Phần 2 — Cài đặt cluster: minikube, kind, kubeadm và kubectl

Series Kubernetes Toàn Tập — 13 phần:
Phần 1 — Kubernetes là gì? Tổng quan và kiến trúc
Phần 2 — Cài đặt cluster: minikube, kind, kubeadm và kubectl ← bạn đang đọc
Phần 3 — Workloads
Phần 4 — Networking
Phần 5 — Storage
Phần 6 — Configuration
Phần 7 — Security
Phần 8 — Scheduling & Autoscaling
Phần 9 — Helm, Operator, CRD
Phần 10 — Production
Phần 11 — Service Mesh: Istio, Linkerd, Cilium
Phần 12 — Multi-tenancy & Multi-cluster
Phần 13 — Cluster API, FinOps, AI/ML

Mở đầu

Để học K8s, bạn cần một cluster. Có ba hướng chính:

Mục đích	Công cụ	Đặc điểm
Học local 1 máy	`minikube`, `kind`, `k3d`	Cài 1 phút, đủ để học hầu hết feature
Self-managed production / on-prem	`kubeadm`, `k3s`, `RKE2`, `Talos`	Bạn tự cài, tự upgrade, tự backup etcd
Managed cloud	EKS (AWS), GKE (GCP), AKS (Azure)	Cloud lo control plane, bạn lo workload

Phần này tập trung minikube, kind và kubeadm — vì hai cái đầu thuận tiện cho mọi người tự tay làm trên máy mình, còn kubeadm là cách cài chuẩn upstream mà tài liệu chính thức khuyến nghị.

1. Cài đặt kubectl

kubectl là CLI mọi K8s user cần. Khuyến nghị cài phiên bản chênh tối đa ±1 minor so với cluster (vd. cluster 1.30 thì kubectl 1.29/1.30/1.31 đều OK).

macOS

brew install kubectl
kubectl version --client

Linux

curl -LO "https://dl.k8s.io/release/$(curl -L -s https://dl.k8s.io/release/stable.txt)/bin/linux/amd64/kubectl"
chmod +x kubectl
sudo mv kubectl /usr/local/bin/
kubectl version --client

Windows

# PowerShell (winget)
winget install -e --id Kubernetes.kubectl

# Hoặc chocolatey
choco install kubernetes-cli

Bật autocomplete (rất nên)

# bash
echo 'source <(kubectl completion bash)' >> ~/.bashrc
echo 'alias k=kubectl' >> ~/.bashrc
echo 'complete -F __start_kubectl k' >> ~/.bashrc

# zsh
echo 'source <(kubectl completion zsh)' >> ~/.zshrc
echo 'alias k=kubectl' >> ~/.zshrc

2. Local cluster với minikube

minikube chạy một cluster K8s đơn-node (hoặc multi-node giả lập) trong VM hoặc container. Phù hợp khi bạn muốn trải nghiệm gần với production nhất (có dashboard, addon, LoadBalancer giả lập…).

2.1 Cài đặt

# macOS
brew install minikube

# Linux (amd64)
curl -LO https://storage.googleapis.com/minikube/releases/latest/minikube-linux-amd64
sudo install minikube-linux-amd64 /usr/local/bin/minikube

# Windows
winget install minikube

2.2 Khởi tạo cluster

# Driver tốt nhất hiện nay: docker (cần Docker Desktop hoặc Docker Engine)
minikube start --driver=docker --cpus=4 --memory=8g --kubernetes-version=v1.31.0

# Multi-node giả lập
minikube start --nodes=3 --driver=docker

# Pin K8s version cụ thể
minikube start --kubernetes-version=v1.30.5

Sau khi start xong:

kubectl get nodes
# NAME       STATUS   ROLES           AGE   VERSION
# minikube   Ready    control-plane   60s   v1.31.0

2.3 Các lệnh hay dùng

minikube status            # Xem trạng thái cluster
minikube ssh               # SSH vào node
minikube dashboard         # Mở K8s dashboard
minikube addons list       # Liệt kê addon (metrics-server, ingress, …)
minikube addons enable ingress
minikube addons enable metrics-server
minikube tunnel            # Giả lập LoadBalancer (cần sudo)
minikube stop              # Dừng cluster, giữ data
minikube delete            # Xoá hẳn cluster

3. Local cluster với kind

kind = Kubernetes IN Docker. Mỗi node là một Docker container, control plane và worker đều là container. Cực kỳ nhanh, thường được dùng cho CI và development.

