Kubernetes adalah platform orkestrasi wadah sumber terbuka yang andal yang menyederhanakan penerapan dan pengelolaan aplikasi dalam wadah. Google mengembangkannya untuk memungkinkan organisasi mencapai sistem yang lebih andal, dapat diskalakan, dan dapat dipelihara.
Kubernetes telah diadopsi secara luas dalam beberapa tahun terakhir berkat keserbagunaan, efisiensi, dan kemampuannya untuk menskalakan aplikasi sejalan dengan permintaan yang terus berubah secara mulus. Keunggulan utama Kubernetes terletak pada kemampuan orkestrasi wadahnya.
Kontainer adalah lingkungan runtime ringan dan independen yang dapat menghosting berbagai komponen aplikasi. Dengan memanfaatkan kekuatan Kubernetes, organisasi dapat mencapai sistem yang lebih tangguh, dapat diskalakan, dan fleksibel dengan mengotomatiskan penerapan, penskalaan, dan pengelolaan kontainer ini.
Komponen Utama Arsitektur Kubernetes
Arsitektur khas Kubernetes terdiri dari beberapa komponen utama. Memahami komponen ini memberdayakan developer dan arsitek untuk membangun aplikasi asli Kubernetes berkualitas tinggi. Komponen utama meliputi:
- Cluster: Sebuah cluster adalah kumpulan mesin fisik atau virtual yang disebut node yang menjalankan aplikasi kemas. Node ini saling terhubung dan diatur oleh control plane Kubernetes, dengan tujuan mendistribusikan beban kerja aplikasi secara efisien.
- Node: Node adalah mesin pekerja di kluster Kubernetes yang mungkin berupa server fisik atau virtual. Node menghosting Pod, yang merupakan unit kecil yang dapat diterapkan yang menyertakan satu atau lebih kontainer. Setiap node terdiri dari runtime container, seperti Docker , dan agen Kubernetes yang disebut Kubelet.
- Control Plane: Control plane bertanggung jawab untuk mengelola keadaan dan kesehatan cluster secara keseluruhan. Ini memastikan bahwa jumlah wadah dan layanan yang diinginkan berjalan dan dikonfigurasi dengan benar. Komponen bidang kontrol termasuk Kubernetes API Server, etcd datastore, dan berbagai pengontrol dan penjadwal.
- Kubelet: Kubelet adalah agen yang berjalan pada setiap Node yang berkomunikasi dengan control plane untuk memastikan keadaan Pod cluster yang diinginkan. Itu memulai, menghentikan, dan memulai ulang wadah seperlunya dan melakukan pemeriksaan kesehatan untuk mempertahankan keadaan sistem yang diinginkan.
- Kube-proxy: Kube-proxy adalah proxy jaringan yang berjalan di setiap node dalam klaster. Ini menangani komunikasi jaringan antara Pod pada node dan layanan yang berbeda, memastikan bahwa lalu lintas dimuat dengan seimbang dan diteruskan dengan tepat.
- etcd: etcd adalah penyimpanan nilai kunci terdistribusi yang berfungsi sebagai penyimpanan data utama untuk Kubernetes. Ini menyimpan dan mengelola konfigurasi dan metadata klaster Kubernetes, seperti status layanan dan penerapan. Dengan menggunakan protokol konsensus, etcd memastikan bahwa konfigurasi cluster dipertahankan secara konsisten dan sangat tersedia di seluruh sistem terdistribusi.
Tantangan saat Merancang Perangkat Lunak untuk Kubernetes
Meskipun Kubernetes dapat meningkatkan penerapan dan pengelolaan aplikasi dalam container secara signifikan, developer dan arsitek mungkin menghadapi beberapa tantangan saat merancang perangkat lunak untuk platform ini. Tantangan-tantangan ini mungkin termasuk:
- Mengatasi kurva pembelajaran: Kubernetes memiliki kurva pembelajaran yang curam, terutama bagi developer yang baru mengenal orkestrasi container dan pengembangan cloud-native. Memahami konsep inti dan komponen arsitektur Kubernetes serta menguasai alat dan alur kerja yang diperlukan untuk pengelolaan kontainer dapat menjadi tantangan.
