Kubernetes (K8s) vs. K3s: Kekuatan Penuh vs. Ringan untuk Edge Computing

Ketika Kubernetes Harus Diringankan 💡

Kubernetes (K8s) telah menjadi sistem operasi cloud yang tak terbantahkan, menyediakan platform yang kuat dan kaya fitur untuk mengelola container dalam skala enterprise. Namun, arsitektur K8s yang kompleks, terutama komponen Control Plane-nya yang berat, membuatnya kurang ideal untuk lingkungan dengan sumber daya terbatas (seperti perangkat IoT, lokasi Edge, atau mesin virtual kecil).

Di sinilah K3s hadir sebagai solusi yang elegan. K3s, yang dikembangkan oleh Rancher Labs (sekarang bagian dari SUSE), adalah distribusi Kubernetes yang ringkas dan sepenuhnya certified. Nama K3s adalah sebuah gimmick yang berarti “setengah dari K8s,” karena ia berhasil mengurangi binary size K8s hingga di bawah 500MB (dan bahkan lebih kecil).

K3s mencapai pengurangan ukuran ini dengan menghilangkan komponen legacy dan non-essential, serta mengganti database sentralnya. Perbandingan ini akan mengulas bagaimana K3s mempertahankan kekuatan orkestrasi inti Kubernetes sambil menawarkan jejak sumber daya yang minimalis, menjadikannya pilihan utama untuk cloud yang lebih dekat ke pengguna.

Filosofi dan Desain Inti: Full-Featured vs. Minimalis

Perbedaan terbesar antara K8s dan K3s adalah pendekatan mereka terhadap fungsionalitas dan overhead operasional.

Kubernetes (K8s): Kekuatan Penuh dan Modular

K8s didesain untuk fleksibilitas dan skalabilitas ekstrem. Arsitektur default K8s sangat modular, memungkinkan administrator untuk menyesuaikan setiap komponen, mulai dari scheduler hingga storage provider.

• Database State: K8s standar menggunakan etcd sebagai basis data yang menyimpan state klaster. etcd sangat kuat dan konsisten, tetapi membutuhkan tiga hingga lima node terpisah untuk mencapai high availability (ketersediaan tinggi), menjadikannya berat dan membutuhkan manajemen operasional yang intensif.

• Tujuan Utama: Pusat Data skala besar, Cloud Provider (EKS, GKE), dan infrastruktur enterprise.

K3s: Kecepatan dan Kemudahan Instalasi

Filosofi utama K3s adalah “Minimalis tanpa Mengorbankan Inti.” K3s adalah binary tunggal yang menggabungkan semua komponen K8s yang dibutuhkan menjadi satu file kecil yang mudah dipasang.

• Database State: K3s secara default menggantikan etcd dengan SQLite sebagai basis data state internal. SQLite adalah basis data embedded yang sangat ringan, ideal untuk klaster single-node atau klaster kecil.

• Tujuan Utama: Edge Computing, IoT, CI/CD, dan lingkungan Pengembangan/Pengujian. K3s dapat diinstal dan dijalankan di perangkat kecil seperti Raspberry Pi dengan RAM hanya 512MB.

Matrix Perbandingan Kunci

Perbedaan Arsitektur dan Pengurangan Beban

Pengurangan ukuran dan peningkatan efisiensi K3s bukan sekadar kebetulan, melainkan hasil dari keputusan arsitektur yang disengaja:

1. Pengurangan Database (etcd vs. SQLite)

Ini adalah pengurangan beban terbesar:

• K8s Standar: Manajemen dan tuning etcd adalah pekerjaan penuh waktu. etcd adalah bottleneck utama dalam hal overhead dan sumber daya.

• K3s: Menggunakan SQLite di node tunggal secara default. Meskipun SQLite tidak cocok untuk klaster yang sangat besar, ia sangat andal untuk single-node dan klaster kecil. K3s juga menawarkan dukungan untuk PostgreSQL atau MySQL jika high availability (HA) klaster kecil tetap dibutuhkan.

2. Penghapusan Komponen Cloud-Specific

K8s standar memiliki Cloud Controller Manager dan driver khusus untuk penyedia cloud besar (AWS, Azure, GCP).

