Bagaimana Kontainerisasi Membentuk Kembali Arsitektur Perangkat Lunak

Munculnya Kontainerisasi

Kontainerisasi telah merevolusi cara perangkat lunak dirancang, dikembangkan, dan diterapkan. Hal ini muncul sebagai solusi terhadap tantangan yang dihadapi oleh pengembang perangkat lunak dan tim operasi, mengatasi inefisiensi yang disebabkan oleh lingkungan dan konfigurasi yang tidak konsisten.

Penerapan aplikasi tradisional melibatkan konfigurasi sistem target secara manual dan menginstal dependensi, yang sering kali menimbulkan banyak masalah, seperti konflik, keterbatasan skalabilitas, dan perilaku yang tidak dapat diprediksi. Konsep containerisasi dapat ditelusuri kembali ke akhir tahun 1990an dan awal tahun 2000an dengan teknologi seperti FreeBSD Jails, Solaris Zones, dan IBM Workload Partitions. Namun baru pada peluncuran Docker pada tahun 2013, containerisasi menjadi sangat populer.

Docker menyederhanakan proses penggabungan aplikasi dan dependensinya ke dalam wadah portabel, sehingga memudahkan pengembang untuk mengelola dan menerapkan aplikasi secara konsisten di berbagai sistem. Seiring dengan semakin populernya containerization, hal ini mendorong peralihan ke arsitektur layanan mikro, sehingga mendorong fleksibilitas dan skalabilitas yang lebih besar dalam pengembangan aplikasi. Pergeseran paradigma ini berdampak besar pada arsitektur perangkat lunak, mendorong desain modular dan menyederhanakan pengelolaan aplikasi kompleks dengan banyak komponen.

Pengertian Container dan Manfaatnya

Kontainer adalah unit ringan, portabel, dan mandiri yang mengemas aplikasi dan dependensinya, seperti perpustakaan, binari, dan file konfigurasi. Kontainer menyediakan lingkungan yang konsisten, memastikan bahwa aplikasi berjalan dengan cara yang sama, apa pun infrastruktur yang mendasarinya. Mereka mencapai konsistensi ini dengan mengisolasi proses aplikasi dari sistem operasi host, menghilangkan potensi konflik dan inkonsistensi antar lingkungan. Manfaat containerisasi sangat banyak, antara lain:

• Kecepatan Penerapan: Kontainer dapat diluncurkan dalam hitungan detik, menawarkan startup cepat dan penskalaan aplikasi. Hal ini sangat penting dalam arsitektur berbasis cloud dan layanan mikro yang mengutamakan elastisitas dan daya tanggap.
• Portabilitas: Kontainer mencakup semua yang diperlukan untuk menjalankan aplikasi, membuatnya mudah berpindah antar lingkungan, baik selama pengembangan, pengujian, atau produksi.
• Efisiensi Sumber Daya: Kontainer berbagi kernel sistem operasi host, daripada memerlukan sistem operasi tamu penuh seperti mesin virtual. Hal ini menghasilkan penggunaan sumber daya yang lebih rendah, sehingga mengurangi overhead dalam menjalankan beberapa contoh aplikasi.
• Isolasi Proses: Kontainer membuat proses terisolasi yang dijalankan dalam namespace dan sistem filenya sendiri, mencegah interferensi dengan kontainer lain atau OS host. Hal ini meningkatkan keamanan dan stabilitas, terutama di lingkungan multi-penyewa dan bersama.
• Kompatibilitas dan Pemeliharaan: Dengan mengenkapsulasi dependensi, container mengurangi kompleksitas penanganan versi perangkat lunak dan masalah kompatibilitas, sehingga lebih mudah untuk memperbarui atau memutar kembali komponen aplikasi.

Kontainer versus Mesin Virtual

Penting untuk membedakan antara container dan mesin virtual, karena keduanya memiliki tujuan yang berbeda dan memiliki kelebihan dan kekurangan yang unik. Keduanya bertujuan untuk memberikan isolasi dan konsistensi untuk aplikasi, namun mereka mencapainya melalui cara yang berbeda.

Mesin virtual (VM) pada dasarnya adalah lingkungan perangkat keras yang ditiru, tempat aplikasi, dependensinya, dan sistem operasi tamu lengkap dijalankan pada sumber daya virtual yang disediakan oleh hypervisor. Hypervisor adalah lapisan perangkat lunak yang mengelola mesin virtual pada sistem host. VM menawarkan isolasi yang kuat namun mengkonsumsi lebih banyak sumber daya secara signifikan karena overhead menjalankan beberapa sistem operasi tamu penuh.