- Mengelola aplikasi stateful: Aplikasi stateful yang bergantung pada pemeliharaan informasi status (mis. database) bisa lebih menantang untuk dikelola di Kubernetes. Pengembang harus menerapkan strategi yang kuat untuk mempertahankan data, seperti menggunakan StatefulSets dan Persistent Volumes, sembari memastikan perlindungan dan pencadangan data yang memadai.
- Mencapai keamanan: Mengamankan aplikasi dalam container di lingkungan Kubernetes membutuhkan ketekunan dan perhatian terhadap detail. Pengembang harus hati-hati mengelola kontrol akses, kebijakan jaringan, dan konfigurasi keamanan wadah untuk meminimalkan vektor serangan potensial dan melindungi data sensitif.
- Observabilitas: Pemantauan, logging, dan penelusuran sangat penting untuk mengelola aplikasi dalam container dalam ekosistem Kubernetes. Pengembang harus mengimplementasikan dan mengonfigurasi alat dan proses yang sesuai untuk memantau kinerja aplikasi, mengidentifikasi masalah, dan menelusuri akar penyebab masalah dalam sistem terdistribusi.
- Memaksimalkan manfaat pengembangan cloud-native: Untuk mewujudkan sepenuhnya potensi Kubernetes, developer harus mengadopsi prinsip-prinsip cloud-native, seperti memecah aplikasi menjadi layanan mikro, meningkatkan otomatisasi, dan mengimplementasikan pipeline CI/CD. Hal ini memerlukan pemikiran ulang arsitektur aplikasi dan penerapan alur kerja baru untuk mendukung proses pengembangan yang lebih gesit dan responsif .
Praktik Terbaik untuk Merancang Aplikasi Kubernetes-Native
Saat Anda berupaya mengatasi tantangan yang dihadapi saat merancang perangkat lunak untuk Kubernetes, penting untuk merangkul praktik terbaik untuk merancang aplikasi asli Kubernetes. Mengikuti rekomendasi ini akan memastikan bahwa aplikasi Anda dapat diskalakan dan tangguh di platform yang kuat ini.
Memecah Aplikasi Menjadi Layanan Mikro
Arsitektur layanan mikro sangat cocok untuk Kubernetes karena kemampuannya yang melekat untuk mengelola dan mengatur beban kerja dalam container. Rancang aplikasi Anda sebagai kumpulan layanan mikro independen yang digabungkan secara longgar yang dapat dikembangkan, diterapkan, dan diskalakan secara independen. Hal ini mendorong pemeliharaan yang lebih baik dan memungkinkan pengelolaan sumber daya yang efisien di seluruh lingkungan cloud terdistribusi.
Terapkan Pendekatan DevOps
Mengadopsi budaya DevOps dalam proses pengembangan Anda memfasilitasi kolaborasi antara tim pengembangan dan operasi. Ini meningkatkan efisiensi dan produktivitas dan memainkan peran penting dalam penerapan aplikasi asli Kubernetes. Mengintegrasikan DevOps dengan Kubernetes memungkinkan pipeline end-to-end yang mulus, memastikan pengiriman yang cepat dan peningkatan berkelanjutan dari aplikasi dalam container.
Implementasikan Pipeline CI/CD
Pipeline Continuous Integration (CI) dan Continuous Deployment (CD) sangat penting untuk pengembangan aplikasi yang cepat dan iterasi yang berkelanjutan. Aplikasi Kubernetes-native dapat memanfaatkan CI/CD dengan mengotomatiskan proses build, pengujian, dan deployment untuk aplikasi dalam container. Ini menghasilkan penerapan yang lebih cepat, pengurangan waktu henti, dan peningkatan stabilitas aplikasi.
Memanfaatkan Orkestrasi Kontainer
Kontainer adalah blok bangunan untuk aplikasi berbasis layanan mikro di Kubernetes. Dengan mengimplementasikan orkestrasi kontainer dengan Kubernetes, Anda memastikan penerapan, penskalaan, dan pengelolaan kontainer yang efisien. Kubernetes secara otomatis menangani alokasi sumber daya, penyeimbangan muatan, dan pengelolaan siklus hidup kontainer, sehingga pengelolaan dan penskalaan aplikasi Anda menjadi lebih mudah.
