Apa itu Kubernetes ? Penjelasan Lengkap Kubernetes

Di era digital yang serba cepat ini, pengembangan aplikasi modern menuntut kecepatan, skalabilitas, dan keandalan yang luar biasa. Banyak pengembang kini beralih ke arsitektur microservices, di mana aplikasi dipecah menjadi layanan-layanan kecil yang independen dan dikemas dalam sebuah container. Namun, mengelola ratusan atau bahkan ribuan container secara manual adalah pekerjaan yang sangat rumit. Di sinilah Kubernetes hadir sebagai seorang dirigen andal dalam sebuah orkestra teknologi, memastikan setiap komponen berjalan harmonis dan efisien. Platform ini telah menjadi standar industri untuk otomatisasi, deployment, dan manajemen aplikasi dalam skala besar.

Pengertian Kubernetes

Secara sederhana, Kubernetes adalah platform open-source yang berfungsi untuk melakukan orkestrasi container secara otomatis. Bayangkan kamu memiliki banyak sekali container yang berisi berbagai bagian dari aplikasimu. Kubernetes bertugas untuk mengatur semuanya: menempatkan container di server yang tepat, memastikan mereka selalu berjalan, menghubungkan mereka satu sama lain, dan bahkan meningkatkan atau mengurangi jumlahnya sesuai kebutuhan lalu lintas.

Jadi, ketika seseorang bertanya apa itu Kubernetes, jawaban paling tepat adalah sebuah sistem untuk mengelola siklus hidup aplikasi yang ter-containerisasi di berbagai lingkungan, mulai dari server fisik, mesin virtual, hingga cloud. Ia diciptakan oleh Google dan sekarang dikelola oleh Cloud Native Computing Foundation (CNCF).

Baca Juga : Apa Itu Ceph? Panduan Lengkap Ceph Storage Cluster untuk Pemula

Sejarah Singkat Kubernetes

Kubernetes (sering disingkat K8s) berawal dari proyek internal Google yang disebut “Borg”. Selama lebih dari satu dekade, Google menggunakan Borg untuk menjalankan layanan-layanan raksasa mereka, seperti Gmail, YouTube, dan Search. Borg menjadi tulang punggung yang memungkinkan Google mengelola jutaan aplikasi di puluhan ribu server di seluruh dunia.

Pada tahun 2014, Google memutuskan untuk merilis versi open-source dari Borg yang didesain ulang dari awal, dan menamainya Kubernetes. Nama ini berasal dari bahasa Yunani yang berarti “juru mudi” atau “pilot”, sangat cocok dengan fungsinya yang mengarahkan container. Setahun kemudian, Google bersama Linux Foundation membentuk CNCF dan menjadikan Kubernetes sebagai proyek utamanya. Sejak saat itu, adopsinya melesat dan menjadi standar de-facto dalam dunia orkestrasi container.

Mengapa Kubernetes Penting?

Dulu, aplikasi biasanya di-deploy di satu server besar (monolitik). Jika server itu bermasalah, seluruh aplikasi akan mati. Kemudian, hadirlah teknologi virtualisasi dan container seperti Docker yang memungkinkan isolasi aplikasi. Namun, ini menciptakan masalah baru: bagaimana cara mengelola ratusan container ini secara efisien?

Di sinilah pentingnya Kubernetes terasa. Tanpa alat orkestrasi container yang mumpuni, tim developer dan operations akan menghabiskan waktu berharga untuk tugas-tugas manual seperti:

• Memantau kesehatan setiap container.
• Memulai ulang container yang gagal.
• Menyesuaikan skala aplikasi saat traffic naik atau turun.
• Mengelola pembaruan aplikasi tanpa menyebabkan downtime.

Kubernetes mengotomatiskan semua tugas ini, sehingga kamu bisa fokus pada pengembangan fitur baru, bukan pada infrastruktur.

