Arsitektur Sistem & Patterns Modern

Pendahuluan

Di era transformasi digital yang terus meningkat, kebutuhan terhadap sistem informasi (SI) yang andal, fleksibel, dan mudah dikembangkan semakin penting. Organisasi maupun perusahaan kini tidak hanya butuh aplikasi sederhana, melainkan sistem yang mampu mendukung proses bisnis kompleks, integrasi data, skalabilitas, serta evolusi fitur dari waktu ke waktu. Oleh karena itu, perencanaan arsitektur sistem yang matang, dengan pola dan struktur yang sesuai, menjadi pondasi utama agar sistem dapat berkembang secara terukur, dapat dipelihara, dan memenuhi kebutuhan jangka panjang.

Artikel ini bertujuan memberikan gambaran mendalam tentang berbagai arsitektur sistem modern dan pola (patterns) yang umum digunakan saat ini, termasuk model 3-Tier, REST API, microservices, hingga arsitektur serverless, serta perbandingan antar model, sehingga pembaca dapat memahami kapan dan bagaimana memilih arsitektur yang tepat sesuai kebutuhan pengembangan sistem.

Definisi Arsitektur Sistem Informasi

Definisi Arsitektur Sistem Informasi Secara Umum

Arsitektur Sistem Informasi (SI) dapat dipahami sebagai cetakan (blueprint) yang menggambarkan struktur keseluruhan dari sistem TI dalam suatu organisasi, mencakup aspek bisnis, data, aplikasi, dan teknologi. Arsitektur ini menjadi panduan dalam merancang, mengembangkan, mengintegrasikan, dan mengelola sistem informasi sehingga sistem tersebut mendukung proses bisnis secara optimal. [Lihat sumber Disini - janitra.org]

Dalam konteks implementasi, arsitektur SI memastikan bahwa komponen-komponen seperti database, aplikasi, layanan, dan antarmuka pengguna dapat bekerja bersama dalam harmoni, serta memudahkan penyesuaian dan pemeliharaan sistem seiring perkembangan kebutuhan. [Lihat sumber Disini - jurnal.uui.ac.id]

Definisi Arsitektur Sistem Informasi dalam KBBI

Menurut Kamus Besar Bahasa Indonesia (KBBI), “arsitektur” merujuk pada “susunan atau struktur dari sesuatu” (komponen-komponen dan hubungannya) dalam suatu sistem. Oleh karena itu, “Arsitektur Sistem Informasi” secara harfiah dapat diartikan sebagai “susunan struktur sistem informasi”, yakni bagaimana elemen-elemen sistem (data, aplikasi, teknologi, proses bisnis) disusun dan diorganisir secara sistematis agar sistem dapat berjalan sesuai tujuan.

(Catatan: definisi ini diambil dari pemahaman literal KBBI terhadap kata “arsitektur” ditambah konsep “sistem informasi.” Bila diperlukan referensi langsung ke KBBI bisa dicantumkan, namun dalam literatur teknis sering digunakan definisi umum seperti di atas.)

Definisi Arsitektur Sistem Informasi Menurut Para Ahli

Para peneliti dan praktisi sistem informasi telah mendefinisikan arsitektur sistem informasi dari berbagai perspektif. Berikut beberapa definisi menurut literatur:

• Menurut penelitian oleh Vanisa Damayanti Yuningsih dkk. (2025), arsitektur sistem informasi, melalui pendekatan TOGAF ADM 9.2, adalah kerangka kerja yang menyelaraskan proses bisnis, kebutuhan data, aplikasi, dan teknologi dalam satu rancangan terpadu untuk mendukung operasional organisasi secara optimal. [Lihat sumber Disini - jurnal.stkippgritulungagung.ac.id]

• Dalam konteks perancangan sistem, arsitektur sistem informasi mencakup Arsitektur Bisnis, Arsitektur Data, Arsitektur Aplikasi, dan Arsitektur Teknologi. Komponen-komponen ini bersama-sama membentuk fondasi yang memetakan kebutuhan bisnis ke dalam solusi TI. [Lihat sumber Disini - jurnal.uui.ac.id]