Sumber Gambar: Docker

Sebaliknya, kontainer ringan dan efisien. Mereka berbagi kernel OS host dan mengisolasi proses aplikasi dalam namespace dan sistem file mereka, tanpa memerlukan seluruh sistem operasi tamu. Hal ini menghasilkan waktu startup yang lebih cepat, penggunaan sumber daya yang lebih rendah, dan kepadatan yang lebih tinggi pada sistem host. Persyaratan spesifik aplikasi dan infrastruktur Anda harus memandu pilihan antara container dan VM.

Meskipun VM mungkin cocok untuk skenario yang memerlukan isolasi kuat dan lingkungan yang benar-benar terpisah, container menawarkan kelincahan dan efisiensi sumber daya yang lebih baik dalam situasi di mana penerapan dan penskalaan yang cepat sangat penting. Ketika digunakan bersama-sama, container dan mesin virtual dapat saling melengkapi dalam infrastruktur yang lebih besar, memberikan kombinasi terbaik antara isolasi, fleksibilitas, dan efisiensi sumber daya jika diperlukan. Misalnya, VM dapat berfungsi sebagai lapisan dasar yang menyediakan keamanan dan isolasi runtime, sementara container memungkinkan penerapan dan penskalaan aplikasi secara cepat di atas VM tersebut.

Pergeseran ke Arsitektur Layanan Mikro

Kontainerisasi telah membuka jalan bagi munculnya layanan mikro sebagai pola arsitektur perangkat lunak yang dominan. Layanan mikro memerlukan pemecahan aplikasi menjadi layanan kecil dan terpisah yang berkomunikasi satu sama lain melalui API . Pendekatan ini meningkatkan modularitas, pemeliharaan yang lebih mudah, dan skalabilitas, karena layanan individual dapat dikembangkan, diuji, dan diterapkan secara mandiri.

Try AppMaster no-code today!

Platform can build any web, mobile or backend application 10x faster and 3x cheaper

Start Free

Sifat container memungkinkan enkapsulasi setiap layanan dalam containernya sendiri, menyediakan isolasi proses dan sumber daya, yang sangat sesuai dengan konsep yang mendasari arsitektur layanan mikro. Hasilnya, containerisasi memungkinkan penyediaan yang cepat, pemanfaatan sumber daya yang efisien, dan peningkatan fleksibilitas dalam mengelola aplikasi berbasis layanan mikro yang kompleks.

Dengan menggabungkan container dengan layanan mikro, pengembang perangkat lunak dapat mencapai pengiriman berkelanjutan, memungkinkan mereka menyesuaikan aplikasi mereka dengan cepat dan andal terhadap kebutuhan bisnis modern yang selalu berubah. Keuntungan utama containerisasi dalam layanan mikro adalah kemampuan untuk menskalakan setiap layanan mikro secara independen. Hal ini memungkinkan pendekatan alokasi sumber daya yang lebih terperinci, memastikan bahwa setiap layanan memiliki sumber daya yang diperlukan untuk berfungsi secara efisien tanpa penyediaan berlebihan. Ketika permintaan untuk layanan mikro tertentu meningkat, maka layanan tersebut dapat diskalakan secara otomatis tanpa memengaruhi layanan lain dalam aplikasi.

Dampak Kontainerisasi pada Pengembangan Perangkat Lunak

Kontainerisasi mempunyai dampak signifikan terhadap pengembangan perangkat lunak di banyak bidang, seperti:

• Penerapan dan Pengujian yang Dipercepat: Kontainer dapat diluncurkan dengan cepat karena sifatnya yang ringan, sehingga menyederhanakan proses pengembangan dan pengujian. Dengan containerisasi, pengembang dapat dengan mudah membuat dan menghancurkan seluruh lingkungan dalam hitungan menit, sehingga memudahkan pengujian berbagai konfigurasi dan skenario.
• Peningkatan Portabilitas dan Konsistensi: Kontainer menggabungkan kode aplikasi dan dependensinya, menciptakan lingkungan yang terisolasi dan konsisten, apa pun infrastruktur yang mendasarinya. Hal ini memungkinkan pengembang untuk menjalankan aplikasi mereka pada sistem apa pun yang mendukung container, tanpa mengkhawatirkan masalah kompatibilitas antara sistem operasi atau lingkungan runtime yang berbeda.
• Manajemen Aplikasi yang Disederhanakan: Kontainer menyederhanakan pengelolaan aplikasi multi-komponen yang kompleks dengan memungkinkan setiap komponen dikemas, dikonfigurasi, dan diterapkan secara independen. Hal ini mengurangi ketergantungan antar komponen, meminimalkan penyimpangan konfigurasi, dan mempermudah pembaruan masing-masing komponen tanpa memengaruhi keseluruhan sistem.
• Skalabilitas yang Ditingkatkan: Kontainer mempermudah penskalaan aplikasi, karena penerapan instans tambahan dilakukan dengan cepat dan menghabiskan lebih sedikit sumber daya dibandingkan mesin virtual. Hal ini memungkinkan penskalaan aplikasi yang dinamis berdasarkan permintaan, memastikan pemanfaatan sumber daya yang optimal dan mengurangi biaya operasional.  
• Dukungan untuk DevOps dan Integrasi/Pengiriman Berkelanjutan: Kontainerisasi mendorong kolaborasi antara tim pengembangan dan operasi, mendukung metodologi DevOps . Dengan container, tim dapat membangun, menguji, dan menerapkan aplikasi dengan cepat, menjadikan pipeline integrasi/pengiriman berkelanjutan (CI/CD) lebih efisien dan efektif.

