống. Sử dụng thông tin được chỉ định trong tệp, công cụ:
- Lấy hình ảnh bộ chứa từ một sổ đăng ký bộ chứa.
- Cung cấp yêu cầu riêng cho từng bộ chứa.
- Xác định sự kết nối cần thiết giữa các bộ chứa.
Sau đó, công cụ này lên lịch và triển khai ứng dụng đa bộ chứa trên cụm. Sự phù hợp tốt nhất giữa các nút và bộ chứa như vậy là do công cụ điều phối bộ chứa xác định, thay vì được chỉ định trong tệp cấu hình. Công cụ chọn nút thực tế để chạy từng bộ chứa dựa trên các ràng buộc tài nguyên của nút, chẳng hạn như CPU, bộ nhớ, v.v., cũng như các yêu cầu bộ chứa được xác định.
Quản lý
Khi các bộ chứa đang chạy trên cụm, công cụ điều phối sẽ quản lý tình trạng hệ thống tổng thể để đảm bảo hệ thống vẫn ở trạng thái hiệu suất được chỉ định. Điều này có thể bao gồm:
- Phân bổ tài nguyên trên các bộ chứa.
- Triển khai bộ chứa vào các nút mới hoặc xóa bộ chứa.
- Cân bằng tải lưu lượng truy cập đến ứng dụng.
Giải pháp điều phối bộ chứa quản lý vòng đời của bộ chứa để tối ưu hóa và bảo mật khối lượng công việc và môi trường đa bộ chứa lớn, phức tạp. Giải pháp này có thể quản lý nhiều ứng dụng được bộ chứa theo yêu cầu của tổ chức. Chạy nhiều nút chủ để có tính khả dụng cao và khả năng chịu lỗi là trường hợp điển hình theo các yêu cầu tổ chức cao hơn.
Những thách thức của điều phối bộ chứa là gì?
Sau đây là một số thách thức của việc điều phối bộ chứa.
Các lớp quản lý bổ sung
Kubernetes là một giải pháp điều phối bộ chứa mã nguồn mở được sử dụng rộng rãi cho các tổ chức. Giải pháp này nổi tiếng vì dễ sử dụng, khả dụng trên đa nền tảng và hỗ trợ cho nhà phát triển. Tuy nhiên, giải pháp này vẫn cần có sự quản lý tài nguyên cơ bản. Thay vì bộ chứa, bây giờ bạn phải quản lý việc cung cấp tài nguyên cho Kubernetes. Các công cụ điều phối bộ chứa hoạt động trên đám mây là lựa chọn tốt hơn vì chúng tự quản lý các yêu cầu tài nguyên của riêng mình.
Đào tạo không đủ
Chỉ cần có công cụ phù hợp là không đủ để đảm bảo điều phối bộ chứa tối ưu. Bạn cũng cần một quản trị viên công cụ thành thạo để xử lý việc điều phối một cách chính xác, xác định trạng thái mong muốn và hiểu được thông tin đầu ra giám sát. Một sự am hiểu sâu rộng về DevOps và quy trình CI/CD, bộ chứa hóa và kiến trúc máy là cần thiết đối với một quản trị viên của các môi trường bộ chứa phức tạp. Có thể cần đào tạo để xây dựng bộ kỹ năng cần thiết trong đội ngũ của bạn.
Cấu hình lập phiên bản
Một ứng dụng phần mềm được lập phiên bản — nó có các bản dựng riêng cho các môi trường cụ thể như phát triển, thử nghiệm và sản xuất. Tương tự như vậy, các công cụ điều phối bộ chứa cũng yêu cầu nhiều cấu hình được ghi lại với lịch sử phiên bản — điều này có nghĩa là chúng có thể xử lý việc cung cấp nhanh chóng, có thể lặp lại cùng với hoạt động triển khai và quản lý.
AWS có thể hỗ trợ các yêu cầu về điều phối bộ chứa của bạn như thế nào?
Amazon ECS là dịch vụ điều phối bộ chứa được quản lý toàn phần giúp các tổ chức xây dựng, triển khai và quản lý các ứng dụng được gói trong bộ chứa ở quy mô lớn trên AWS. Dịch vụ này không có phiên bản và tự động quản lý việc cung cấp cụm. Bạn nắm quyền kiểm soát các thuộc tính hoạt động của bộ chứa, bao gồm khả năng chỉ định các yêu cầu về CPU và bộ nhớ, chính sách IAM và kết nối mạng cũng như khởi chạy loại và ổ đĩa dữ liệu. Với lệnh gọi API, bạn có thể khởi chạy và dừng các ứng dụng dựa trên bộ chứa, truy vấn trạng thái hoàn chỉnh của cụm và truy cập các tính năng quen thuộc của AWS, chẳng hạn như nhóm bảo mật, Cân bằng tải linh hoạt (ELB), ổ đĩa Kho lưu trữ khối linh hoạt (EBS) của Amazon và vai trò Quản lý quyền truy cập danh tính (IAM) trên AWS.
Đối với những người dùng Kubernetes để điều phối bộ chứa, Dịch vụ Kubernetes linh hoạt Amazon (Amazon EKS) là dịch vụ Kubernetes được quản lý để chạy các dịch vụ Kubernetes trên đám mây AWS hoặc trong trung tâm dữ liệu tại chỗ. Khi ở những cơ sở tại chỗ, EKS cung cấp một giải pháp Kubernetes nhất quán, được hỗ trợ đầy đủ, mang đến công cụ tích hợp và cách thức triển khai trên AWS Outposts, máy ảo hoặc máy chủ. Khi ở trên đám mây, Amazon EKS tự động quản lý mức độ sẵn sàng và khả năng điều chỉnh quy mô của các nút trên mặt phẳng điều khiển Kubernetes chịu trách nhiệm lên lịch trình cho hàng loạt tác vụ - lên lịch cho bộ chứa, quản lý mức độ sẵn sàng của các ứng dụng, lưu trữ dữ liệu cụm, v.v. Bạn có thể tận dụng tất cả những lợi thế về hiệu năng, quy mô, độ tin cậy và mức độ sẵn sàng của cơ sở hạ tầng AWS, cũng như các tiện ích tích hợp với những dịch vụ kết nối mạng và bảo mật của AWS.
Bắt đầu sử dụng AWS bằng cách tạo tài khoản ngay hôm nay.
Các bước tiếp theo trên AWS
