Vol. 4, No. 1, Tahun Jurnal Aksara Komputer Terapan Politeknik Caltex Riau

Transkripsi

1 Vol. 4, No. 1, Tahun Jurnal Aksara Komputer Terapan Politeknik Caltex Riau Website : pustaka@pcr.ac.id Analisa Performansi Virtualisasi Data Center Pada Cloud Computing Fitri Wahyuni 1, Rika Perdana Sari 2, Muhammad Arif Fadhly Ridha 3 1 Program Studi Teknik Informatika, Politeknik Caltex Riau, fitri11ti@mahasiswa.pcr.ac.id 2 Program Studi Teknik informatika, Politeknik Caltex Riau, rika@pcr.ac.id 3 Program Studi Teknik Informatika, Politeknik Caltex Riau, fadhly@pcr.ac.id Abstrak Perkembangan teknologi yang semakin maju berpengaruh terhadap perkembangan data. Datadata tersebut bergerak terlalu cepat dan memiliki ukuran yang besar. Untuk mendapatkan nilai dari data tersebut, harus ada alternatif untuk mengelola data yaitu dengan menggunakan data center. Dalam membangun data center dibutuhkan infrastruktur tempat dan sumber daya yang memadai. Permasalahan akan muncul saat terjadi kerusakan pada data center, baik pada perangkat keras, perangkat lunak maupun jaringan. Untuk menghindari hal tersebut data center dapat di maintenance secara berkala namun dengan biaya yang tidak murah dan proses yang tidak mudah. Sehingga untuk mengatasinya, dapat dibangun data center secara virtual dengan teknologi cloud computing. Pada cloud computing, komputer fisik digantikan dengan virtual machine. Data center yang dibangun memiliki 3 virtual machine (node) pada keempat teknologi virtualisasi, yaitu Linux-Vserver, KVM, OpenVZ dan Xen. Pada setiap teknologi virtualisasi diuji performansi sumber daya seperti CPU, memori dan network. Pengujian dilakukan dengan 2 cara, yaitu menggunakan jaringan public dan jaringan private. Hasil uji dan analisa yaitu server KVM menjadi server tertinggi dalam penggunaan sumber daya CPU dan memori namun memiliki kinerja data center yang stabil; server OpenVz dan Linux-Vserver menggunakan sumber daya yg sedikit dan performa yang cukup baik; server Xen menggunakan sumber daya yang paling rendah namun dengan tingkat kegagalan yang tinggi saat proses transfer. Kata kunci: big data, data center, virtualisasi, cloud computing Abstract The advancement of the technology make a big impact for data development. Those data move too fast and have big size. To get the value of those data, there must be an alternative way for data management. It can be done with data center. In building data center, infrastructure and appropriate resource are needed. The problem will occur when there are some malfunction in data center, such as: hardware, software, and network. To avoid those things, data center can be maintain in a periodical way but with high-price and complex process. To overcome that problems, virtual data center with cloud computing can be built. In cloud computing, physical computer can be replaced with virtual machine. The built in data center have three virtual machine (node) in fourth virtualization technology: Linux-Server, KVM, OpenVZ, Xen. In each virtualization technology, resource performance will be tested, such as: CPU, memory, and

