INTISARI ABSTRACT. Winarno Sugeng 1, Khabib Mustofa 2 1 Jurusan Teknik Informatika FTI ITENAS Bandung 2 Program Ilmu Komputer FMIPA UGM Yogyakarta

Transkripsi

1 REAL-TIME SYSTEM PADA JARINGAN KOMPUTER Winarno Sugeng 1, Khabib Mustofa 2 1 Jurusan Teknik Informatika FTI ITENAS Bandung 2 Program Ilmu Komputer FMIPA UGM Yogyakarta INTISARI Pengguna komunikasi menghendaki kualitas layanan yang sesuai dengan kebutuhannya. Sebagai contoh, untuk layanan VoIP dibutuhkan waktu tunda pengiriman paket suara yang sekecil mungkin, Jika waktu tunda pengiriman paket suara ini terlalu besar, maka layanan menjadi tidak diterima oleh pengguna. Hal ini dapat dibandingkan dengan layanan atau layanan FTP yang tidak terlalu sensitif terhadap adanya waktu tunda. Oleh karena itu, arsitektur jaringan berbasis IP harus dapat menyediakan berbagai layanan pengiriman data yang didukung oleh jaminan QoS. Dengan semakin kompleksnya jaringan, masalah penyediaaan jaminan QoS yang efektif di jaringan manjadi hal yang sangat penting. Jaringan QoS di dalam domain-domain jaringan harus dapat ditangani dan dijaga dengan baik, sehingga manajemen QoS mutlak diperlukan, manajemen QoS yang mencakup fungsi monitoring jaminan QoS baik untuk jaminan QoS end-to-end, maupun distribusi jaminan QoS di jaringan. Manajemen QoS juga menyediakan fungsi pengendalian QoS di jaringan bersekala besar. Untuk itu diperlukan suatu metoda yang mampu melakukan monitoring jaminan QoS mengacu kepada arsitektur real-time system. Kata Kunci : layanan, QoS, real-time system ABSTRACT User communications want quality services that meet their individual needs. For example, for VoIP service delivery is required delay time voice packets are as small as possible, If the voice packet transmission delay time is too large, then the service is not accepted by users. This can be compared to any or FTP service that is not too sensitive to the time delay. Therefore, IP-based network architecture must be able to provide a variety of data delivery services supported by the QoS guarantees. With the growing complexity of networks, the problem of effective Provision of QoS guarantees in networks became an essential. QoS network domains in the network must be handled and maintained properly, so it is absolutely necessary QoS management, QoS management functions include monitoring the QoS guarantees for QoS guarantees end-to-end, and the distribution of QoS guarantees in the network. QoS Management also provides QoS control functions in large-scale networks. It required a method capable of monitoring QoS assurance refers to architectures real-time system. Keywords: services, QoS, real time system 1

2 PENDAHULUAN [5] Suatu sistem komputasi dinamakan real-time jika sistem tersebut dapat mendukung eksekusi program/aplikasi dengan waktu yang memiliki batasan, atau dengan kata lain suatu sistem real-time harus memiliki : Batasan waktu dan memenuhi deadline Dapat diprediksi Proses bersamaan Dapat mengerjakan hal-hal yang penting saja, yang tidak penting tidak perlu dikerjakan. Membuat processor agar bekerja lebih cepat, sehingga dapat ditingkatkan jumlah task yang diselesaikan. Menemukan tingkat effisiensi waktu. waktu maksimum. Pemberian jaminan seperti ini tidak dapat dilakukan dalam sistem dengan secondary storage atau virtual memory, karena sistem seperti ini tidak