• K3s menghilangkan komponen ini karena ia terutama ditujukan untuk bare metal atau edge environment di mana integrasi cloud spesifik tidak diperlukan, mengurangi binary size secara drastis.

3. Penghilangan Fitur Legacy dan Alpha

K3s menghapus fitur-fitur K8s legacy, driver storage yang tidak lagi digunakan, dan fitur-fitur yang masih dalam tahap alpha (eksperimental). Ini memastikan tool tersebut tetap ramping dan stabil, dengan fokus hanya pada fitur core yang paling sering digunakan.

Keandalan dan Ekosistem

Meskipun K3s lebih ringan, penting untuk dicatat bahwa ia tetap merupakan Kubernetes yang Certified oleh CNCF (Cloud Native Computing Foundation). Ini berarti bahwa:

• Kompatibilitas API: K3s menggunakan API K8s yang sama. Hampir semua file YAML yang berjalan di K8s juga akan berjalan di K3s.

• Keandalan: K3s sangat andal karena ia hanya menghilangkan, bukan memodifikasi, komponen inti Control Plane.

• Integrasi Tooling: Tool eksternal seperti Prometheus, Grafana, dan Helm bekerja dengan K3s sama seperti mereka bekerja dengan K8s standar.

Namun, dalam skenario high-performance atau mission-critical yang melibatkan puluhan node atau lebih, K8s standar yang dikelola dengan etcd tetap menjadi standar emas karena stabilitas etcd yang teruji dalam mendistribusikan state di seluruh cluster yang besar.

Skenario Penggunaan: Kapan Memilih Mana?

Pilih Kubernetes (K8s) Standar Jika:

1. Skala Besar dan Komprehensif: Anda membangun infrastruktur klaster dengan lebih dari 10 node dan membutuhkan high availability yang sangat kokoh.

2. Kebutuhan Integrasi Cloud: Anda sangat bergantung pada layanan cloud spesifik (seperti Load Balancer atau Volume Storage dari AWS/Azure/GCP) yang membutuhkan Cloud Controller Manager yang lengkap.

3. Membutuhkan Fleksibilitas Maksimal: Anda perlu mengkostumisasi scheduler atau menggunakan fitur alpha K8s terbaru.

Pilih K3s Jika:

1. Edge Computing dan IoT: Anda men-deploy di lokasi terpencil, perangkat ARM, atau di lingkungan dengan konektivitas yang buruk dan sumber daya yang sangat terbatas.

2. CI/CD dan Development: Anda membutuhkan klaster yang sangat cepat di-spin up dan dimusnahkan untuk testing otomatis atau lingkungan pengembangan lokal.

3. Klaster Kecil atau Sederhana: Anda mengelola klaster yang terdiri dari satu hingga lima node dan ingin mengurangi biaya operasional serta overhead manajemen etcd.

4. Raspberry Pi/Mesin Virtual Mini: Anda menggunakan hardware low-power dan membutuhkan platform yang hanya menggunakan sebagian kecil RAM dan disk space.

Kesimpulan: Efisiensi vs. Kekuatan Mentah

Kubernetes (K8s) standar adalah powerhouse yang memberikan kekuatan, kontrol, dan fitur yang tak tertandingi untuk infrastruktur cloud skala besar. Ia adalah pilihan default untuk hampir semua aplikasi enterprise.

Namun, K3s adalah bukti bahwa Kubernetes dapat diadaptasi untuk lingkungan yang paling terbatas sekalipun. K3s adalah pilihan yang cerdas dan efisien bagi mereka yang membutuhkan fungsionalitas K8s penuh (seperti deployment, service, dan pod) tetapi terhambat oleh keterbatasan hardware, jaringan, atau anggaran.

Memilih antara K8s dan K3s pada akhirnya adalah keputusan tentang skala dan sumber daya. Jika Anda memiliki kendala sumber daya, K3s memberikan kinerja K8s yang luar biasa dengan jejak kaki minimalis, menjadikannya standar baru untuk cloud computing yang terdesentralisasi.