3.1 Cài đặt

# macOS
brew install kind

# Linux
curl -Lo ./kind https://kind.sigs.k8s.io/dl/v0.24.0/kind-linux-amd64
chmod +x kind
sudo mv kind /usr/local/bin/

# Windows
choco install kind

3.2 Single-node cluster

kind create cluster --name dev
kubectl cluster-info --context kind-dev

3.3 Multi-node cluster với config

Tạo file kind-config.yaml:

kind: Cluster
apiVersion: kind.x-k8s.io/v1alpha4
nodes:
  - role: control-plane
    extraPortMappings:
      - containerPort: 80
        hostPort: 80
      - containerPort: 443
        hostPort: 443
  - role: worker
  - role: worker

kind create cluster --name multi --config kind-config.yaml
kubectl get nodes
# NAME                  STATUS   ROLES           AGE   VERSION
# multi-control-plane   Ready    control-plane   2m    v1.31.0
# multi-worker          Ready    <none>          2m    v1.31.0
# multi-worker2         Ready    <none>          2m    v1.31.0

3.4 Load image local vào kind

Vì các node là container, image bạn build trên máy chưa auto có trong cluster. Đây là gotcha lớn nhất với kind:

# Build image
docker build -t myapp:dev .

# Push vào tất cả node kind
kind load docker-image myapp:dev --name dev

4. Production cluster với kubeadm

kubeadm là công cụ chính thức của K8s để bootstrap cluster theo best practice. Nó không lo phần OS provisioning, không lo CNI, không lo monitoring — chỉ lo dựng cụm an toàn.

4.1 Yêu cầu trên mọi node

Linux (Ubuntu 22.04 / 24.04, Debian 12, RHEL/Rocky 9 đều ổn).
Mỗi node ≥ 2 CPU, ≥ 2GB RAM (control plane khuyến nghị 2 CPU + 4GB).
Đồng bộ thời gian (chrony hoặc systemd-timesyncd).
MAC/UUID khác nhau giữa các node.
Mạng phẳng, các node ping được nhau.
Disable swap hoặc cấu hình kubelet để chấp nhận swap (1.28+).
Mở các port theo tài liệu chính thức (xem mục 4.4).

4.2 Chuẩn bị OS

Disable swap:

sudo swapoff -a
sudo sed -i '/ swap / s/^/#/' /etc/fstab

Load module kernel và sysctl cho networking:

cat <<EOF | sudo tee /etc/modules-load.d/k8s.conf
overlay
br_netfilter
EOF

sudo modprobe overlay
sudo modprobe br_netfilter

cat <<EOF | sudo tee /etc/sysctl.d/k8s.conf
net.bridge.bridge-nf-call-iptables  = 1
net.bridge.bridge-nf-call-ip6tables = 1
net.ipv4.ip_forward                 = 1
EOF

sudo sysctl --system

4.3 Cài container runtime (containerd)

# Ubuntu / Debian
sudo apt-get update
sudo apt-get install -y containerd
sudo mkdir -p /etc/containerd
containerd config default | sudo tee /etc/containerd/config.toml

# Bật SystemdCgroup
sudo sed -i 's/SystemdCgroup = false/SystemdCgroup = true/' /etc/containerd/config.toml
sudo systemctl restart containerd
sudo systemctl enable containerd

Lưu ý: cgroup driver phải khớp giữa kubelet và containerd. Cả hai phải là systemd trên hệ thống dùng systemd. Đây là lỗi install lần đầu hay gặp nhất.