Mengotomatiskan Penerapan Aplikasi
Deployment otomatis adalah aspek penting dalam merancang aplikasi asli Kubernetes. Kubernetes mendukung berbagai alat dan utilitas untuk mengotomatiskan penerapan, seperti diagram Helm dan Operator. Mereka memungkinkan Anda untuk mendefinisikan dan mengemas komponen aplikasi dan mengelola siklus hidup aplikasi secara efektif. Memanfaatkan alat ini akan menyederhanakan penerapan aplikasi dan memastikan konsistensi aplikasi Anda di seluruh lingkungan.
Pastikan Keamanan dan Kepatuhan
Melindungi aplikasi asli Kubernetes Anda sangat penting untuk menjaga kepercayaan dan memenuhi persyaratan kepatuhan. Terapkan praktik terbaik keamanan, seperti mengonfigurasi RBAC dengan benar, memisahkan jaringan klaster, memindai gambar kontainer untuk mencari kerentanan, dan memantau postur keamanan aplikasi Anda secara teratur. Selain itu, pertimbangkan solusi keamanan pihak ketiga dan ikuti rekomendasi keamanan Kubernetes.
Terapkan Pemantauan dan Observabilitas
Alat pemantauan dan observabilitas yang efektif sangat penting untuk memahami kesehatan dan kinerja aplikasi asli Kubernetes. Gunakan solusi pemantauan asli Kubernetes seperti Prometheus dan Grafana untuk mengumpulkan metrik, memvisualisasikan data, dan membuat peringatan untuk aplikasi Anda. Ini akan membantu Anda mengidentifikasi dan menyelesaikan masalah dengan cepat, mengoptimalkan penggunaan sumber daya, dan menjaga ketersediaan tinggi.
Memanfaatkan Platform AppMaster untuk Pengembangan Kubernetes
Menerapkan praktik terbaik untuk merancang aplikasi asli Kubernetes dapat meningkatkan proses pengembangan Anda secara signifikan, platform AppMaster juga menawarkan dukungan berharga saat merancang dan mengembangkan perangkat lunak untuk Kubernetes.
Platform tanpa kode AppMaster menyederhanakan proses pembuatan aplikasi untuk Kubernetes dengan mengotomatiskan banyak tugas penting, termasuk pembuatan kode, kompilasi, pengujian, dan penerapan. Hasilnya, Anda dapat membuat aplikasi asli Kubernetes berkualitas tinggi dengan lebih cepat dan hemat biaya.
Manfaat utama AppMaster untuk pengembangan aplikasi asli Kubernetes meliputi:
- Penghapusan hutang teknis: AppMaster menghasilkan aplikasi dari awal setiap kali persyaratan berubah, memastikan bahwa Anda mendapat manfaat dari kode yang paling efisien dan terkini, bebas dari hutang teknis.
- Aplikasi yang dapat diskalakan: Platform ini menghasilkan aplikasi backend stateless dengan Go (Golang) , memungkinkan aplikasi AppMaster menunjukkan skalabilitas yang luar biasa untuk kasus penggunaan perusahaan dan beban tinggi.
- Opsi penyesuaian yang luas: AppMaster mendukung berbagai jenis database dan menawarkan paket perusahaan yang dapat dikonfigurasi sepenuhnya untuk proyek kompleks dengan banyak layanan mikro dan aplikasi.
- Produktivitas pengembang: Lingkungan pengembangan terintegrasi (IDE) AppMaster yang komprehensif membantu mengoptimalkan alur kerja pengembangan Anda dan membangun aplikasi web, seluler, dan backend dengan lebih efisien.
Platform AppMaster menawarkan keunggulan kompetitif yang signifikan bagi pengembang yang membangun solusi di Kubernetes, memungkinkan Anda mempercepat pengembangan, merampingkan penerapan, dan meminimalkan biaya sambil tetap mengikuti praktik terbaik.
Kesimpulan
Merancang perangkat lunak untuk Kubernetes adalah perjalanan yang rumit namun bermanfaat. Dengan mengatasi tantangan yang ada dan merangkul praktik terbaik untuk merancang aplikasi asli Kubernetes, Anda dapat sepenuhnya memanfaatkan kekuatan platform ini untuk membangun aplikasi yang tangguh dan dapat diskalakan. Platform no-code AppMaster semakin menyederhanakan proses ini, membantu Anda mengembangkan aplikasi berkualitas tinggi dengan cepat dan efisien sambil menghilangkan utang teknis.