Fungsi dan Manfaat Kubernetes

Secara lebih detail, Kubernetes menyediakan kerangka kerja dengan fungsi-fungsi canggih yang memberikan banyak manfaat.

• Service Discovery dan Load Balancing: Kubernetes dapat secara otomatis mengekspos sebuah container ke internet atau ke container lain menggunakan nama DNS. Jika lalu lintas ke sebuah container tinggi, ia akan mendistribusikan beban secara merata ke seluruh container yang identik untuk mencegah kelebihan beban.
• Orkestrasi Penyimpanan (Storage Orchestration): Kamu bisa membuat Kubernetes secara otomatis me-mount sistem penyimpanan pilihanmu, baik itu penyimpanan lokal, penyimpanan dari penyedia cloud publik seperti AWS atau Google Cloud, atau sistem penyimpanan jaringan seperti NFS.
• Automated Rollouts and Rollbacks: Proses pembaruan aplikasi menjadi lebih aman. Melalui sebuah deployment Kubernetes, kamu bisa mendeskripsikan status yang diinginkan untuk aplikasimu. Kubernetes akan mengubah status saat ini ke status yang diinginkan secara terkontrol. Jika terjadi masalah, ia bisa secara otomatis mengembalikan (rollback) ke versi sebelumnya.
• Self-healing: Ini adalah salah satu fitur terbaiknya. Kubernetes akan memulai ulang container yang gagal, mengganti container yang tidak responsif, dan memastikan aplikasi selalu berjalan sesuai jumlah replika yang kamu tentukan.
• Secret and Configuration Management: Kamu dapat menyimpan dan mengelola informasi sensitif seperti kata sandi, token OAuth, dan kunci SSH. Kamu bisa memperbarui konfigurasi dan secrets tanpa harus membangun ulang image container kamu.

Komponen Utama Kubernetes

Untuk memahami cara kerjanya, kamu perlu mengenal komponen-komponen utama yang membentuk sebuah cluster Kubernetes.

1. Node

Sebuah node adalah mesin pekerja di Kubernetes, bisa berupa mesin virtual (VM) atau server fisik. Setiap node berisi layanan yang diperlukan untuk menjalankan pod (akan dijelaskan di bawah) dan dikelola oleh control plane. Singkatnya, node adalah tempat di mana aplikasimu benar-benar berjalan.

2. Cluster Kubernetes

Sebuah cluster Kubernetes terdiri dari sekumpulan node. Minimal, sebuah klaster memiliki satu worker node dan satu master node (yang menjalankan control plane). Dengan menggabungkan beberapa node menjadi sebuah klaster, Kubernetes dapat mendistribusikan beban kerja dan menangani kegagalan pada salah satu node tanpa membuat aplikasi mati.

3. Pod

Sebuah pod adalah unit terkecil yang bisa di-deploy di Kubernetes. Ini adalah sebuah abstraksi yang mewakili satu atau beberapa container aplikasi (seperti container Docker), beserta sumber daya penyimpanan, alamat IP unik, dan opsi tentang bagaimana container di dalamnya harus dijalankan. Biasanya, satu pod berisi satu container, tetapi dalam kasus tertentu bisa berisi beberapa container yang perlu berkomunikasi secara erat.

4. Deployment Kubernetes

Sebuah deployment Kubernetes adalah objek yang mengelola pod dan ReplicaSet (objek lain yang memastikan jumlah pod yang berjalan sesuai keinginan). Melalui deployment, kamu cukup mendeklarasikan “status yang diinginkan”. Misalnya, “Saya ingin 3 replika dari pod aplikasi web saya selalu berjalan”. Kubernetes kemudian akan bekerja di belakang layar untuk mewujudkan dan mempertahankan status tersebut.

Cara Kerja Kubernetes

Cara kerja Kubernetes didasarkan pada konsep desired state management. Kamu tidak memberikan perintah-perintah imperatif (seperti “jalankan container A”, lalu “jalankan container B”). Sebaliknya, kamu memberikan file konfigurasi (biasanya dalam format YAML) yang bersifat deklaratif.