dapat meramalkan waktu yang dibutuhkan untuk mengeksekusi suatu proses. Contoh dalam kehidupan sehari-hari adalah pada sistem pengontrol pesawat terbang. Dalam hal ini, keterlambatan sama sekali tidak boleh terjadi, karena dapat berakibat tidak terkontrolnya pesawat terbang (berhubungan dengan nyawa manusia). Diagram hard real-time dapat dilihat seperti Gambar 1 berikut ini. Berdasarkan response time dan dampaknya, maka komputasi real-time dapat dibedakan menjadi enam yaitu : 1. Sistem Hard Real-Time ( HRTS ) 2. Sistem Soft Real-Time ( SRTS ) 3. Semi Hard Real-Time System (HRTS) atau Semi Soft Real-Time ( SRTS ) 4. Interaktif Deadline ( Waktu Deadlinenya Bisa Ditawar ) 5. Probabilistic/Statistik 6. Intelligence RTS SISTEM HARD REAL-TIME (HRTS) [5] Sistem hard real-time dibutuhkan untuk menyelesaikan critical task dengan jaminan waktu tertentu (<100 mikro detik). Jika kebutuhan waktu tidak terpenuhi, maka aplikasi akan gagal. Secara umum, sebuah proses di kirim dengan sebuah pernyataan jumlah waktu dimana dibutuhkan untuk menyelesaikan atau menjalankan I/O. Kemudian penjadwalan dapat menjamin proses untuk selesai atau menolak permintaan karena tidak mungkin dilakukan. Mekanisme ini dikenal dengan resource reservation. Oleh karena itu setiap operasi harus dijamin dengan Gambar 1 Grafik Hard Real-Time [5] SISTEM SOFT REAL-TIME (SRTS) [5] Komputasi soft real-time memiliki sedikit kelonggaran. Dalam sistem ini, proses yang kritis menerima prioritas lebih daripada yang lain. Walaupun menambah fungsi soft realtime ke sistem time sharing mungkin akan mengakibatkan ketidakadilan pembagian sumber daya dan mengakibatkan delay yang lebih lama, atau mungkin menyebabkan starvation, hasilnya adalah tujuan secara umum sistem yang dapat mendukung multimedia, grafik berkecepatan tinggi, dan variasi tugas yang tidak dapat diterima di lingkungan yang tidak mendukung komputasi soft real-time. Contoh penerapan sistem ini dalam kehidupan sehari-hari adalah pada alat penjual/pelayan otomatis. Jika mesin yang menggunakan sistem ini telah lama digunakan, maka mesin tersebut dapat mengalami penurunan kualitas. Keterlambatan pada sistem ini tidak 2

3 menyebabkan kecelakaan atau akibat fatal lainnya, melainkan hanya menyebabkan kerugian keuangan saja. Diagram soft realtime dapat dilihat seperti Gambar 2 berikut ini. INTERAKTIF DEADLINE REAL-TIME [5] Pada sistem ini waktu deadlinennya bisa ditawar, artinya tidak secara mutlak pada titik tertentu, tetapi tergantung dari kesepakatan yang ditentukan dan fleksibel. Secara grafik dapat dilihat seperti gambar 4 dibawah ini. Gambar 2 Grafik Soft Real-Time [5] Setelah batas waktu yang diberikan telah habis, pada sistem hard real- time, aplikasi yang dijalankan langsung dihentikan. Akan tetapi, pada sistem soft real-time, aplikasi yang telah habis masa waktu pengerjaan tugasnya, dihentikan secara bertahap atau dengan kata lain masih diberikan toleransi waktu. SEMI HRTS atau SRTS [5] Metoda ini merupakan gabungan antara Semi Hard Real-Time System (HRTS) atau Semi Soft Real-Time System (SRTS). Dengan demikian waktu deadlinenya lebih pendek jika dibandingkan dengan SRTS. Diagram Semi HRTS/SRTS dapat dilihat seperti Gambar 2 berikut ini. Gambar 3 Grafik Semi HRTS atau SRTS [5] Gambar 4 Grafik Interaktif Deadline Real-Time [5] PROBABILISTIC/STATISTIK DAN INTELLIGENCE RTS [5] Metode Probabilistic biasanya menggunakan teori probabilitas/teori kemungkinan dengan metoda statistik. Sedangkan pada metoda Intelligence RTS biasanya menggunakan Expert Systems/Kecerdasan buatan/artifial Inteligence atau Kendali Cerda KESALAH PAHAMAN TENTANG REAL-TIME SYSTEM [5] Real-time system merupakan suatu sistem yang mampu memproses tugas-tugas dan hasilnya tepat waktu. real-time embedded system, real-time tidak harus berwujud embedded system. Pada Gambar 5 terlihat lebih dekat dengan embedded system bukan real-time, karena belum terlihat adanya sistem pembatasan waktu (deadline) yang jelas. padahal sistem real-time sangat memperhatikan dimana waktu adalah merupakan hal yang dianggap penting dan vital. Sistem yang cepat waktu bukan merupakan tujuan dari real-time, tetapi merupakan suatu persyaratan agar sistem tersebut bisa mengerjakan tugas-tugas dengan cepat. 3

4 Gambar 5 Skematik Diagram Embedded System [5] Suatu hasil dikatakan tepat waktu jika : Yang meminta hasil memberitahu, hasilnya harus diserahkan sesuai dengan waktu yang telah disepakati/ditentukan. Misalnya seorang dosen memberikian ujian kepada sejumlah mahasiswa dan memberikan waktu pengerjaan selama 1 jam. Apabila waktu pengerjaan telah mencapai 1 jam, maka seluruh pekerjaan yang diberikan tadi harus segera dukumpulkan. Dapat memberikan jawaban setiap saat diminta. Harus dapat memberikan jawaban yang terbaik dan akurat. User yang memerintahkan dan kapan harus diberikan oleh sistem serta dapat menjawab pada setiap saat. Secara blok diagram untuk sistem real-time (studi kasus pada Client-Server) dapat dilihat sepert Gambar 6. Gambar 6 Real-Time System pada Client Server [5] Sistem waktu nyata merupakan sistem yang berkaitan erat dengan deadline. Agar dapat mencapai real-time, maka usaha yang dilakukan untuk memenuhi kriteria real-time antara lain : Software yang dihardwarekan ( Hadrwareisasi ) MSB First, MSD First, MSM First, MSI First Heuristic / Expert Systems, System Pakar / Sistem Cerdas Seleksi / Sorting Preprocessing Scheduling Parallelism Data Reduction Prediction 4

5 Sampling Dengan demikian apabila beberapa kriteria diatas terpenuhi, maka akan diperoleh grafik seperti Gambar 7 diasumsikan menggunakan sebuah processor. Sedangkan Gambar 8 10 diasumsikan menggunakan paralel processor. Gambar 9 Dgn Processor Paralel Alt-2 [5] Gambar 7 Dengan Processor Tunggal [5] Gambar 10 Dgn Processor Paralel Alt-3 [5] Gambar 8 Dgn Processor Paralel Alt-1 [5] ARSITEKTUR REAL-TIME SYSTEM [5] Arsitektur sistem real-time merupakan suatu blog diagram yang mengambarkan interkoneksi antar sistem yang ada pada realtime. Secara blok dapat di gambar 11 berikut ini. 5

6 Gambar 11 Blok Diagram Real-Time Systems [5] Pada Gambar 11 terdiri dari beberapa blok sistem. Secara garis besar dibedakan menjadi dua, yaitu bagian statistik dan algoritma. Pada bagian algoritma terdapat sejumlan n algoritma. Semakin kompleks suatu program, maka akan semakin banyak punya algoritma yang bisa digunakan untuk menyelesaikan program tersebut. Pada bagian masukan terdapat saklar selector yang digunakan untuk memilih input mana yang akan dieksekusi menggunakan algoritma 1 n, tergantung dari keinginan kita atau tingkat komplektifitas program. Agar bisa diperoleh konsep realtime, maka ditambahkan suatu kontrol / pencatat kapan program mulai start