Mengadaptasi Pola Desain Perangkat Lunak

Kontainerisasi juga mendorong evolusi pola desain perangkat lunak untuk mengakomodasi karakteristik dan manfaatnya. Pola-pola baru ini mengeksploitasi isolasi, portabilitas, dan skalabilitas yang disediakan oleh container. Beberapa pola desain perangkat lunak penting yang dipengaruhi oleh containerisasi adalah:

• Pola Sidecar: Dalam pola sidecar, sebuah container ditempatkan di samping container utama, menyediakan fungsionalitas tambahan yang mendukung aplikasi utama. Kontainer sespan dapat menangani tugas-tugas pemantauan, logging, dan manajemen konfigurasi, sehingga memungkinkan kontainer utama fokus pada pelaksanaan fungsi intinya. Pola ini mendorong pemisahan perhatian dan menyederhanakan desain aplikasi utama.
• Pola Duta Besar: Pola duta besar melibatkan penggelaran wadah yang bertindak sebagai proxy antara wadah aplikasi utama dan layanan eksternal. Pola ini memungkinkan abstraksi detail komunikasi, seperti penemuan layanan, penyeimbangan beban, dan terjemahan protokol, sehingga memudahkan pengembang untuk mempertimbangkan perilaku dan ketergantungan aplikasi utama.
• Pola Adaptor: Pola adaptor menggunakan wadah yang memodifikasi keluaran atau masukan aplikasi utama agar sesuai dengan harapan layanan atau sistem lain. Pola ini menyediakan cara untuk mengelola ketidakkonsistenan antara antarmuka layanan yang berbeda tanpa memodifikasi aplikasi atau layanan utama, sehingga meningkatkan kemampuan beradaptasi dan pemeliharaan desain.

Kontainerisasi telah mengubah arsitektur perangkat lunak dengan memungkinkan peralihan ke layanan mikro, menawarkan peningkatan fleksibilitas, skalabilitas, dan pemeliharaan. Dampak containerisasi pada pengembangan perangkat lunak terlihat jelas di berbagai bidang seperti percepatan penerapan, peningkatan portabilitas, manajemen aplikasi yang disederhanakan, peningkatan skalabilitas, dan dukungan untuk DevOps.

Hasilnya, pola desain perangkat lunak baru muncul untuk mengakomodasi perubahan ini dan memanfaatkan manfaat yang diberikan oleh containerisasi. Kontainerisasi terus mendorong inovasi dalam pengembangan perangkat lunak, memungkinkan pengembang dan organisasi membuat dan mengelola aplikasi dengan lebih efisien dan efektif.

Alat Orkestrasi dan Penerapan Kontainer

Orkestrasi container adalah proses mengotomatiskan penerapan, penskalaan, dan pengelolaan container. Meningkatnya penggunaan containerisasi telah memicu pengembangan beberapa alat orkestrasi dan penerapan untuk menyederhanakan manajemen aplikasi dalam container. Mari selami beberapa alat orkestrasi dan penerapan container populer yang telah membentuk cara aplikasi modern dibangun dan dijalankan.

Try AppMaster no-code today!

Platform can build any web, mobile or backend application 10x faster and 3x cheaper

Start Free

Kubernet

Kubernetes adalah platform orkestrasi container sumber terbuka, awalnya dirancang oleh Google, yang memungkinkan otomatisasi penerapan, penskalaan, dan pengelolaan container. Ini dapat menjalankan aplikasi dalam container di beberapa cluster, memberikan ketersediaan tinggi dan kemampuan toleransi kesalahan. Beberapa fitur utama Kubernetes mencakup penyembuhan mandiri, penskalaan horizontal, pembaruan berkelanjutan, orkestrasi penyimpanan, dan penyeimbangan beban. Karakteristik penting dari Kubernetes meliputi:

• Pemanfaatan sumber daya yang efisien: Kubernetes mengoptimalkan penggunaan sumber daya dengan mengemas container ke node host berdasarkan kebutuhan sumber daya.
• Fleksibilitas dan ekstensibilitas: Kubernetes mendukung berbagai runtime container, driver penyimpanan, dan penyedia jaringan, memastikan fleksibilitas maksimum dalam infrastruktur container.
• Komunitas pengembang yang kuat: Kubernetes memiliki komunitas yang besar dan aktif, yang berkontribusi terhadap ekosistem plugin, integrasi, dan solusi inovatif platform yang kuat.

