Mengenal Apa Itu Kubernetes, Cara Kerja, dan Keunggulannya

Software House -Dalam dunia teknologi yang terus berkembang, pengelolaan aplikasi menjadi semakin kompleks, terutama ketika perusahaan mulai mengadopsi teknologi cloud computing dan arsitektur microservices. Salah satu teknologi yang banyak digunakan untuk membantu mengatasi tantangan tersebut adalah Kubernetes.

Kubernetes memungkinkan perusahaan mengelola aplikasi berbasis container secara lebih otomatis, terstruktur, dan efisien. Teknologi ini juga mendukung peningkatan kapasitas aplikasi, distribusi beban kerja, serta pemulihan layanan ketika terjadi gangguan.

Lantas, apa itu Kubernetes, bagaimana cara kerjanya, dan apa saja keunggulannya? Simak penjelasan lengkapnya berikut ini.

Apa Itu Kubernetes?

Kubernetes adalah platform open-source yang digunakan untuk mengotomatiskan deployment, pengelolaan, dan penskalaan aplikasi berbasis container. Kubernetes juga dikenal sebagai K8s dan menjadi salah satu teknologi penting dalam pengembangan serta pengoperasian aplikasi modern.

Kubernetes awalnya dikembangkan oleh Google berdasarkan pengalamannya dalam menjalankan aplikasi berskala besar. Saat ini, Kubernetes menjadi proyek open-source yang berada di bawah naungan Cloud Native Computing Foundation (CNCF).

Secara sederhana, Kubernetes membantu mengatur banyak container yang berjalan di berbagai server agar dapat bekerja secara terkoordinasi. Dengan demikian, tim IT tidak harus mengelola setiap container secara manual.

Sebagai contoh, sebuah perusahaan e-commerce memiliki aplikasi yang terdiri dari beberapa layanan, seperti katalog produk, pembayaran, dan manajemen pengguna. Kubernetes dapat membantu menjalankan serta mengelola layanan-layanan tersebut sehingga lebih mudah diperbarui dan disesuaikan kapasitasnya dengan kebutuhan.

Teknologi ini dapat digunakan pada berbagai lingkungan infrastruktur, mulai dari server lokal (on-premises), private cloud, public cloud, hingga hybrid cloud.

Fungsi Kubernetes

Setelah memahami apa itu Kubernetes, penting untuk mengetahui berbagai fungsi yang ditawarkan teknologi ini. Kubernetes tidak hanya digunakan untuk menjalankan container, tetapi juga membantu mengelola siklus operasional aplikasi.

Berikut beberapa fungsi utama Kubernetes.

1. Mengotomatiskan Deployment Aplikasi

Salah satu fungsi Kubernetes adalah membantu proses deployment aplikasi secara otomatis.

Melalui konfigurasi yang telah ditentukan, Kubernetes dapat menjalankan aplikasi dalam container tanpa mengharuskan administrator mengatur setiap container secara manual.

Kemampuan ini mempermudah tim developer dan DevOps ketika merilis aplikasi atau melakukan pembaruan secara berkala.

2. Mengatur Skalabilitas Aplikasi

Kubernetes memungkinkan jumlah replika aplikasi ditambah atau dikurangi sesuai kebutuhan.

Ketika trafik pengguna meningkat, Kubernetes dapat menjalankan lebih banyak replika aplikasi untuk membantu menangani permintaan. Sebaliknya, jumlah replika dapat dikurangi ketika kebutuhan menurun.

Proses penskalaan tersebut dapat dilakukan secara manual maupun otomatis melalui konfigurasi autoscaling dan dukungan metrik yang sesuai.

3. Mendistribusikan Trafik Aplikasi

Kubernetes menyediakan mekanisme Service untuk membantu mengarahkan trafik ke sejumlah Pod yang menjalankan aplikasi.

Dengan distribusi trafik yang tepat, permintaan pengguna dapat dilayani oleh beberapa replika aplikasi tanpa harus mengandalkan satu instance saja.

Fungsi ini sangat bermanfaat bagi aplikasi yang membutuhkan tingkat ketersediaan tinggi.

4. Memulihkan Aplikasi Secara Otomatis

Kubernetes memiliki kemampuan self-healing, yaitu mekanisme untuk membantu menjaga aplikasi tetap berjalan sesuai konfigurasi yang diinginkan.

Jika container mengalami kegagalan, Kubernetes dapat menjalankannya kembali. Apabila sebuah Pod gagal dan dikelola oleh controller seperti Deployment, Kubernetes dapat membuat Pod pengganti.

Kemampuan ini membantu mengurangi gangguan layanan, meskipun tidak menjamin seluruh jenis kegagalan aplikasi dapat diperbaiki secara otomatis.