dan kapan program tersebut harus berhenti dengan menghasilkan nilai dan waktu sesuai dengan kesepakatan batas waktu (deadline). MONITORING QoS [3][4] Quality of Service atau QoS adalah teknologi yang memungkinkan administrator jaringan untuk menangani berbagai efek dari terjadinya kongesti pada lalu lintas aliran paket dari berbagai layanan untuk memanfaatkan sumber daya jaringan secara optimal, dibandingkan dengan menambah kapasitas fisik jaringan tersebut. Kebanyakan para administrator berpikir pendek jika terjadi masalah kepadatan traffic jaringan maka penyelesaiannya selalu menambah kapasitas fisik dalam hal ini lebar pita atau bandwidth layanan. Pada kenyataannya meningkatnya berbagai layanan akan meningkatkan lalu lintas aliran paket dengan berbagai laju kecepatan, yang akan membutuhkan kemampuan jaringan melalukan aliran paket pada laju kecepatan tertentu. Tetapi sebenarnya adalah yang didahulukan upaya memanfaatkan sumber daya jaringan secara optimal yang didahulukan. Ada banyak faktor-fator yang terkait dalam kasus ini sehingga menambah kapasitas fisik bukan satu-satunya jalan yang harus ditempuh. Quality of Service (QoS) bertujuan untuk menyediakan QoS yang berbeda-beda untuk beragam kebutuhan akan layanan di dalam jaringan IP, sebagai contoh untuk menyediakan pita lebar yang khusus, menurunkan hilangnya paket-paket, menurunkan waktu tunda dan variasi waktu tunda di dalam proses transmisinya. Fungsi-fungsi QoS dijelaskan sbb : 1. Pengkelasan paket untuk menyediakan palayanan yang berbeda-beda untuk kelas paket yang berbeda-beda 2. Penanganan kongesti untuk memenuhi dan manangani kebutuhan layanan yang beda-beda 3. Pengendalian lalu lintas paket untuk membatasi dan mengendalikan pengiriman paket-paket data 4. Pensinyalan untuk mengendalikan fungsifungsi perangkat yang mendukung komunikasi di dalam jaringan IP Secara umum metode jaminan QoS dikategorikan sebagai berikut : 6

7 Best Effort Service Best Effort merupakan metode QoS yang paling sederhana di mana paket-paket dapat dikirimkan setiap waktu, tanpa terlebih dahulu bernegosiasi dengan kemampuan jaringan. Jaringan akan memberikan kemampuan terbaiknya mengirimkan paket-paket, namun tidak memberikan jaminan akan reliabilitas jarinhan tersebut dan adanya waktu tunda. Pelayanan Best Effort merupakan pelayanan standar pada saat ini untuk menangani aplikasi umum seperti FTP dan , dengan mengaplikasikan strategi first in first out (FIFO). Integrated Service ( IntServ ) Metode IntServ pada dasarnya akan melakukan pengefesiensian alokasi bandwidth dengan cara pemesanan bandwidth terlebih dahulu melalui pensinyalan awal. Aplikasi akan mengirimkan sinyal awal yang sekaligus membawa nilai QoS yang diperlukan. Setiap router yang dilalui oleh sinyal ini kemudian akan melakukan reservasi bandwidth yang dipesan. Setelah proses pensinyalan selesai, aplikasi dapat menggunakan bandwidth yang telah dialokasikan untuk aplikasi tersebut. Differentiated Service ( DiffServ) Metode Diffserv merupakan metode yang memberikan multilayanan yang menghendaki kebutuhan QoS yang berbeda-beda. Berbeda dengan Intserv, Diffserv tidak mengaplikasikan RSVP sehingga tidak menghendaki router-router untuk menyediakan sumber daya jaringan untuk melakukan pengiriman paket. Diffrserv menyediakan layanan khusus menurut QoS yang dikehendaki oleh masing-masing