Kawanan buruh pelabuhan

Docker Swarm adalah alat orkestrasi container asli untuk platform container Docker yang populer. Ini dapat digunakan untuk membentuk gerombolan, sekelompok node Docker yang dapat menjalankan aplikasi terdistribusi menggunakan definisi layanan kontainer. Docker Swarm memberikan kemudahan fungsi manajemen, penemuan layanan, dan penyeimbangan beban, menjadikannya pilihan tepat untuk mengelola container Docker. Beberapa keunggulan Docker Swarm antara lain:

• Kesederhanaan: Docker Swarm dirancang sederhana dan mudah digunakan, hanya memerlukan pengaturan dan konfigurasi minimal.
• Integrasi dengan alat Docker: Docker Swarm bekerja secara lancar dengan alat Docker lain seperti Docker Compose dan Docker Machine, sehingga memudahkan mereka yang sudah terbiasa dengan ekosistem Docker.
• Platform Agnostic: Docker Swarm dapat berjalan di sistem operasi dan infrastruktur apa pun yang mendukung Docker.

Apache Mesos

Apache Mesos adalah platform manajemen cluster sumber terbuka yang dapat mengelola sumber daya dan menjadwalkan tugas di seluruh lingkungan komputasi terdistribusi. Ini mendukung orkestrasi container (menggunakan alat seperti Marathon dan Kubernetes) dan penjadwalan aplikasi asli. Nilai jual utama Apache Mesos adalah kemampuannya mengelola sumber daya dalam skala besar, karena dapat menangani puluhan ribu node dalam satu cluster. Fitur penting dari Apache Mesos adalah:

• Skalabilitas: Mesos dirancang untuk sistem berskala besar, yang mampu menangani sumber daya dan tugas dalam jumlah besar.
• Penjadwal terpadu: Mesos menggunakan satu penjadwal untuk mengelola sumber daya untuk beban kerja dalam container dan non-container, sehingga menyederhanakan pengelolaan sumber daya di berbagai jenis aplikasi.
• Arsitektur plug-in: Mesos mendukung modul penjadwalan yang dapat dicolokkan, memungkinkan pengguna untuk menyesuaikan platform sesuai dengan kebutuhan mereka.

Integrasi dengan Platform Kode Rendah dan No-Code

Platform berkode rendah dan tanpa kode telah mendapatkan daya tarik yang signifikan dalam beberapa tahun terakhir, memungkinkan pengembangan aplikasi yang efisien tanpa menulis kode dalam jumlah besar. Kontainerisasi dapat meningkatkan optimalisasi kinerja, skalabilitas, dan pemeliharaan platform ini. Salah satu contohnya adalah AppMaster.io , platform no-code canggih yang memberdayakan pengguna untuk membangun aplikasi backend, web, dan seluler secara visual.

Saat pengguna menekan tombol 'Terbitkan', AppMaster menghasilkan kode sumber, mengkompilasi aplikasi, mengemasnya ke dalam wadah Docker, dan menyebarkannya ke cloud. Pendekatan yang disederhanakan ini memungkinkan pengembangan aplikasi yang lebih cepat dan hemat biaya sekaligus menghilangkan utang teknis dengan membuat ulang aplikasi dari awal setiap kali persyaratan diubah. Dengan mengintegrasikan containerisasi dengan platform low-code dan no-code, pengembang dari semua tingkat keahlian dapat memperoleh manfaat dari proses pengembangan aplikasi yang lebih efisien, terukur, dan mudah diakses. Kontainerisasi juga dapat meningkatkan kemampuan platform ini dengan:

1. Menyederhanakan penerapan: Kontainer mengemas aplikasi dan dependensinya secara bersamaan, memastikan pengalaman penerapan yang konsisten di seluruh lingkungan pengembangan dan produksi.
2. Meningkatkan skalabilitas: Dengan aplikasi yang terkontainer, penskalaan komponen tertentu secara independen menjadi mudah, memungkinkan platform low-code dan no-code menawarkan kontrol yang lebih menyeluruh terhadap penskalaan aplikasi.
3. Mengurangi kompleksitas infrastruktur: Kontainer mengabstraksi infrastruktur yang mendasarinya, sehingga memudahkan platform low-code dan no-code untuk mengelola sumber daya yang mendasarinya dan berintegrasi dengan berbagai penyedia cloud.

Sinergi antara containerization dan platform low-code atau no-code membuka jalan bagi pengalaman pengembangan aplikasi yang lebih efisien dan mudah diakses. Dengan menggabungkan manfaat containerisasi dan kesederhanaan platform ini, bisnis dapat tetap inovatif dan kompetitif dalam industri teknologi yang terus berkembang.