Mengetahui Apa Itu Kubernetes, Cara Kerja, dan Keunggulannya

Kubernetes adalah platform open source untuk mengatur workload aplikasi di dalam kontainer secara otomatis. Kontainer ini seperti kotak virtual yang berisi kode program beserta semua yang dibutuhkan agar aplikasi dapat berjalan.

Kubernetes memiliki banyak komponen dan fitur yang kompleks, karena itulah beberapa orang menganggap jika platform ini sulit dipelajari. Padahal, mempelajari Kubernetes sangatlah penting terutama bagi developer, sebab platform ini tidak hanya membantu kamu dalam pengelolaan aplikasi, tetapi juga membuka peluang terhadap teknologi cloud native modern.

Nah, pada artikel ini, kamu akan mempelajari dasar-dasar Kubernetes mulai dari komponen, cara kerjanya, manfaat, hingga keunggulannya. Yuk, simak terus sampai akhir ya!

Apa Itu Kubernetes?

Kubernetes adalah platform open source yang berfungsi untuk mengelola dan mengatur aplikasi yang berjalan di dalam kontainer. Kubernetes dibuat untuk mengotomatisasi pengelolaan aplikasi yang dikontainerisasi, seperti penjadwalan aplikasi, load balancing server, dan peningkatan kapasitas kontainer secara otomatis. Dengan demikian, Kubernetes memudahkan proses pengembangan dan penskalaan aplikasi modern, terutama dalam arsitektur microservices.

Berbicara mengenai penjadwalan dalam Kubernetes, unit terkecil yang dapat dijadwalkan adalah pod. Sebuah pod dapat berisi satu atau lebih kontainer yang saling berbagi sumber daya seperti penyimpanan dan jaringan. Pod menjamin bahwa kontainer-kontainer yang terkait akan selalu dijalankan bersama-sama pada node yang sama.

Awalnya, Kubernetes dikembangkan oleh Google pada tahun 2014 berdasarkan pengalaman mereka dalam menjalankan workload berskala besar menggunakan sistem Borg. Saat ini, Kubernetes dikelola oleh Cloud Native Computing Foundation (CNCF) sebagai platform manajemen kontainer yang populer dan telah memiliki berbagai fitur unggulan.

Salah satu fitur penting dalam Kubernetes adalah PVC (Persistent Volume Claim), yakni permintaan untuk penyimpanan yang dikelola secara terpusat. Dengan menggunakan PVC, aplikasi yang berjalan dalam kontainer dapat dengan mudah mengakses dan menyimpan data secara persisten, bahkan saat kontainer dimatikan atau dipindahkan.

Komponen Kubernetes

Kubernetes terdiri dari beberapa komponen yang bekerja untuk menyediakan melakukan deployment dan pengelolaan aplikasi terkontainer. Berikut di antaranya.

Cluster

Cluster Kubernetes adalah sekumpulan node (baik master node maupun worker node) yang bekerja bersama untuk menjalankan dan mengelola aplikasi terkontainer secara terdistribusi. Cluster Kubernetes memungkinkan sumber daya komputasi dan penyimpanan untuk digabungkan dari beberapa node, sehingga aplikasi dapat dijalankan secara efisien dan tahan terhadap kegagalan.

Master node

Master node adalah pusat dari arsitektur Kubernetes, yang bertanggung jawab untuk manajemen global dari cluster. Master node melakukan beberapa fungsi seperti seperti penjadwalan aplikasi, mendeteksi dan merespons peristiwa cluster (seperti memulai pod baru ketika replika pada deployment tidak terpenuhi).

Dalam master node terdapat control plane yang merupakan kumpulan proses yang mengontrol node Kubernetes. Di sinilah semua penugasan tugas berasal. Beberapa komponen utama di control plane sebagai berikut.

• API Server: Komponen utama yang berfungsi sebagai front-end untuk control plane Kubernetes. Ini adalah satu-satunya komponen Kubernetes yang terhubung dengan penyimpanan data cluster.
• Scheduler: Mengawasi pod baru yang dibuat tanpa node yang ditugaskan dan memilih node untuk menjalankannya.
• Controller Manager: Komponen ini menjalankan proses controller, yang merupakan thread latar belakang yang menangani tugas rutin di cluster.
• etcd: komponen penyimpanan yang digunakan Kubernetes untuk menyimpan semua data konfigurasi dan status dari cluster.