4.4 Cài kubeadm, kubelet, kubectl

# Ubuntu / Debian — repo chính thức (lưu ý URL theo version)
sudo apt-get install -y apt-transport-https ca-certificates curl gpg
curl -fsSL https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/v1.31/deb/Release.key \
  | sudo gpg --dearmor -o /etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg
echo 'deb [signed-by=/etc/apt/keyrings/kubernetes-apt-keyring.gpg] https://pkgs.k8s.io/core:/stable:/v1.31/deb/ /' \
  | sudo tee /etc/apt/sources.list.d/kubernetes.list

sudo apt-get update
sudo apt-get install -y kubelet kubeadm kubectl
sudo apt-mark hold kubelet kubeadm kubectl  # pin version, không tự upgrade

4.5 Port phải mở

Node	Port	Mục đích
Control plane	6443/tcp	kube-apiserver
Control plane	2379-2380/tcp	etcd
Control plane	10250/tcp	kubelet API
Control plane	10257/tcp	kube-controller-manager
Control plane	10259/tcp	kube-scheduler
Worker	10250/tcp	kubelet API
Worker	10256/tcp	kube-proxy
Worker	30000-32767/tcp	NodePort Services

4.6 Init control plane

sudo kubeadm init \
  --pod-network-cidr=10.244.0.0/16 \
  --apiserver-advertise-address=<IP_PRIVATE_OF_CONTROL_PLANE>

Sau khi xong, kubeadm in ra:

Your Kubernetes control-plane has initialized successfully!

To start using your cluster, you need to run the following as a regular user:

  mkdir -p $HOME/.kube
  sudo cp -i /etc/kubernetes/admin.conf $HOME/.kube/config
  sudo chown $(id -u):$(id -g) $HOME/.kube/config

Then you can join any number of worker nodes by running the following on each as root:

kubeadm join 10.0.0.10:6443 --token abcdef.0123456789abcdef \
        --discovery-token-ca-cert-hash sha256:...

Lưu lại lệnh kubeadm join — bạn sẽ paste lên worker. Nếu lỡ quên, sinh lại:

kubeadm token create --print-join-command

4.7 Cài CNI plugin

Cluster vừa init chưa có Pod network, mọi pod sẽ ở trạng thái Pending. Bạn phải cài một CNI plugin. Phổ biến:

Cilium — eBPF-based, performance cao, có thể thay kube-proxy. Khuyến nghị cho production hiện đại.
Calico — production-tested, hỗ trợ NetworkPolicy tốt, dễ debug.
Flannel — đơn giản, nhẹ, không có NetworkPolicy (cần Calico-as-policy đi kèm).

Ví dụ với Cilium qua CLI:

# Cài cilium CLI
CILIUM_CLI_VERSION=$(curl -s https://raw.githubusercontent.com/cilium/cilium-cli/main/stable.txt)
curl -L --remote-name-all https://github.com/cilium/cilium-cli/releases/download/$CILIUM_CLI_VERSION/cilium-linux-amd64.tar.gz
sudo tar xzvfC cilium-linux-amd64.tar.gz /usr/local/bin

# Install Cilium vào cluster
cilium install --version 1.16.0
cilium status --wait

4.8 Join worker

Trên mỗi worker đã chuẩn bị xong (containerd, kubeadm, kubelet):

sudo kubeadm join 10.0.0.10:6443 --token abcdef.0123456789abcdef \
  --discovery-token-ca-cert-hash sha256:...

Trên control plane:

kubectl get nodes
# NAME      STATUS   ROLES           AGE   VERSION
# cp-01     Ready    control-plane   5m    v1.31.0
# worker-1  Ready    <none>          1m    v1.31.0
# worker-2  Ready    <none>          30s   v1.31.0

4.9 HA control plane (3 master)

Production thật cần ≥ 3 control plane node để etcd có quorum. Sơ đồ:

         ┌──────────────┐
         │ LoadBalancer │ (HAProxy / kube-vip / cloud LB)
         │  VIP :6443   │
         └──────┬───────┘
                │
     ┌──────────┼──────────┐
     ▼          ▼          ▼
  ┌─────┐    ┌─────┐    ┌─────┐
  │ CP1 │    │ CP2 │    │ CP3 │
  └─────┘    └─────┘    └─────┘
     └──────────┴──────────┘
         worker pool

Khởi đầu giống bình thường nhưng thêm --control-plane-endpoint:

sudo kubeadm init \
  --control-plane-endpoint="k8s-api.example.com:6443" \
  --upload-certs \
  --pod-network-cidr=10.244.0.0/16

Join thêm control plane node:

sudo kubeadm join k8s-api.example.com:6443 \
  --token ... \
  --discovery-token-ca-cert-hash sha256:... \
  --control-plane \
  --certificate-key <KEY>