• Dalam sebuah kajian industri (2024), arsitektur perusahaan (enterprise architecture) didefinisikan sebagai proses mendefinisikan struktur TI untuk mendukung strategi bisnis, meliputi dokumentasi roadmap yang mencakup interoperabilitas, skalabilitas, dan kesinambungan sistem. [Lihat sumber Disini - pdfs.semanticscholar.org]

• Sebagaimana disebut dalam literatur rekayasa perangkat lunak, arsitektur sistem berfungsi sebagai cetak biru yang memungkinkan komponen sistem diubah atau digantikan tanpa memengaruhi sistem secara keseluruhan, mendukung modularitas dan maintainability. [Lihat sumber Disini - en.wikipedia.org]

Dari berbagai definisi di atas, dapat disimpulkan bahwa arsitektur sistem informasi adalah fondasi konseptual dan struktural yang mendokumentasikan bagaimana sistem akan dibangun, bagaimana komponen saling terhubung, serta bagaimana sistem mendukung kebutuhan bisnis secara terintegrasi.

Arsitektur 3-Tier dan Penerapannya

Apa itu Arsitektur 3-Tier

Arsitektur 3-Tier adalah salah satu pola arsitektur perangkat lunak (software architecture) dalam domain multitier (n-tier), di mana suatu sistem dibagi menjadi tiga lapisan utama: presentation (user interface), application logic / business logic, dan data storage / database. [Lihat sumber Disini - en.wikipedia.org]

Dalam 3-Tier, ketiga lapisan tersebut dipisahkan secara logis, dan dalam banyak kasus secara fisik, sehingga perubahan pada satu lapisan (misalnya UI) tidak mempengaruhi lapisan lainnya (misalnya database), yang memberikan fleksibilitas dalam pengembangan dan pemeliharaan.

Mengapa 3-Tier Umum Digunakan

Beberapa keuntungan penggunaan arsitektur 3-Tier antara lain:

• Modularitas & Pemisahan Tanggung Jawab: Setiap lapisan menangani tanggung jawab yang berbeda, UI, business logic, dan data, sehingga memudahkan pengembangan, pengujian, dan deployment.

• Fleksibilitas & Skalabilitas: Lapisan bisa diubah atau diganti secara independen; misalnya upgrade database tanpa perlu mengubah UI. [Lihat sumber Disini - en.wikipedia.org]

• Kemudahan Pemeliharaan: Isolasi masalah lebih mudah, bug di UI tidak mengganggu logika bisnis atau data.

• Kemampuan Integrasi & Evolusi: Sistem bisa berkembang lebih mudah jika ada kebutuhan fitur baru, atau migrasi ke arsitektur lebih kompleks.

Penerapan 3-Tier dalam Sistem Web

Dalam implementasi web modern, pola 3-Tier sering terlihat sebagai:

• Front-End (Presentation), web client atau browser, dengan HTML/CSS/JS, atau front-end framework seperti React, Angular, Vue.

• Back-End / Application Server (Business Logic), server yang menangani request, memproses logika, menghubungkan ke database, misalnya menggunakan Node.js, Django, Spring.

• Database / Data Store (Data Storage), RDBMS atau NoSQL database yang menyimpan data aplikasi.

Dengan arsitektur ini, developer bisa mengganti atau meningkatkan back-end tanpa harus mengubah UI dan sebaliknya, serta menjaga data tetap konsisten dan aman terisolasi.

Arsitektur REST API dalam Sistem Web

Definisi REST API

REST (Representational State Transfer) adalah gaya arsitektur untuk komunikasi jaringan, khususnya layanan web, yang memungkinkan interaksi antara klien dan server dengan prinsip stateless, resource-based, serta menggunakan HTTP/HTTPS sebagai protokol komunikasi. REST API memungkinkan klien (misalnya front-end, mobile app, layanan lain) untuk mengakses atau memanipulasi resource melalui endpoint yang konsisten.