Worker node

Worker node adalah node di mana tempat aplikasi dan workload dijalankan. Setiap worker node berisi layanan yang diperlukan untuk mengelola siklus Pod, yang dikelola oleh control plane di master node. Sebuah cluster Kubernetes biasanya memiliki beberapa worker node untuk distribusi beban kerja dan redundansi.

Di setiap worker node terdapat beberapa komponen penting:

• Kubelet: Agen yang berjalan di setiap node dalam cluster yang memastikan bahwa kontainer berjalan dalam sebuah pod sesuai dengan spesifikasi yang diberikan oleh control plane. 
• Kube-proxy: Komponen jaringan yang bertanggung jawab untuk aturan jaringan dalam cluster dan melakukan forwarding lalu lintas jaringan ke kontainer yang sesuai dalam pod. Kube-proxy memungkinkan Pod di dalam node untuk berkomunikasi dengan Pod di node lain.
• Container runtime: Seperti Docker, containerd, atau CRI-O. container runtime adalah perangkat lunak yang bertanggung jawab untuk menjalankan kontainer berdasarkan spesifikasi dari kubelet, seperti menangani operasi siklus hidup kontainer seperti membuat, menjalankan, dan menghentikan kontainer.
• Docker image: Docker image adalah file yang berisi semua instruksi dan komponen yang diperlukan untuk membuat dan menjalankan sebuah kontainer Docker. Dengan kata lain, image Docker menyediakan “blueprint” untuk membuat kontainer.

Object

Dalam cluster Kubernetes, terdapat berbagai objek yang merepresentasikan status dan kondisi yang ada agar proses eksekusi dapat berjalan. Objek-objek ini digunakan untuk mendeskripsikan keadaan cluster yang diinginkan, dan Kubernetes akan terus berupaya untuk mempertahankan keadaan tersebut.

Berikut adalah beberapa objek penting dalam Kubernetes.

• Pod: unit terkecil yang dapat dijadwalkan dalam Kubernetes. Sebuah pod dapat berisi satu atau lebih kontainer yang saling berbagi sumber daya seperti penyimpanan dan jaringan. Pod dijalankan di dalam node, dan berfungsi untuk men-deploy dan menjalankan kontainer Docker.
• Service: bertindak sebagai pintu gerbang yang meneruskan request ke sekelompok pod tertentu menggunakan IP address. Hal ini memungkinkan pod untuk diakses dari jaringan eksternal, seperti internet. 
• Volume: direktori yang digunakan untuk menyimpan data yang perlu diakses oleh kontainer yang berjalan dalam sebuah pod. Volume terletak di luar kontainer itu sendiri, sehingga data yang disimpan di dalamnya akan tetap tersedia meskipun kontainer dihentikan atau dihapus.
• Namespace: cara untuk memisahkan sumber daya atau lingkungan dalam cluster Kubernetes. Dengan namespace, kamu dapat membagi cluster menjadi beberapa lingkungan virtual yang terpisah, seperti lingkungan pengembangan, staging, dan produksi.

Cara Kerja Kubernetes

Cara kerja Kubernetes dapat dianalogikan seperti orkestra musik. Dalam analogi ini, setiap musisi yang memegang alat musik diibaratkan sebagai kontainer Docker yang berjalan dalam cluster Kubernetes. Dirigen orkestra memiliki partitur lagu sebagai panduan, sama seperti Kubernetes yang memiliki file konfigurasi yang berisi perintah untuk dijalankan di dalam cluster.

Sebagai dirigen, Kubernetes mengatur dan mengoordinasikan seluruh kontainer (musisi) agar bekerja dengan teratur dan terorganisir. Master node bertindak seperti dirigen yang memberikan instruksi, sementara worker node adalah para musisi yang mengeksekusi instruksi tersebut dengan menjalankan kontainer aplikasi.