5. kubeconfig — cách kubectl biết kết nối cluster nào

Mặc định kubectl đọc file ~/.kube/config. Nội dung gồm 3 phần:

apiVersion: v1
kind: Config
clusters:                       # các cluster có thể kết nối
- name: prod
  cluster:
    server: https://k8s-api.example.com:6443
    certificate-authority-data: LS0tLS1CRUd...
users:                          # credentials
- name: alex
  user:
    client-certificate-data: LS0tLS1...
    client-key-data: LS0tLS1...
contexts:                       # cluster + user + namespace = context
- name: prod-admin
  context:
    cluster: prod
    user: alex
    namespace: default
current-context: prod-admin

Các lệnh quan trọng:

kubectl config get-contexts                  # list contexts
kubectl config current-context               # context hiện tại
kubectl config use-context prod-admin        # đổi context
kubectl config set-context --current --namespace=team-a  # đổi namespace default

# Merge nhiều file kubeconfig
KUBECONFIG=~/.kube/config:~/.kube/staging:~/.kube/prod kubectl get nodes

Hai công cụ rất hữu ích nên cài thêm:

kubectx — đổi context nhanh: kubectx prod
kubens — đổi namespace: kubens team-a

brew install kubectx

6. Verify cluster hoạt động

Sau khi cluster lên, chạy bộ kiểm tra cơ bản:

# Mọi node Ready?
kubectl get nodes -o wide

# Toàn bộ pod hệ thống Running?
kubectl get pods -n kube-system

# CoreDNS chạy ổn?
kubectl get pods -n kube-system -l k8s-app=kube-dns

# Tạo Deployment test
kubectl create deployment hello --image=nginx:1.27
kubectl expose deployment hello --port=80 --type=ClusterIP
kubectl get pods,svc -o wide

# Test DNS từ trong cluster
kubectl run -it --rm debug --image=busybox:1.36 --restart=Never -- nslookup hello

# Test connectivity
kubectl run -it --rm debug --image=curlimages/curl --restart=Never -- curl hello

# Dọn dẹp
kubectl delete svc hello
kubectl delete deploy hello

7. Cài metrics-server (gần như bắt buộc)

Không có metrics-server thì kubectl top và HPA không hoạt động.

kubectl apply -f https://github.com/kubernetes-sigs/metrics-server/releases/latest/download/components.yaml

Với cluster local hoặc kubeadm self-signed, thường phải patch thêm --kubelet-insecure-tls:

kubectl -n kube-system patch deployment metrics-server --type='json' \
  -p='[{"op":"add","path":"/spec/template/spec/containers/0/args/-","value":"--kubelet-insecure-tls"}]'

kubectl top nodes
kubectl top pods -A

8. Lựa chọn distribution thay thế

Ngoài kubeadm còn nhiều distribution gọn nhẹ, mỗi cái có thế mạnh riêng:

Distro	Đặc điểm	Khi nên dùng
k3s	Single binary, gọn, SQLite mặc định	Edge, IoT, lab, ARM
RKE2	k3s thân thiện FIPS, security default tốt	On-prem regulated
Talos Linux	OS read-only thuần K8s, không SSH	Immutable infrastructure
k0s	Mirantis, single binary giống k3s	On-prem nhỏ
kubespray	Ansible scripts dùng kubeadm	Tự động hoá cluster lớn on-prem

9. Managed cloud — vẫn cần kubectl & kubeconfig

Khi dùng EKS/GKE/AKS, bạn không phải cài control plane, chỉ cần lấy kubeconfig:

# EKS
aws eks update-kubeconfig --name my-cluster --region us-east-1

# GKE
gcloud container clusters get-credentials my-cluster --zone us-central1-a

# AKS
az aks get-credentials --resource-group my-rg --name my-cluster

Sau đó kubectl get nodes như bình thường.

10. Những lỗi cài đặt thường gặp

kubelet không start. Thường do cgroup driver không khớp containerd. Check journalctl -u kubelet -f, đảm bảo cả hai dùng systemd.

CoreDNS pod ở trạng thái Pending. Bạn chưa cài CNI. Áp dụng Cilium/Calico/Flannel.

Pod ở trạng thái CrashLoopBackOff với CNI Cilium. Thường do kernel quá cũ, hoặc thiếu BPF filesystem. Yêu cầu kernel ≥ 5.4 cho hầu hết feature.