1. Deklarasi State: Kamu membuat file YAML yang mendefinisikan sebuah objek, misalnya sebuah deployment Kubernetes. Di dalamnya kamu tentukan: image container apa yang digunakan, berapa banyak replika pod yang kamu inginkan, port mana yang harus dibuka, dan sebagainya.
2. Interaksi dengan API Server: Kamu mengirimkan file YAML ini ke API Server di master node, komponen utama dari cluster Kubernetes.
3. Penjadwalan (Scheduling): Scheduler akan melihat ada permintaan pod baru. Ia akan mencari node yang paling cocok untuk menjalankan pod tersebut berdasarkan sumber daya yang tersedia (CPU, RAM).
4. Eksekusi oleh Kubelet: Setelah node terpilih, Kubelet (agen yang berjalan di setiap node) akan mendapatkan instruksi untuk menjalankan pod tersebut. Kubelet akan berkomunikasi dengan container runtime (seperti Docker atau containerd) untuk mengunduh image dan menjalankan container.
5. Loop Rekonsiliasi: Kubernetes terus-menerus memantau status klaster. Jika sebuah node mati atau pod berhenti, controller manager akan mendeteksinya dan secara otomatis membuat pod baru untuk menggantikannya, memastikan status klaster selalu sama dengan yang kamu deklarasikan di awal.

Kelebihan dan Kekurangan Kubernetes

Meskipun sangat powerful, Kubernetes memiliki kelebihan dan kekurangan yang perlu kamu pertimbangkan.

Kelebihan

• Skalabilitas Tinggi: Sangat mudah untuk menaikkan atau menurunkan skala aplikasi secara horizontal hanya dengan mengubah satu angka di file konfigurasi.
• Portabilitas: Bisa berjalan di mana saja, baik di on-premise data center, public cloud (Google Cloud, AWS, Azure), maupun lingkungan hybrid cloud.
• Ekosistem Besar: Didukung oleh komunitas yang sangat besar dan aktif, serta ribuan alat dan layanan pihak ketiga yang terintegrasi dengannya.
• High Availability: Dengan arsitektur multi-node dan fitur self-healing, ia dirancang untuk menjaga aplikasi tetap berjalan meskipun terjadi kegagalan infrastruktur.

Kekurangan

• Kompleksitas: Kurva belajarnya cukup curam. Ada banyak konsep dan komponen yang harus dipelajari.
• Overhead: Untuk aplikasi yang sangat sederhana, menggunakan Kubernetes bisa terasa berlebihan (overkill) dan membutuhkan lebih banyak sumber daya awal.
• Manajemen yang Rumit: Mengelola cluster Kubernetes sendiri (tanpa layanan terkelola dari penyedia cloud) membutuhkan keahlian khusus.

Perbedaan Kubernetes dan Docker

Ini adalah pertanyaan yang sering muncul. Penting untuk dipahami bahwa Kubernetes dan Docker bukanlah pesaing, melainkan saling melengkapi.

• Docker adalah teknologi untuk membuat dan menjalankan container individual. Anggap saja Docker adalah pabrik yang membuat “kotak” (container) dan mesin untuk menjalankan satu kotak tersebut.
• Kubernetes adalah sistem untuk mengelola banyak sekali “kotak” (container) tersebut dalam skala besar di banyak mesin. Kubernetes adalah perusahaan logistik dan pelabuhan yang mengatur ribuan container, memastikan mereka sampai ke tujuan yang benar, dan mengganti jika ada yang rusak.

Jadi, Kubernetes membutuhkan sebuah container runtime untuk bisa menjalankan container, dan Docker adalah salah satu runtime yang bisa digunakannya. Dalam sebuah cluster Kubernetes, setiap node akan memiliki container runtime untuk mengeksekusi pod.