Pada saat aplikasi baru perlu dijalankan, Master Node akan menjadwalkan kontainer tersebut untuk dieksekusi di salah satu worker node yang tersedia sesuai dengan kebutuhan sumber daya dan batasan yang ditentukan. Selama aplikasi berjalan, Kubernetes terus memantau dan mengelola siklus hidup setiap kontainer, memastikan bahwa aplikasi selalu berjalan dengan baik dan sumber daya dimanfaatkan secara optimal.

Jika terjadi kegagalan pada salah satu kontainer atau node, Kubernetes akan secara otomatis akan memperbaiki dengan memindahkan kontainer ke node lain atau menjalankan ulang kontainer yang gagal.

Manfaat Kubernetes

Kubernetes mampu memberikan sejumlah manfaat, berikut di antaranya:

• Skalabilitas: Kubernetes memungkinkan penambahan atau pengurangan jumlah replika aplikasi yang berjalan di dalamnya secara dinamis, tanpa downtime.
• Ketersediaan tinggi: Kubernetes dirancang untuk memastikan kontainer tetap berjalan di node yang normal.Jika sebuah node mengalami kegagalan atau masalah, Kubernetes akan secara otomatis menjalankan ulang kontainer tersebut di node lain dalam cluster.
• Pemantauan dan logging: Kubernetes menyediakan alat dan mekanisme untuk memantau kesehatan aplikasi, kinerja, dan log. Pengguna dapat menggunakan Kubernetes dashboard atau mengintegrasikan dengan solusi pemantauan pihak ketiga seperti Prometheus dan Grafana.
• Otomatisasi: Fituri otomatisasi meliputi proses deployment aplikasi ke dalam kontainer, memastikan kontainer tetap berjalan setiap saat (uptime), serta fitur otomatisasi lainnya.

Selain itu, Kubernetes sangat membantu dalam proses deployment aplikasi. Kenapa hal itu bisa terjadi? Mari lihat dari perkembangan proses deployment berikut ini:

Deployment secara tradisional hanya menggunakan server fisik, sehingga kamu tidak bisa menentukan batasan resource untuk aplikasi. Ini menyebabkan munculnya permasalahan pada alokasi sumber daya.

Sebagai solusinya, muncullah Virtual Machine (VM). Dengan ini, pemanfaatan resource dan skalabilitas menjadi lebih baik. Aplikasi dapat ditambahkan atau diperbarui dengan mudah serta mengurangi biaya perangkat keras, dsb.

Selanjutnya ada Container. Kontainer mirip dengan VM, tetapi memiliki sifat isolasi yang lebih fleksibel untuk berbagi sistem operasi (OS) antar aplikasi. Dianggap lebih ringan dibanding VM, proses kontainerisasi memungkinkan aplikasi dapat di-deploy dengan mudah, terlepas dari berbagai macam sistem, baik di on-premise, local atau di cloud.

Baca Juga: Perbedaan Virtual Machine dan Container

Keunggulan Kubernetes

Kubernetes dilengkapi dengan berbagai fitur unggulan, berikut ini beberapa keunggulan Kubernetes yang perlu kamu tahu.

1. Service discovery

Kubernetes memiliki fitur service discovery yang memungkinkan kontainer dikenali secara otomatis menggunakan nama DNS atau IP address server itu sendiri. Dengan fitur ini, kamu tidak perlu melacak setiap kontainer secara manual serta memudahkan dalam menemukan dan mengakses layanan yang dibutuhkan oleh aplikasi.

Selain itu, service discovery juga membantu dalam melakukan load balancing dan pengaturan jaringan dalam cluster Kubernetes. 

2. Load balancing

Fitur load balancing berfungsi untuk menyeimbangkan lalu lintas atau beban aplikasi secara merata di antara kontainer-kontainer yang berjalan. Ketika terjadi lonjakan trafik yang besar, Kubernetes dapat membagi beban tersebut sama rata, sehingga tidak ada kontainer yang kewalahan menangani permintaan.

Selain itu ia juga dapat diintegrasikan dengan solusi load balancing eksternal, seperti layanan load balancing dari penyedia cloud atau perangkat load balancer fisik.

3. Orkestrasi ruang penyimpanan

Dengan Kubernetes, kamu dapat melakukan “mounting” pada ruang penyimpanan yang diinginkan, baik itu penyimpanan lokal maupun penyimpanan berbasis cloud. Hal ini membantu aplikasi untuk mengakses dan menyimpan data secara persisten, terlepas dari siklus hidup kontainer itu sendiri.