Worker join thất bại với x509: certificate has expired. Token mặc định chỉ sống 24h, sinh lại bằng kubeadm token create --print-join-command.

kubectl báo connection refused. Kiểm tra ~/.kube/config trỏ đúng cluster đang chạy, và port 6443 mở trên control plane.

Pod kẹt Pending với lý do 0/3 nodes are available: 3 node(s) had untolerated taint. Control plane mặc định có taint node-role.kubernetes.io/control-plane:NoSchedule. Cluster đa node thì không sao. Cluster 1 node muốn chạy workload trên control plane, gỡ taint:

kubectl taint nodes --all node-role.kubernetes.io/control-plane-

11. Tóm tắt

Học K8s: bắt đầu với minikube hoặc kind — 1 lệnh là có cluster.
Production self-managed: kubeadm + CNI (Cilium/Calico) + HA control plane qua LoadBalancer.
Production managed: EKS/GKE/AKS — đỡ vận hành control plane.
kubectl + kubeconfig là cách bạn nói chuyện với mọi cluster.
Sau khi cluster lên, cài metrics-server, set autocomplete, set alias k=kubectl.

Trong Phần 3, ta sẽ deploy workload thực sự đầu tiên: từ Pod, ReplicaSet đến Deployment, StatefulSet, DaemonSet, Job và CronJob.

← Phần 1 | Phần 3: Workloads — Pod, Deployment, StatefulSet… →

Mở đầu

1. Cài đặt kubectl

macOS

Linux

Windows

Bật autocomplete (rất nên)

2. Local cluster với minikube

2.1 Cài đặt

2.2 Khởi tạo cluster

2.3 Các lệnh hay dùng

3. Local cluster với kind

3.1 Cài đặt

3.2 Single-node cluster

3.3 Multi-node cluster với config

3.4 Load image local vào kind

4. Production cluster với kubeadm

4.1 Yêu cầu trên mọi node

4.2 Chuẩn bị OS

4.3 Cài container runtime (containerd)

4.4 Cài kubeadm, kubelet, kubectl

4.5 Port phải mở

4.6 Init control plane

4.7 Cài CNI plugin

4.8 Join worker

4.9 HA control plane (3 master)

5. kubeconfig — cách kubectl biết kết nối cluster nào

6. Verify cluster hoạt động

7. Cài metrics-server (gần như bắt buộc)

8. Lựa chọn distribution thay thế

9. Managed cloud — vẫn cần kubectl & kubeconfig

10. Những lỗi cài đặt thường gặp

11. Tóm tắt

Bài viết liên quan

Phần 13 — Cluster API, FinOps và AI/ML workloads trên Kubernetes

Phần 12 — Multi-tenancy và Multi-cluster: chia sẻ K8s an toàn ở quy mô

Phần 11 — Service Mesh: Istio, Linkerd và Cilium Service Mesh

Ý kiến

Bài viết liên quan

Phần 13 — Cluster API, FinOps và AI/ML workloads trên Kubernetes

Phần 12 — Multi-tenancy và Multi-cluster: chia sẻ K8s an toàn ở quy mô

Phần 11 — Service Mesh: Istio, Linkerd và Cilium Service Mesh

Mở đầu

1. Cài đặt kubectl

macOS

Linux

Windows

Bật autocomplete (rất nên)

2. Local cluster với minikube

2.1 Cài đặt

2.2 Khởi tạo cluster

2.3 Các lệnh hay dùng

3. Local cluster với kind

3.1 Cài đặt

3.2 Single-node cluster

3.3 Multi-node cluster với config

3.4 Load image local vào kind

4. Production cluster với kubeadm

4.1 Yêu cầu trên mọi node

4.2 Chuẩn bị OS

4.3 Cài container runtime (containerd)

4.4 Cài kubeadm, kubelet, kubectl

4.5 Port phải mở

4.6 Init control plane

4.7 Cài CNI plugin

4.8 Join worker

4.9 HA control plane (3 master)

5. kubeconfig — cách kubectl biết kết nối cluster nào

6. Verify cluster hoạt động

7. Cài metrics-server (gần như bắt buộc)

8. Lựa chọn distribution thay thế

9. Managed cloud — vẫn cần kubectl & kubeconfig

10. Những lỗi cài đặt thường gặp

11. Tóm tắt