Apa itu Kubernetes? Cara Kerja, Fungsi & Keunggulannya

Di era digital yang berkembang pesat, banyak perusahaan dan industri yang bergantung pada teknologi untuk meningkatkan produktivitas dan efisiensi operasional mereka. Salah satu teknologi yang semakin banyak digunakan, khususnya dalam dunia pengelolaan aplikasi dan infrastruktur digital, adalah Kubernetes. Sebagai sebuah platform open-source yang berfokus pada manajemen workload aplikasi berbasis kontainer, Kubernetes menjadi alat yang sangat penting bagi para data engineer dan pengembang perangkat lunak untuk mempermudah pengelolaan aplikasi dalam skala besar.

Bagi para profesional yang tertarik mengejar karier di bidang data engineering, menguasai Kubernetes adalah hal yang sangat penting, karena alat ini mendukung berbagai tugas penting dalam pengelolaan aplikasi yang terkontainerisasi. Kubernetes bukan hanya digunakan untuk manajemen kontainer saja, tetapi juga untuk mengotomatiskan banyak tugas penting lainnya yang ada dalam pengelolaan aplikasi.

Bagi perusahaan, menggunakan Kubernetes memungkinkan mereka untuk mengelola infrastruktur secara lebih efisien, mengoptimalkan penggunaan sumber daya, dan menjaga aplikasi tetap berjalan dengan stabil. Dalam artikel ini, kita akan membahas secara mendalam mengenai sejarah, fungsi, komponen, keunggulan, dan beberapa perusahaan besar yang telah mengadopsi Kubernetes dalam operasional mereka.

Sejarah, Definisi, dan Cara Kerja Kubernetes

Kubernetes pertama kali dikembangkan oleh Google pada tahun 2014, dengan tujuan untuk menyediakan platform yang memungkinkan otomatisasi proses penskalaan, penyebaran, dan pengelolaan aplikasi yang dikemas dalam kontainer. Kontainer sendiri merupakan unit yang digunakan untuk menjalankan aplikasi di dalam lingkungan terisolasi, lengkap dengan segala kebutuhan yang dibutuhkan oleh aplikasi tersebut, seperti sistem file, CPU, dan memori. Salah satu keunggulan dari penggunaan kontainer adalah kemampuannya untuk mengisolasi aplikasi dari sistem operasi, sehingga memudahkan dalam pengelolaan dan deployment aplikasi di berbagai lingkungan yang berbeda.

Pada awalnya, Kubernetes dikembangkan untuk membantu Google mengelola infrastruktur besar mereka yang terdiri dari ribuan server. Namun, pada 2015, Cloud Native Computing Foundation (CNCF) mengambil alih pengelolaan proyek ini, menjadikan Kubernetes sebagai proyek open-source yang dapat diakses dan digunakan oleh siapa saja. Saat ini, Kubernetes telah menjadi platform orkestrasi kontainer yang paling populer di dunia, digunakan oleh berbagai perusahaan besar dan pengembang perangkat lunak di seluruh dunia.

Fungsi-fungsi Kubernetes

Secara garis besar, fungsi utama Kubernetes adalah untuk mengotomatiskan manajemen aplikasi yang berbasis kontainer di dalam cluster. Cluster ini terdiri dari beberapa mesin (baik fisik maupun virtual) yang bekerja bersama untuk menjalankan dan mengelola aplikasi. Kubernetes menyediakan berbagai fitur untuk memudahkan pengelolaan, tanpa perlu khawatir mengenai pengelolaan manual yang rumit. berikut adalah beberapa fungsi utama dan fitur yang dapat dijalankan oleh Kubernetes:

1. Auto Deployment: Kubernetes memungkinkan pemasangan kontainer (misalnya Docker) secara otomatis berdasarkan konfigurasi yang telah ditentukan dalam file deployment.yml. Hal ini mempermudah proses deployment aplikasi dan memastikan aplikasi berjalan dengan konsisten.

2. Service Discovery & Load Balancing: Kubernetes dapat mengekspos kontainer melalui alamat IP atau DNS, sehingga aplikasi di dalam kontainer dapat diakses dari luar kluster. Ketika terjadi lonjakan trafik, Kubernetes secara otomatis akan melakukan load balancing untuk mendistribusikan trafik ke beberapa server dalam kluster, menjaga kestabilan dan kinerja aplikasi.

3. Storage Orchestration: Kubernetes memfasilitasi mounting (pemasangan) disk yang tersedia, baik itu penyimpanan lokal maupun penyimpanan cloud seperti AWS atau Google Cloud Platform (GCP). Dengan demikian, Kubernetes memudahkan pengelolaan penyimpanan yang dibutuhkan oleh aplikasi yang berjalan di dalam kontainer.