Kubernetes menyediakan abstraksi penyimpanan yang disebut “Persistent Volume” dan “Persistent Volume Claim”. Persistent volume mewakili sumber daya penyimpanan yang tersedia di cluster, sementara persistent volume claim adalah permintaan untuk menggunakan penyimpanan tersebut. 

4. Rollout dan rollback otomatis

Fitur yang berfungsi melakukan deployment aplikasi menggunakan file YAML, di mana kamu dapat mendeskripsikan terlebih dahulu deployment yang diinginkan. File YAML tersebut dapat digunakan untuk melakukan deployment lain atau mengubah deployment yang sudah berjalan. Jika terjadi kendala pada deployment, kamu dapat melakukan rollback secara otomatis kembali ke versi sebelumnya. 

5. Bin packing otomatis

Fitur bin packing otomatis membantu mengatur kapasitas CPU dan RAM yang spesifik di setiap kontainer. Dengan menentukan limit sumber daya ini, kamu dapat mencegah kontainer untuk saling berebut sumber daya yang ada. Kubernetes akan secara otomatis menjadwalkan kontainer ke node yang memiliki sumber daya yang cukup sesuai dengan permintaan yang ditentukan.

Selain itu, fitur ini juga membantu dalam mengoptimalkan pemanfaatan sumber daya di cluster Kubernetes.

6. Self-Healing

Self-healing merupakan kemampuan dalam memeriksa kesehatan kontainer, merestart kontainer yang error, atau mengganti dan memastikan kontainer yang sudah tidak dapat menanggapi permintaan. Kubernetes tidak akan memberikan trafik ke kontainer sampai benar-benar siap untuk menerima permintaan (ready to serve).

Fitur self-healing ini membantu meningkatkan keandalan dan ketersediaan aplikasi yang dijalankan di dalam Kubernetes. Dengan self-healing, kamu tidak perlu melakukan pemantauan dan intervensi manual secara terus-menerus.

7. Secret and configuration management

Kubernetes menyediakan fitur untuk menyimpan data-data yang bersifat rahasia, seperti password, SSH keys, dan token otentikasi, ke dalam Kubernetes secret. Secret ini dapat digunakan untuk mengamankan informasi sensitif yang diperlukan oleh aplikasi dan dapat dibangun serta diupdate tanpa harus membangun ulang container image dan mengekspos secret di dalam konfigurasi.

Kubernetes vs Docker, Mana yang Lebih Baik?

Kubernetes seringkali dibandingkan dengan Docker. Padahal, kedua platform tersebut berbeda dan tidak saling menggantikan.

Singkatnya, Docker merupakan platform yang berperan sebagai container manager untuk membuat kontainer aplikasi. Sedangkan, Kubernetes adalah platform keseluruhan ekosistem yang berisi kumpulan container manager. Docker bisa menjadi bagian dalam Kubernetes, tapi tidak sebaliknya.

Berikut ini perbedaan Kubernetes dan Docker yang perlu kamu ketahui.

Yuk, Deploy Aplikasimu dengan Kubernetes!

Kubernetes adalah platform open source yang memudahkan deployment dan manajemen aplikasi kontainer. Dengan fitur unggulan seperti load balancing, penyimpanan persisten, dan rollout otomatis, Kubernetes menawarkan pengelolaan aplikasi terdistribusi yang efisien dan andal.

Bagi kamu yang juga ingin menikmati kemudahan Kubernetes tanpa repot mengonfigurasi sendiri, Dewacloud menawarkan Kubernetes as a Service dengan skema harga pay per user yang efisien. Dengan membayar per pengguna, kamu hanya perlu membayar sesuai kebutuhan, sehingga lebih hemat biaya dibandingkan harus menyewa cluster Kubernetes utuh.

Dewacloud menangani seluruh pengelolaan infrastruktur Kubernetes, sehingga kamu dapat fokus pada pengembangan aplikasi. Yuk, bergabung dengan pengguna Dewacloud dan rasakan kemudahan mendeploy aplikasi dengan Kubernetes!