5. Mengelola Konfigurasi Aplikasi

Kubernetes menyediakan objek seperti ConfigMap dan Secret untuk membantu memisahkan konfigurasi dari kode aplikasi.

ConfigMap digunakan untuk menyimpan data konfigurasi yang tidak bersifat rahasia, sedangkan Secret dirancang untuk menyimpan informasi sensitif, seperti password, token, atau kredensial.

Namun, penggunaan Secret tetap perlu didukung pengaturan akses dan perlindungan data yang tepat agar informasi sensitif tetap aman.

Baca juga: Apa Itu Docker? Pengertian, Fungsi, Cara Kerja, dan Manfaatnya

Bagaimana Cara Kerja Kubernetes?

Cara kerja Kubernetes didasarkan pada pengelolaan sekumpulan mesin yang disebut cluster. Dalam cluster tersebut, Kubernetes mengatur penempatan, eksekusi, pemantauan, dan pengelolaan aplikasi berbasis container.

Secara umum, arsitektur Kubernetes terdiri dari dua bagian utama, yaitu Control Plane dan Worker Node.

1. Control Plane Mengelola Cluster

Control Plane merupakan bagian Kubernetes yang bertanggung jawab mengatur kondisi keseluruhan cluster.

Komponen ini menangani berbagai proses penting, mulai dari menerima permintaan konfigurasi, menentukan penempatan Pod, hingga memastikan jumlah replika aplikasi sesuai dengan kondisi yang telah ditentukan.

Beberapa komponen utama Control Plane meliputi:

• API Server: Menjadi titik komunikasi utama untuk mengakses dan mengelola Kubernetes melalui API.
• Scheduler: Menentukan node yang paling sesuai untuk menjalankan Pod berdasarkan kebutuhan sumber daya dan aturan penjadwalan.
• Controller Manager: Menjalankan berbagai controller untuk memastikan kondisi cluster sesuai dengan konfigurasi yang diinginkan.
• etcd: Menyimpan data konfigurasi dan status cluster dalam penyimpanan key-value.

Komponen-komponen tersebut bekerja sama untuk mengelola aplikasi secara terpusat melalui Kubernetes API.

2. Worker Node Menjalankan Aplikasi

Worker Node merupakan mesin fisik atau virtual yang digunakan untuk menjalankan beban kerja aplikasi.

Setiap worker node memiliki komponen yang mendukung operasional container, seperti:

• Kubelet: Memastikan Pod dan container yang ditugaskan ke node dapat berjalan sesuai spesifikasinya.
• Container Runtime: Menjalankan container, misalnya menggunakan containerd atau CRI-O.
• Kube-proxy atau implementasi jaringan pengganti: Membantu menyediakan mekanisme jaringan yang dibutuhkan untuk komunikasi Service.

Dengan pembagian tersebut, Control Plane berfokus pada pengelolaan cluster, sedangkan Worker Node menjalankan aplikasi.

3. Kubernetes Menjalankan Aplikasi dalam Pod

Dalam Kubernetes, unit terkecil yang dapat dibuat dan dikelola adalah Pod.

Pod merupakan unit yang berisi satu atau lebih container yang berbagi sumber daya tertentu, seperti jaringan dan penyimpanan yang dikonfigurasi bersama.

Ketika aplikasi akan dijalankan, Kubernetes menempatkan Pod pada worker node yang memiliki kapasitas dan memenuhi persyaratan penjadwalan.

4. Kubernetes Memantau Kondisi Aplikasi

Setelah Pod berjalan, Kubernetes terus memantau kondisi cluster dan berupaya mempertahankan kondisi yang diinginkan.

Misalnya, administrator menetapkan agar sebuah aplikasi selalu memiliki tiga replika Pod. Jika salah satu Pod mengalami kegagalan, controller Kubernetes akan berupaya membuat pengganti agar jumlah replika kembali sesuai konfigurasi.

Mekanisme ini menjadi salah satu alasan Kubernetes banyak digunakan untuk mengelola aplikasi dengan kebutuhan ketersediaan tinggi.

5. Kubernetes Melakukan Scaling Sesuai Kebutuhan

Ketika aplikasi mengalami peningkatan beban, Kubernetes dapat menambah jumlah replika Pod melalui mekanisme autoscaling.

Salah satu fitur yang digunakan adalah Horizontal Pod Autoscaler (HPA), yang dapat menyesuaikan jumlah replika berdasarkan metrik tertentu, seperti penggunaan CPU atau metrik aplikasi lainnya.

Namun, penskalaan otomatis membutuhkan konfigurasi serta ketersediaan sumber daya yang memadai agar berjalan secara efektif.

Keunggulan Kubernetes

Kubernetes menawarkan berbagai keunggulan yang membuatnya banyak digunakan dalam pengelolaan infrastruktur aplikasi modern.

Berikut beberapa keunggulan Kubernetes yang perlu diketahui.