4. Self Healing: Jika terdapat kontainer yang gagal berfungsi, Kubernetes secara otomatis akan melakukan pemulihan dengan cara me-restart kontainer tersebut dan membangunnya kembali hingga dapat berfungsi dengan baik. Dengan fitur ini, Kubernetes memastikan bahwa aplikasi tetap berjalan meskipun ada masalah pada salah satu kontainer.

5. Secret Management: Kubernetes menyediakan fasilitas untuk menyimpan data sensitif seperti SSH key, konfigurasi server, dan kredensial login secara aman. Data sensitif ini dapat diperbaharui dengan mudah tanpa perlu membangun ulang kontainer yang ada, sehingga mempermudah manajemen informasi penting.

6. Auto Rollout & Rollback: Dengan menggunakan file YML untuk deployment, Kubernetes memungkinkan penyebaran aplikasi secara otomatis. Selain itu, jika diperlukan, Kubernetes dapat melakukan rollback ke versi sebelumnya berdasarkan konfigurasi yang ada dalam file YML, sehingga memudahkan pemulihan aplikasi ke kondisi sebelumnya jika terjadi masalah.

Komponen Utama dalam Kubernetes

Untuk memahami cara kerja Kubernetes, kita perlu mengenal beberapa komponen utama yang membentuk platform ini. Komponen-komponen ini bekerja bersama untuk memastikan aplikasi dapat berjalan dengan efisien di dalam cluster.

1. Kluster Kubernetes

Pada intinya, Kubernetes bekerja dengan menggunakan kluster, yaitu sekumpulan mesin (server) yang berfungsi untuk menjalankan aplikasi kontainer. Kluster ini terdiri dari dua jenis node: master node dan worker node.

• Master Node adalah komponen utama yang mengatur dan mengelola seluruh kluster Kubernetes. Master node bertanggung jawab atas pengaturan operasional seluruh cluster dan pengelolaan status aplikasi. Beberapa komponen penting yang ada pada master node antara lain:

  • Kube-apiserver: Bertugas untuk menerima dan memvalidasi permintaan API dari pengguna, serta mengatur status dan konfigurasi objek di dalam kluster.
  • Kube-controller-manager: Bertanggung jawab untuk mengawasi status objek di dalam kluster dan memastikan bahwa semuanya berjalan sesuai dengan konfigurasi yang telah ditentukan.
  • Kube-scheduler: Komponen ini memutuskan di node mana sebuah pod (unit terkecil dalam Kubernetes) akan dijalankan, berdasarkan berbagai faktor seperti kapasitas dan lokasi.
  • etcd: Penyimpanan data utama Kubernetes yang digunakan untuk menyimpan konfigurasi dan status kluster.

• Worker Node adalah mesin tempat aplikasi sebenarnya dijalankan. Setiap worker node menjalankan tiga komponen utama:

  • Kubelet: Komponen yang memastikan kontainer yang ada di dalam pod berjalan dengan baik dan sesuai dengan spesifikasi yang telah ditentukan.
  • Kube-proxy: Bertanggung jawab untuk memastikan komunikasi antar pod di dalam kluster dapat berjalan lancar, termasuk menangani penyeimbangan beban.
  • Container runtime (misalnya Docker): Digunakan untuk menjalankan kontainer di dalam node.

2. Objek Kubernetes

Dalam Kubernetes, ada beberapa objek yang digunakan untuk mengelola dan menjalankan aplikasi kontainer, yaitu:

• Pod: Adalah objek terkecil yang ada di dalam Kubernetes. Pod berfungsi sebagai wadah untuk satu atau lebih kontainer yang menjalankan aplikasi tertentu.
• Service: Sebuah objek yang digunakan untuk mengarahkan permintaan ke beberapa pod. Service memungkinkan aplikasi untuk mengakses pod di dalam kluster dengan cara yang lebih efisien.
• Volume: Digunakan untuk menyimpan data dari kontainer. Volume memungkinkan data bertahan meskipun kontainer dihentikan atau diganti.
• Namespace: Digunakan untuk memisahkan lingkungan atau sumber daya dalam kluster. Namespace memungkinkan pengguna untuk mengisolasi proyek atau aplikasi sehingga tidak saling mengganggu.