Contoh Implementasi Kubernetes

Banyak perusahaan teknologi terbesar di dunia mengandalkan Kubernetes untuk menjalankan layanan inti mereka.

• Spotify: Menggunakan Kubernetes untuk mengelola layanan backend mereka, memungkinkan mereka untuk melakukan deployment ratusan kali setiap hari dengan lancar.
• Tokopedia: Sebagai salah satu e-commerce terbesar di Indonesia, Tokopedia memanfaatkan Kubernetes untuk menangani lonjakan trafik selama periode promo besar seperti Harbolnas, memastikan platform tetap stabil dan responsif.
• Pokémon GO: Saat game ini meledak secara global, Kubernetes (melalui Google Kubernetes Engine) menjadi kunci yang memungkinkan mereka menangani skala pengguna yang masif dan tidak terduga.

Contoh-contoh ini menunjukkan kekuatan orkestrasi container dalam skenario dunia nyata yang menuntut keandalan dan skalabilitas ekstrem.

Cara Memulai Menggunakan Kubernetes

Tertarik untuk mencoba? Berikut adalah langkah-langkah yang bisa kamu ikuti untuk memulai perjalananmu dengan Kubernetes.

1. Belajar Konsep Dasar

Sebelum langsung terjun, pastikan kamu memahami konsep dasar yang telah dibahas di atas: apa itu Kubernetes, container, pod, node, deployment, dan service. Ini akan menjadi fondasi yang sangat penting.

2. Coba di Lingkungan Lokal

Kamu tidak perlu langsung menyewa server mahal. Kamu bisa menginstal Kubernetes di laptopmu menggunakan alat-alat seperti:

• Minikube: Membuat cluster Kubernetes dengan satu node di dalam sebuah VM di komputermu.
• Kind (Kubernetes in Docker): Menjalankan node-node klaster sebagai container Docker.
• Docker Desktop: Versi terbaru Docker untuk Mac dan Windows sudah menyertakan opsi untuk mengaktifkan cluster Kubernetes lokal dengan sekali klik.

3. Manfaatkan Managed Services

Jika kamu ingin merasakan pengalaman produksi tanpa pusing mengelola infrastrukturnya, gunakan layanan Kubernetes terkelola dari penyedia cloud:

• Google Kubernetes Engine (GKE) dari Google Cloud
• Amazon Elastic Kubernetes Service (EKS) dari AWS
• Azure Kubernetes Service (AKS) dari Microsoft Azure

4. Bergabung dengan Komunitas

Jangan ragu untuk bertanya dan belajar dari komunitas. Ada banyak forum, grup Slack/Discord, dan dokumentasi resmi di kubernetes.io yang siap membantumu. Komunitas adalah salah satu aset terbesar dari ekosistem Kubernetes.

Kesimpulan

Pada akhirnya, memahami apa itu Kubernetes berarti memahami tulang punggung dari pengembangan aplikasi modern yang skalabel dan andal. Kubernetes bukanlah sekadar alat, melainkan sebuah ekosistem yang mengubah cara kita mendeploy dan mengelola aplikasi di dunia cloud-native. Ia berperan sebagai “sistem operasi untuk cloud” yang mengotomatiskan tugas-tugas kompleks dalam orkestrasi container, mulai dari penempatan pod pada node yang tepat hingga memastikan aplikasi pulih secara otomatis dari kegagalan.

Meskipun memiliki kurva belajar yang menantang, investasi waktu untuk mempelajari Kubernetes akan sangat terbayarkan. Bagi developer, tim operations, atau siapa pun yang terlibat dalam siklus hidup perangkat lunak, menguasai Kubernetes membuka pintu menuju efisiensi, ketahanan, dan inovasi yang belum pernah ada sebelumnya. Ia bukan lagi pilihan, melainkan sebuah kompetensi kunci di era digital saat ini.