Meski REST bukan “arsitektur sistem penuh”, penggunaan REST API sering menjadi bagian dari desain arsitektur sistem web modern, memungkinkan modularitas, interoperabilitas, dan skalabilitas.

Peran REST API dalam Sistem Web Modern

Dalam sistem web modern, REST API berfungsi untuk:

• Menyediakan antarmuka terstandarisasi antara klien (front-end, aplikasi mobile) dan server/back-end.

• Memisahkan front-end dan back-end secara tegas, front-end tidak perlu tahu detail implementasi back-end, cukup berinteraksi lewat HTTP(s).

• Mendukung integrasi lintas sistem, REST API memungkinkan berbagai aplikasi atau layanan untuk saling berkomunikasi tanpa ketergantungan langsung pada bahasa pemrograman atau platform.

• Memfasilitasi skalabilitas dan evolusi, back-end bisa dikembangkan atau diganti tanpa mempengaruhi klien, selama antarmuka (API) tetap konsisten.

Contoh Kasus Penerapan REST API

Misalnya dalam sistem manajemen kepegawaian di sebuah universitas: front-end aplikasi web atau mobile akan melakukan request ke endpoint REST untuk mendapatkan data pegawai, menambahkan pegawai baru, atau memperbarui informasi. Back-end akan memproses request tersebut, berinteraksi dengan database, dan mengembalikan respon JSON/XML. Hal ini memisahkan logika UI, logika bisnis, dan penyimpanan data, sesuai prinsip 3-Tier + REST sebagai lapisan komunikasi.

Banyak sistem web modern mengadopsi kombinasi arsitektur 3-Tier (atau n-Tier) dengan REST API untuk membangun aplikasi yang modular, maintainable, dan mudah dikembangkan.

Konsep Microservices dan Penerapannya

Definisi Microservices

Microservices adalah pola arsitektur di mana sebuah aplikasi dibangun sebagai kumpulan layanan-layanan kecil (services) yang independen, masing-masing memiliki tanggung jawab tersendiri (biasanya satu business capability), dan saling berkomunikasi melalui protokol ringan (misalnya HTTP, REST, message queue). [Lihat sumber Disini - en.wikipedia.org]

Setiap layanan (microservice) dapat dikembangkan, diuji, dan dideploy secara independen. Hal ini kontras dengan arsitektur monolitik, di mana seluruh fungsi aplikasi digabung dalam satu kesatuan besar.

Keunggulan Microservices

Beberapa keuntungan utama microservices antara lain:

• Skalabilitas granular, hanya layanan tertentu yang perlu diskalakan sesuai beban, bukan seluruh aplikasi.

• Pengembangan dan deployment independen, tim bisa bekerja paralel pada layanan berbeda tanpa saling mengganggu.

• Isolasi kesalahan, kegagalan pada satu layanan tidak langsung menjatuhkan seluruh sistem.

• Fleksibilitas teknologi, layanan bisa menggunakan teknologi, bahasa pemrograman, atau database yang paling sesuai dengan domain masing-masing.

Tantangan pada Microservices

Namun microservices juga membawa kompleksitas tambahan, seperti:

• Manajemen distribusi data, tiap layanan bisa memiliki database sendiri, yang memunculkan tantangan dalam konsistensi data dan transaksi. [Lihat sumber Disini - arxiv.org]

• Komunikasi antar layanan, memerlukan mekanisme yang andal (REST, gRPC, message queue), serta penanganan error, retry, latency, dan versi API.

• Overhead operasional, monitoring, logging, deployment otomatis, orkestrasi layanan (misalnya dengan container, orchestrator) menjadi lebih kompleks.

• Kesulitan debugging dan tracing dalam sistem terdistribusi.

Penerapan Microservices

Microservices cocok untuk sistem besar dengan kompleksitas domain yang tinggi, misalnya sistem e-commerce, platform SaaS, aplikasi enterprise. Dalam praktiknya, microservices sering dipadukan dengan containerization (misalnya Docker, Kubernetes) dan orkestrasi layanan, agar deployment dan skalabilitas dapat dijalankan secara efisien.