Keunggulan Kubernetes

Kubernetes menawarkan sejumlah keunggulan yang membuatnya menjadi pilihan utama dalam pengelolaan aplikasi berbasis kontainer. Beberapa keunggulan utama dari Kubernetes antara lain:

1. Self-Healing: Salah satu fitur paling menonjol dari Kubernetes adalah kemampuannya untuk memperbaiki diri sendiri. Jika sebuah kontainer atau pod mengalami gangguan atau berhenti berfungsi, Kubernetes akan secara otomatis mengganti kontainer yang bermasalah dan memastikan bahwa aplikasi terus berjalan tanpa gangguan. Hal ini mengurangi kebutuhan akan intervensi manual dalam mengelola masalah pada aplikasi.
2. Auto-Scaling: Kubernetes memungkinkan aplikasi untuk melakukan penskalaan secara otomatis berdasarkan beban kerja yang ada. Jika sebuah aplikasi mengalami lonjakan trafik atau penggunaan sumber daya, Kubernetes akan secara otomatis menambah jumlah pod yang menjalankan aplikasi tersebut. Sebaliknya, jika trafik menurun, Kubernetes juga akan mengurangi jumlah pod yang dijalankan, sehingga sumber daya bisa digunakan secara efisien.
3. Pengemasan Sumber Daya: Kubernetes memiliki fitur automatic bin packing yang memungkinkan sumber daya seperti CPU dan memori didistribusikan secara efisien ke kontainer yang ada. Dengan cara ini, Kubernetes dapat menghindari pemborosan sumber daya dan memastikan bahwa aplikasi berjalan dengan optimal, bahkan dalam kondisi beban tinggi.
4. Keamanan dan Manajemen Rahasia: Kubernetes menyediakan cara yang lebih aman untuk mengelola data sensitif atau rahasia. Fitur Kubernetes Secrets memungkinkan pengguna untuk menyimpan informasi seperti password atau token API dengan aman. Ini lebih baik daripada menyimpannya di dalam kontainer atau file konfigurasi yang tidak terenkripsi.
5. Penyeimbangan Beban dan Penemuan Layanan: Kubernetes memungkinkan penggunaan load balancing untuk mendistribusikan trafik secara merata ke seluruh kontainer yang ada di dalam kluster. Selain itu, Kubernetes juga menyediakan mekanisme service discovery, yang memungkinkan aplikasi untuk melacak dan menghubungkan kontainer secara otomatis tanpa perlu konfigurasi manual.

Penggunaan Kubernetes oleh Perusahaan Besar

Kubernetes telah diadopsi oleh banyak perusahaan besar untuk mengelola aplikasi dan infrastruktur mereka. Beberapa perusahaan besar yang menggunakan Kubernetes antara lain:

• Spotify: Spotify, aplikasi streaming musik terbesar di dunia, beralih ke Kubernetes pada tahun 2018 untuk mengelola aplikasi mereka dengan lebih efisien. Dengan Kubernetes, Spotify dapat melakukan penskalaan otomatis dan mengoptimalkan pengelolaan kontainer, yang memungkinkan mereka untuk lebih cepat dalam pengembangan dan produksi aplikasi.
• Pinterest: Pinterest, platform berbagi gambar, juga menggunakan Kubernetes untuk mengelola infrastruktur kontainer mereka. Dengan Kubernetes, Pinterest dapat memaksimalkan penggunaan kapasitas di luar jam sibuk dan mempercepat waktu pembuatan kebijakan failover mereka.
• Tinder: Aplikasi kencan terbesar dunia ini menggunakan Kubernetes untuk mengelola lebih dari 15.000 kontainer di 200 layanan berbeda. Dengan Kubernetes, Tinder dapat lebih mudah mengelola dan menskalakan aplikasi mereka di seluruh dunia.
• Airbnb: Airbnb menggunakan Kubernetes untuk mengelola ratusan layanan yang mereka jalankan di infrastruktur terpusat. Kubernetes membantu Airbnb mengelola dan menskalakan infrastruktur mereka secara konsisten di berbagai lingkungan.

Selain perusahaan-perusahaan besar ini, banyak perusahaan lain yang juga mengadopsi Kubernetes, seperti Adform, Pinterest, Amadeus, OpenAI, dan masih banyak lagi.

Kubernetes telah menjadi alat yang sangat penting bagi perusahaan besar dalam mengelola aplikasi dan infrastruktur berbasis kontainer secara efisien. Dengan kemampuan otomatisasi dalam hal deployment, penskalaan, pemulihan diri, serta pengelolaan sumber daya dan keamanan, Kubernetes telah banyak membantu perusahaan untuk meningkatkan produktivitas dan efisiensi operasional mereka. Bagi para pengembang dan data engineer, menguasai Kubernetes menjadi keterampilan yang sangat berharga di era digital ini.