1. Skalabilitas yang Fleksibel

Salah satu keunggulan utama Kubernetes adalah kemampuannya membantu meningkatkan atau mengurangi kapasitas aplikasi sesuai kebutuhan.

Perusahaan dapat menyesuaikan jumlah replika aplikasi ketika terjadi perubahan trafik tanpa perlu mengatur seluruh container secara manual.

Kemampuan ini bermanfaat terutama bagi bisnis digital yang memiliki jumlah pengguna dinamis.

2. Mendukung High Availability

Kubernetes membantu meningkatkan ketersediaan aplikasi melalui distribusi replika, pemantauan kondisi Pod, dan mekanisme pemulihan otomatis.

Dengan konfigurasi infrastruktur yang tepat, aplikasi dapat tetap melayani pengguna meskipun sebagian komponen mengalami gangguan.

Namun, penerapan high availability tetap membutuhkan desain cluster, jaringan, dan penyimpanan yang memadai.

3. Mempermudah Pengelolaan Container

Mengelola banyak container secara manual dapat menjadi tantangan, terutama ketika aplikasi memiliki banyak layanan yang saling terhubung.

Kubernetes menyediakan sistem orkestrasi untuk mengatur deployment, penjadwalan, komunikasi jaringan, dan siklus hidup container.

Dengan demikian, proses operasional aplikasi menjadi lebih terstruktur dan mudah dikelola.

4. Mendukung Berbagai Infrastruktur Cloud

Kubernetes dapat dijalankan pada berbagai lingkungan infrastruktur, termasuk on-premises, public cloud, private cloud, dan hybrid cloud.

Fleksibilitas ini memberikan lebih banyak pilihan bagi perusahaan dalam menentukan lokasi dan model deployment aplikasi.

Selain itu, penggunaan Kubernetes dapat membantu mengurangi ketergantungan pada mekanisme deployment yang hanya tersedia pada satu penyedia cloud, meskipun kompatibilitas tetap bergantung pada integrasi dan layanan yang digunakan.

5. Mempermudah Pembaruan Aplikasi

Kubernetes mendukung mekanisme rolling update untuk memperbarui aplikasi secara bertahap.

Melalui mekanisme ini, Pod dengan versi aplikasi lama dapat digantikan dengan versi baru secara terkontrol.

Apabila terjadi masalah pada pembaruan, Kubernetes juga menyediakan kemampuan rollback melalui objek seperti Deployment.

Fitur ini membantu meminimalkan risiko gangguan layanan selama proses pembaruan, selama aplikasi dan strategi deployment dikonfigurasi dengan benar.

6. Mendukung Arsitektur Microservices

Kubernetes sangat relevan untuk aplikasi yang menggunakan arsitektur microservices, yaitu pendekatan pengembangan dengan membagi aplikasi menjadi beberapa layanan yang memiliki tanggung jawab berbeda.

Setiap layanan dapat dijalankan dalam container dan dikelola secara terpisah sesuai kebutuhan.

Hal ini mempermudah pengembangan, deployment, serta penskalaan masing-masing layanan tanpa harus memperbarui keseluruhan aplikasi.

7. Mendukung Efisiensi Penggunaan Infrastruktur

Kubernetes dapat membantu mengoptimalkan penggunaan sumber daya melalui pengaturan kebutuhan CPU dan memori setiap workload.

Scheduler Kubernetes mempertimbangkan kebutuhan dan kapasitas sumber daya ketika menentukan penempatan Pod.

Dengan konfigurasi yang sesuai, perusahaan dapat memanfaatkan infrastruktur secara lebih efisien. Meski demikian, Kubernetes tidak secara otomatis menjamin penghematan biaya karena tetap membutuhkan pengelolaan resource dan kapasitas yang tepat.

Perbedaan Kubernetes dan Docker

Kubernetes dan Docker sering dianggap sebagai teknologi yang memiliki fungsi serupa. Padahal, keduanya memiliki peran yang berbeda dalam ekosistem container.

Docker merupakan platform yang digunakan untuk membangun, mengemas, dan menjalankan aplikasi dalam container. Sementara itu, Kubernetes berfokus pada orkestrasi dan pengelolaan aplikasi berbasis container dalam sebuah cluster.

Berikut perbandingannya:

Aspek	Docker	Kubernetes
Fungsi utama	Membuat dan menjalankan container	Mengorkestrasi aplikasi berbasis container
Fokus penggunaan	Pengembangan dan eksekusi container	Deployment dan pengelolaan workload
Skalabilitas	Memerlukan mekanisme atau tools tambahan untuk orkestrasi	Mendukung pengelolaan replika dan autoscaling
Pengelolaan	Dapat digunakan pada satu host	Dirancang untuk mengelola cluster
Penggunaan	Pengembangan dan operasional container	Pengelolaan aplikasi dalam berbagai skala

Docker dan Kubernetes dapat digunakan dalam satu alur kerja. Sebagai contoh, developer membuat container image menggunakan Docker, kemudian menjalankan image tersebut melalui Kubernetes dengan container runtime yang kompatibel.