Contoh penerapan nyata dapat dilihat di penelitian yang mengombinasikan microservices dan arsitektur serverless untuk sistem logistik lintas batas: layanan independen dibangun untuk tiap fungsi domain, berkomunikasi melalui API, serta memanfaatkan skalabilitas otomatis dari serverless. [Lihat sumber Disini - pmc.ncbi.nlm.nih.gov]

Arsitektur Serverless dan Cara Kerjanya

Definisi Serverless

Serverless Architecture adalah model desain sistem di mana developer tidak perlu mengelola server secara langsung, penyedia layanan cloud (cloud provider) menangani infrastruktur seperti server, scaling, patching, dan manajemen resource. Dalam serverless, aplikasi dipecah ke fungsi-fungsi kecil (sering disebut Function-as-a-Service / FaaS), yang dijalankan on-demand. [Lihat sumber Disini - researchgate.net]

Dengan serverless, developer bisa fokus pada kode dan logika bisnis tanpa pusing dengan detail infrastruktur, serta memanfaatkan skalabilitas otomatis dan model biaya sesuai konsumsi.

Cara Kerja Serverless

• Developer menulis fungsi-fungsi (function) yang menangani satu tugas spesifik.

• Fungsi disimpan di layanan cloud (cloud provider) dan hanya dijalankan ketika dipicu (event-driven), misalnya HTTP request, perubahan data, timer, atau pesan.

• Cloud provider menangani provisioning resource, skalabilitas, dan manajemen server.

• Setelah fungsi selesai dieksekusi, resource dilepaskan, sehingga biaya dihitung berdasarkan eksekusi, bukan server idle.

Model ini cocok untuk workload yang bersifat bursty, event-driven, atau aplikasi dengan beban yang tidak konsisten.

Kelebihan dan Keterbatasan Serverless

Kelebihan:

• Tanpa perlu manajemen server manual, meminimalkan overhead operasional.

• Skalabilitas otomatis, sesuai kebutuhan, tanpa konfigurasi tambahan.

• Efisiensi biaya, bayar hanya saat fungsi dijalankan, bukan untuk server standby.

• Cepat dalam deployment dan iterasi, cocok untuk MVP, prototyping, atau layanan mikro kecil.

Keterbatasan:

• Startup latency (cold start), fungsi yang belum aktif bisa sedikit lebih lambat saat pertama eksekusi. [Lihat sumber Disini - ijert.org]

• Tidak semua workload cocok, fungsi jangka panjang atau memerlukan state persistence kompleks terkadang sulit di-handle.

• Kompleksitas dalam monitoring dan debugging, terutama ketika ada banyak fungsi kecil berinteraksi.

• Potensi vendor lock-in, ketergantungan pada penyedia cloud tertentu jika menggunakan layanan spesifik mereka.

Perbandingan Monolithic vs Microservices vs Serverless

Monolithic (Satu Kesatuan)

Kelebihan:

• Struktur sederhana, seluruh fungsionalitas dalam satu kodebase.

• Mudah untuk memulai (startup cepat), cocok untuk aplikasi kecil atau MVP.

• Deployment mudah, hanya satu unit aplikasi.

Kekurangan:

• Sulit diskalakan sebagian, untuk skalabilitas, seluruh sistem harus diskalakan.

• Perubahan kecil bisa mengganggu seluruh sistem.

• Pemeliharaan dan evolusi bisa rumit jika kodebase tumbuh besar.

Microservices

Kelebihan:

• Modular, terpisah layanan, independen deploy.

• Skalabilitas fleksibel, tiap layanan bisa ditingkatkan sesuai beban.

• Isolasi tanggung jawab & fault tolerance lebih baik.

Kekurangan:

• Kompleksitas arsitektur, banyak layanan, komunikasi antar layanan, orkestrasi.

• Overhead operasional & devops lebih tinggi.

• Tantangan pada manajemen data & konsistensi antar layanan.

Serverless

Kelebihan:

• Tidak perlu manajemen server, efisien operasional.

• Skalabilitas otomatis & biaya efisien (pada beban variabel).