2 Vol. 4, No. 1, Tahun network. The examination will be done in two ways: use public network and private network. The test result and analysis are: KVM server use the highest CPU resource and memory, but have a stabile performance; OpenVZ server and Linux-Vserver use small resource with good performance; Xen Server use the smallest resource but have the worst performance in transfer process. Keywords: data center, cloud computing, openvz, virtualizationi, resource 1. Pendahuluan Perkembangan teknologi yang saat ini semakin maju tentu berpengaruh terhadap perkembangan data. Perkembangan data juga disebabkan karena data yang digunakan semakin banyak dan berukuran besar atau disebut sebagai big data. Big Data adalah data yang melebihi kapasitas pengelolahan sistem database konvensional. Data tersebut terlalu besar, bergerak terlalu cepat, atau tidak sesuai dengan struktur arsitektur database yang ada. Untuk mendapatkan nilai dari data tersebut, harus ada cara alternatif untuk memprosesnya [1]. Alternatif untuk mengelola data tersebut dapat menggunakan data center [2]. Dalam membangun sebuah data center, membutuhkan infrastruktur tempat dan sumber daya manusia yang memadai. Permasalahan akan timbul saat data center mengalami kerusakan, baik kerusakan pada perangkat keras, perangkat lunak atau jaringan. Kerusakan yang terjadi bisa dihindari, dengan melakukan maintenance yang intensif secara berkala. Untuk maintenance sebuah data center, membutuhkan dana khusus karena biaya yang dikeluarkan tidak murah. Untuk mengatasi hal tersebut, virtualisasi data center dapat dibangun dengan pemanfataan teknologi cloud computing [3]. Cloud computing adalah sebuah model client-server, di mana resources seperti server, storage, network, dan software dapat dipandang sebagai layanan yang dapat diakses oleh pengguna secara remote dan setiap saat. Pengguna dapat menikmati berbagai layanan yang disediakan provider cloud computing, tanpa perlu terlalu banyak meminta bantuan teknis atau support dari pihak provider. Pada cloud computing, physical machine (komputer fisik) digantikan dengan virtual machine (komputer virtual), physical network dan physical storage digantikan dengan virtual network dan virtual storage [4]. Dalam membangun virtual machine terdapat beberapa teknologi virtualisasi seperti Linux-Vserver, OpenVZ, Xen, Kernel-Based Virtual Machine (KVM), VirtualBox, Bochs, dan User Mode Linux (UML). Empat diantaranya memiliki kinerja yang lebih baik seperti Linux- Vserver yang mampu menjalankan virtual private servers secara simultan dan cepat [5], OpenVZ diperuntukan bagi personal dan small-medium bussniness [6], Xen yang berjalan pada hypervisor tipe bare-metal sehingga penggunaan resource menjadi optimal [7], dan KVM yang support dengan sistem operasi linux dan windows [8]. Sedangkan VirtualBox tidak mempunyai fitur screen capture dan clone sehingga tidak bisa melakukan backup data [9], Bochs memiliki kecepatan yang lebih lambat dibandingkan teknologi virtualisasi lainnya [10], dan UML diperuntukan bagi user personal dan hanya mendukung arsitektur x86 [11]. Berdasarkan uraian tersebut, akan dibangun data center pada KVM, Xen, OpenVZ, dan Linux-Vserver. Pengujian dilakukan dengan menganalisa kinerja dari data center dan performansi sumber daya seperti CPU, memory, dan network yang berjalan pada masing-masing teknologi virtualisasi. Diharapkan dengan adanya

3 Vol. 4, No. 1, Tahun hasil analisa tersebut, dapat membantu menentukan teknologi virtualisasi yang paling baik berdasarkan kebutuhan CPU, memory dan network dalam membangun dan mengelola data center dengan pemanfaatan teknologi cloud computing. 2. Landasan Teori 2.1 Penelitian Terdahulu Analisa Performansi Virtualisasi Data Center Pada Cloud Computing memiliki beberapa referensi dari penelitian terdahulu. Referensi terdahulu berguna untuk memberi masukan dan ide untuk penelitian sekarang. Adapun penelitian terdahulu yang menjadi referensi yaitu: 1. Analisis perbandingan performansi data server yang disusun oleh Saputra (2013) 2. Analisa perbandingan metode KVM dengan OpenVZ pada mesin VPS (Virtual Private Server) di PT. Lintas Data Prima Yogyakarta yang dilakukan oleh Kartikasari (2010) 3. Perbandingan perangkat lunak aplikasi virtualisasi berbasis open source antara Qemu, Kvm, dan Xen oleh Murtiwiyati (2013) 4. Analisis dan implementasi virtual server terbasis Hyper-V terhadap peningkatan performansi sistem data center pada studi kasus PT. KITech oleh Darmawan (2011) 5. Perancangan, implementasi, dan analisis kinerja virtualisasi server menggunakan Proxmox, Vmware ESX, dan Openstack oleh Arfriandi (2012) 6. Analisis implementasi Infrastructure As A Service menggunakan Ubuntu cloud infrastruktur oleh Rahma (2013) Pada penelitian proyek akhir ini akan dibangun virtualisasi data center pada cloud computing dengan menggunakan CentOS 6.6 sebagai sistem operasinya. Teknologi virtualisasi yang akan dianalisa performansinya adalah Linux-Vserver, OpenVZ, Xen dan KVM. 2.2 Cloud Computing Cloud computing adalah sebuah bentuk layanan yang membuka peluang untuk dapat hadir dimanapun, memberikan kenyamanan, akses jaringan sesuai permintaan (on-demand) ke lokasi sumber daya computing terkonfigurasi (misalnya, jaringan, server, penyimpanan, aplikasi, dan layanan), yang dapat dengan cepat dijalankan dan diluncurkan, dengan upaya pengelolaan minimal atau dengan menggunakan penyedia jasa layanan [12]. 2.3 Virtualisasi Virtualisasi adalah sebuah teknik agar perangkat keras pada sebuah mesin dapat dibagi melalui pembagian perangkat keras atau lunak, berbagi waktu dan simulasi menjadi banyak lingkungan eksekusi, tiap bagian dapat berperan sebagai sistem yang lengkap. Sumber data perangkat keras dibagian di antara clientclient yang berpikir berjalan di atas perangkat keras asli [13]. 2.4 centos CentOS adalah sebuah komunitas supported distribusi yang berasal dari sumber bebas yang diberikan ke publik oleh Red Hat dari Red Hat Enterprise Linux (RHEL). Dengan demikian, linux CentOS ditujukan untuk fungsional dan compatible dengan RHEL. Linux CentOS bebas biaya dan bebas untuk di sebarluaskan. Setiap versi dari CentOS dipertahankan hingga 10 tahun. Sebuah versi CentOS baru dirilis kira-kira setiap 2 tahun dan setiap versi CentOS diperbarui secara berkala (kira-kira setiap 6 bulan) untuk mendukung hardware yang lebih baru. Hal ini dimaksudkan agar aman, mudah dalam pemeliharaan, handal, dapat diprediksi, dan direproduksi lingkungan Linux[14]. 2.5 NFS Menurut Pawlowski et al (2000), NFS adalah sebuah file sistem terdistribusi yang memungkinkan komputer pada host