Perlu diketahui bahwa Kubernetes modern tidak menggunakan Docker Engine secara langsung sebagai container runtime bawaan melalui dockershim.

Kapan Kubernetes Sebaiknya Digunakan?

Meskipun memiliki banyak keunggulan, Kubernetes tidak selalu menjadi pilihan terbaik untuk setiap aplikasi.

Teknologi ini umumnya cocok digunakan ketika perusahaan memiliki kebutuhan seperti:

1. Aplikasi berskala besar: Menjalankan aplikasi dengan banyak komponen dan kebutuhan sumber daya yang terus berubah.
2. Arsitektur microservices: Mengelola banyak layanan yang dikembangkan dan diperbarui secara terpisah.
3. Kebutuhan high availability: Menjaga ketersediaan layanan melalui replikasi dan mekanisme pemulihan.
4. Deployment berkelanjutan: Mendukung pembaruan aplikasi secara lebih terstruktur.
5. Infrastruktur multi-cloud atau hybrid cloud: Menjalankan workload pada lingkungan infrastruktur yang berbeda dengan pendekatan orkestrasi yang relatif konsisten.

Sebaliknya, aplikasi sederhana dengan jumlah pengguna terbatas mungkin belum membutuhkan Kubernetes. Penggunaannya dapat menambah kompleksitas operasional, terutama bagi organisasi yang belum memiliki tim dengan keahlian pengelolaan cluster.

Karena itu, pemilihan Kubernetes perlu mempertimbangkan kebutuhan aplikasi, skala operasional, biaya, dan kesiapan tim IT.

Kesimpulan

Kubernetes adalah platform orkestrasi container yang membantu mengotomatiskan deployment, pengelolaan, dan penskalaan aplikasi. Teknologi ini berperan penting dalam mendukung operasional aplikasi modern, terutama yang menggunakan arsitektur microservices dan infrastruktur cloud.

Melalui kemampuan seperti self-healing, autoscaling, load balancing, serta pengelolaan container yang terstruktur, Kubernetes dapat membantu perusahaan meningkatkan fleksibilitas dan keandalan layanan digital.

Meski demikian, implementasi Kubernetes tetap membutuhkan perencanaan arsitektur, konfigurasi keamanan, pemantauan, dan sumber daya yang sesuai agar dapat berjalan secara optimal.

Bagi perusahaan yang ingin mengembangkan aplikasi modern dengan infrastruktur yang skalabel dan andal, menggunakan jasa pembuatan aplikasi profesional dapat menjadi solusi yang tepat. Dengan dukungan tim pengembang berpengalaman, perusahaan dapat membangun aplikasi yang sesuai kebutuhan bisnis sekaligus mengintegrasikan teknologi seperti Kubernetes untuk mendukung pengelolaan dan pengembangan aplikasi jangka panjang.

Dengan memahami apa itu Kubernetes, cara kerja, fungsi, dan keunggulannya, perusahaan dapat menentukan strategi teknologi yang tepat untuk meningkatkan efisiensi operasional serta mendukung pertumbuhan bisnis digital.

FAQ Seputar Kubernetes

Apa itu Kubernetes secara sederhana?

Kubernetes adalah platform open-source yang digunakan untuk mengelola dan mengotomatiskan aplikasi berbasis container. Teknologi ini membantu menjalankan, memantau, memperbarui, dan menyesuaikan kapasitas aplikasi dalam sebuah cluster.

Apa fungsi utama Kubernetes?

Fungsi utama Kubernetes adalah mengorkestrasi container, mengelola deployment, mengatur skalabilitas aplikasi, menyediakan mekanisme distribusi trafik, dan membantu pemulihan workload ketika terjadi kegagalan.

Apakah Kubernetes sama dengan Docker?

Tidak. Docker digunakan untuk membangun dan menjalankan container, sedangkan Kubernetes digunakan untuk mengelola serta mengorkestrasi aplikasi berbasis container, terutama dalam lingkungan cluster.

Apakah Kubernetes hanya digunakan pada cloud?

Tidak. Kubernetes dapat dijalankan pada server fisik, virtual machine, infrastruktur on-premises, maupun berbagai lingkungan cloud.

Apakah Kubernetes cocok untuk pemula?

Kubernetes dapat dipelajari oleh pemula, terutama yang telah memahami dasar Linux, container, jaringan, dan deployment aplikasi. Untuk tahap awal, pengguna dapat mencoba lingkungan pembelajaran seperti Minikube atau kind sebelum mengelola cluster produksi.