paket, yaitu dengan menggunakan teknik IP Precedence. Jaringan akan melakukan packet classification, traffic shaping, traffic policing, dan queuing berdasarkan informasi yang diberikan. Menurut B.Y.Jiang dkk, Sebuah model dari sistem moitoring QoS yang terdiri dari komponen-komponen monitoring application, Qos monitoring, monitor dan monitored objects Gambar 12 Model Monitoring QoS [3] Menurut informasi QoS yang dapat diperoleh, monitoring QoS dapat diklasifikasikan ke dalam dua kategori yaitu monitoring QoS dari ujung-ke-ujung (end-to-end QoS monitoring, EtE QM) dan monitoring distribusi QoS per node (distribution monitoring, DM). Di dalam EtE QM, monitoring QoS dilakukan dengan cara mengukur parameter-parameter QoS dari pengirim kepada penerima. Sedangkan di dalam DM, proses monitoring QoS dilakukan di segmen-segmen jalur pengiriman atau antara node-node tertentu yang dikendaki di sepanjang jalur pengiriman paket data. REAL TIME FLOW MEASUREMENT ( RTFM ) [3][4] Realtime Traffic Flow Measurement Working Grup mengembangkan RTFM Traffic Measurement System yang dideskripsikan di RFC 2064, RFC 2722, RFC 2720, RFC 2723 dan RFC selain metoda yang dikembangkan oleh Mourelatou dkkl., Chen dkk., RMON 2, RTCP based, dan RM/IRM based. Arsitektur RTFM terdiri 7

8 dari entitas entitas seperti Meter, Manager, Meter Reader dan analysis application. Gambar 13 Arsitektur RTFM (RFC 2722) Manager (RFC 2722) untuk pengukuran lalu lintas data. Manager dapat mengendalikan beberapa meter dalam waktu yang bersamaan. Meter (RFC2722) ditempatkan di titik titik yang ditentukan oleh seorang administrator jaringan. Setiap meter akan merekam aktifitas jaringan secara selektif sesuai dengan konfigurasi yang diberikan oleh manager. Meter mengimplementasikan empat proses asinkron yantiu menangani requaest SNMP, memonitor ethernet, menangani perintah yang dimasukkan dari keyboard dan melakukan managemen memori. Ketika sebuah paket tiba di meter maka dua struktur data akan dibangun, yang pertama untuk pengirim data yang kedua untuk penerima. Meter Reader mengirimkan data data yang ditangkap oleh meter agar dapat diolah oleh analysis application. Analysis Application memproses data yang diterima dan selanjutnya dapat memberikan informasi dan reporting untuk keperluan managemen jaringan. Setiap menit dapat dibaca oleh beberapa meter reader, seperti ditunjukkan di gambar 14 dibawah. Meter 1 dibaca oleh meter reader A dan meter 4 dibaca oleh meter reader B. Meter 1 dan 4 tidajk memiliki redundansi sehinggajika meter tidak berfungsi, data untuk segmen jaringan tertentu akan hilang. Meter 2 dan 3 melakukan pengukuran lalu lintas data pada segman jaringan yang sama. Meter 2 dan 3 dibaca oleh meter reader A dan meter reader B. jika sebuah meter reader tidak berfungsi, maka meter reader yang lain tetap akan mengumpulkan data dari kedua meter 2 dan 3. Gambar 14 Interaksi antara meter reader dengan meter (RFC 2722) KESIMPULAN [3][4] Real Time Flow Measurement (RTFM) yang dikembangkan oleh Brownlee dkk. dan telah menjadi dokumen IETF merupakan salah satu dari metoda monitoring QoS selain metoda yang dikembangkan oleh Mourelatou dkkl., Chen dkk., RMON 2, RTCP based, dan RM/IRM based. RTFM merupakan sebuah arsitektur untuk melakukan pengukuran (measurement) dan pelaporan (reporting) aliran paket data di jaringan berbasis