• Cocok untuk event-driven, micro-task, atau layanan ringan.

Kekurangan:

• Tidak cocok untuk aplikasi dengan kebutuhan stateful besar atau proses panjang.

• Potensi latensi awal (cold start), keterbatasan pada runtime fungsi.

• Debugging, monitoring, dan orkestrasi bisa menantang.

• Bisa terjadi vendor lock-in.

Ringkasan Perbandingan

Pemilihan arsitektur tergantung pada kebutuhan: ukuran aplikasi, kompleksitas domain, perkiraan skala pengguna, sumber daya devops, serta kebutuhan biaya dan fleksibilitas.

Contoh Implementasi Arsitektur Sistem Modern

Beberapa implementasi nyata arsitektur modern di Indonesia (dan global) memberikan gambaran bagaimana organisasi menerapkan arsitektur sistem dengan benar:

• Studi pada instansi pemerintahan (Instansi XYZ) menggunakan TOGAF ADM untuk merancang arsitektur sistem informasi, menghasilkan blueprint yang mencakup arsitektur bisnis, data, aplikasi, serta roadmap pengembangan sistem. [Lihat sumber Disini - jurnal.stkippgritulungagung.ac.id]

• Institusi pendidikan (sekolah MA Al-Falah Pesawaran) menggunakan pendekatan cloud-architecture dengan model SaaS untuk mengoptimalkan sistem informasi sekolah, meningkatkan fleksibilitas serta aksesibilitas sistem. [Lihat sumber Disini - journal.darmajaya.ac.id]

• Pada lingkungan kesehatan, misalnya di sebuah rumah sakit di Jakarta, arsitektur enterprise diterapkan untuk mendesain sistem informasi rumah sakit secara terstruktur, mulai dari manajemen inventaris, helpdesk, hingga pelaporan kinerja TI, guna memudahkan integrasi proses layanan. [Lihat sumber Disini - journal.trunojoyo.ac.id]

• Di ranah logistik dan IoT internasional, kombinasi microservices dan serverless digunakan untuk membangun platform logistik cerdas berskala besar, memanfaatkan keunggulan modularitas, skalabilitas, dan efisiensi infrastruktur dari serverless. [Lihat sumber Disini - pmc.ncbi.nlm.nih.gov]

Implementasi-implementasi tersebut menunjukkan bahwa arsitektur modern tidak hanya teori, tetapi juga telah dipraktikkan di berbagai domain, dari pemerintahan, pendidikan, layanan kesehatan, hingga logistik, menyesuaikan kebutuhan dan skala sistem.

Kesimpulan

Arsitektur sistem informasi adalah fondasi yang menentukan bagaimana sebuah sistem dibangun, dikelola, dan berevolusi. Memahami berbagai pola arsitektur, dari 3-Tier tradisional, penggunaan REST API, hingga microservices dan serverless, memungkinkan pengembang dan arsitek sistem untuk memilih pendekatan yang paling tepat berdasarkan kebutuhan dan konteks aplikasi.

• Arsitektur 3-Tier cocok untuk aplikasi sederhana hingga menengah dengan kebutuhan struktur jelas dan pemisahan antar lapisan.

• REST API menjadi elemen penting dalam sistem web modern untuk mendukung modularitas, interoperabilitas, dan fleksibilitas front-end/back-end.

• Microservices ideal untuk sistem besar dengan domain kompleks, memungkinkan layanan dikembangkan, diskalakan, dan dioperasikan secara independen.

• Serverless menawarkan efisiensi biaya dan operasional cekatan, terutama untuk workload event-driven atau beban variatif, meskipun dengan batasan tertentu.

Tidak ada satu arsitektur yang “paling benar” untuk semua kondisi. Pilihan harus didasarkan pada ukuran sistem, kompleksitas domain, beban penggunaan, anggaran, serta sumber daya pengembangan dan operasional. Dengan pemahaman yang mendalam dan penentuan arsitektur yang tepat, sistem informasi dapat dibangun secara andal, scalable, dan siap diadaptasi seiring waktu.