IP. RTFM dapat merekam atribut atribut aliran paket data yang mencakup alamat sumber dan tujuan, waktu pertama kali paket data (timestamp) termonitor, dan hitungan jumlah byte dari aliran paket data. RTFM menyediakan kemampuan monitoring QoS baik EtE QM maupun DM dengan cara menempatkan entitas meter ke node node yang dikehendaki di mana QoS akan dimonitor. Kebutuhan jaminan QoS merupakan isu yang sangat penting di jaringan komputer bersekala besar dan kompleks, karena pengguna komunikasi menghendaki kualitas layanan yang sesuai dengan kebutuhannya. Sebagai contoh, untuk layanan VoIP dibutuhkan waktu tunda pengiriman paket suara yang sekecil mungkin, yaitu di bawah 200 ms. Jika waktu tunda pengiriman paket suara ini terlalu besar, maka layanan menjadi tidak diterima oleh pengguna. Hal ini dapat dibandingkan dengan layanan atau layanan FTP yang tidak terlalu sensitif terhadap adanya waktu tunda. Oleh karena 8

9 itu, arsitektur jaringan berbasis IP harus dapat menyediakan berbagai layanan pengiriman data yang didukung oleh jaminan QoS. Arsitektur jaringan IP yang ada sekarang belum secara khusus memberikan jaminan QoS untuk layanan-layanan waktu nyata seperti VoIP dan aplikasi multimedia. Paketpaket diperlukan sama pada proses pengirimannya. Peralatan di dalam jarinagn seperti router mengaplikasikan strategi first in first out (FIFO) untuk memproses semua paket yang masuk dan juga mengaplikasikan motode Best Effort untuk mengirimkan paket ke tujuan, tetapi tidak memberikan jaminan akan reliabilitas jaringan dalam mencengah terjadinya paket hilang dan munculnya waktu tunda selama proses pengirimannya. Sedangkan untuk mendukung layananlayanan pengiriman data,voip, dan aplikasi multimedia yang berbeda-beda, dibutuhkan kemampuan jaringan untuk membedakan kelas-kelas dan layanan yang diinginkan tersebut. Metode Best Effort yang memberikan jaminan layanan pengiriman data di dalam jaringan tidak dapat membedakan dan mengklasifikasikan jenis-jenis layanan, sedangkan di satu sisi dibutuhkan jaminan layanan yang berbeda-beda terhadap beragam jenis aplikasi yang ada. Dengan semakin kompleksnya jaringan, masalah penyediaaan jaminan QoS yang efektif di jaringan manjadi hal yang sangat penting. Jaringan QoS di dalam domaindomain jaringan harus dapat ditangani dan dijaga dengan baik, sehingga manajemen QoS mutlak diperlukan, manajemen QoS yang mencakup fungsi monitoring jaminan QoS baik untuk jaminan QoS end-to-end, maupun distribusi jaminan QoS di jaringan. Manajemen QoS juga menyediakan fungsi pengendalian QoS di jaringan bersekala besar. Salah satu metoda yang akan ditekan di dalam pembahasan ini adalah monitoring jaminan QoS mengacu kepada arsitektur Real Time Flow Measurement (RTFM). REFERENSI [1] Arwin D.W. Sumari, Teknologi Real- Time: Konsep an Aplikasi. [2] Bambang Sridadi, 2010, System Waktu Nyata, Informatika Bandung [3] Yoanes Bandung, Suhardi, Armein Z.R. Langi, 2005, Metoda Real Time Flow Feasurement (RTFM) untuk monitoring QoS di jaringan NGN, Kelompok Keahlian Sistem Informasi, Sekolah Teknik Elektro dan Informatika ITB [4] Rohit Joshi, Chen-Khong Tham, Integrated Quality of Service and Network Management, Department of Electrical Engineering, National University of Singapore [5] Siyamta, Pengantar Real-Time Systems, Oke.or.id [6] Syamsul Akbar Syarif, 2009, Real Time System,ITI. 9