4 Vol. 4, No. 1, Tahun lain pada suatu jaringan mengakses data yang tersimpan pada sisi server. NFS menggunakan RPC dalam komunikasinya antara klien dengan server yang dibungkus dengan protocol TCP sebagai kontrol dan UDP sebagai data. 2.6 Data Center Menurut [16], data center yang secara harfiah berarti pusat data, adalah suatu fasilitas untuk menempatkan sistem komputer dan equipment-equipment terkait, seperti sistem komunikasi data dan penyimpanan data. Fasilitas ini mencakup catu daya redundant, koneksi komunikasi data redundant, pengontrol lingkungan, pencegah bahaya kebakaran, seperti piranti keamanan fisik. 2.7 Apache Apache HTTP server project adalah usaha pengembangan perangkat lunak kolaboratif yang ditujukan untuk membuat sumber kode implementasi server HTTP (web) yang kuat, berkelas komersial, banyak fitur, dan tersedia secara bebas. Proyek ini dikelola bersama-sama oleh kelompok sukarelawan dari seluruh dunia, menggunakan Internet dan web untuk berkomunikasi, membuat rencana, dan mengembangkan server beserta dokumentasi yang terkait. Proyek ini adalah bagian dari apache software foundation. Selain itu, ratusan pengguna telah menyumbangkan ide-ide, kode, dan dokumentasi untuk proyek ini. File ini dimaksudkan untuk menjelaskan secara singkat tentang sejarah apache HTTP Server dan mengakui banyak contributor[17]. 3. Metodologi Penelitian Pada penelitian ini dibangun empat buah data center berbasis cloud computing. Pada setiap data center memiliki sebuah server fisik yang akan dibuat tiga buah Virtual Private Server (VPS) dengan media virtualisasi yang telah ditentukan. Pada VPS 1 akan dipasang aplikasi web server agar client dapat mengakses data center melalui web browser, yaitu dengan menggunakan Apache. Sedangkan pada VPS 2 dan 3 akan dipasang aplikasi untuk data center dengan menggunakan Network File System (NFS). Untuk pengujian akan digunakan satu buah Personal Computer (PC) sebagai client yang nantinya akan mengakses data center yang ada di dalam server cloud. Switch berfungsi untuk menghubungkan semua perangkat yang berada dalam satu jaringan. 3.1 Topologi Jaringan Berikut adalah topologi jaringan cloud computing yang dibuat, beserta table pengalamatan yang direalisasikan ke dalam proyek akhir. Gambar 1 Topologi Jaringan 3.2 Kebutuhan Perangkat Dalam proyek akhir ini membutuhkan perangkat untuk melaksanakan pengerjaan proyek akhir. Perangkat tersebut terbagi menjadi dua

5 Vol. 4, No. 1, Tahun yaitu perangkat hardware dan perangkat software. Adapun perangkat perangkat yang dipakai yaitu: 1. Server Tabel 1 Spesifikasi Server Uraian Process or Harddi sk Memor y Operati ng System IP Addres s Softwa re 2. Node 1, 2, dan 3 Tabel 2 Spesifikasi Node 4. Hasil dan Pembasan Spesifikasi Intel(R) Core(TM) i Ghz (8CPUs), ~3.4 GHz 200 GB 4 GB CentOS /24 OpenVz/Xen/KVM/ Linux-Vserver 4.1 Pengujian Performansi Cloud Computing Pengujian saat server standby Pada saat pengujian ini, dilakukan monitoring performansi dari 4 buah server yang sudah dibangun. Pengujian ini dilakukan ketika data center dalam keadaan standby, yaitu ketika tidak ada aktifitas akses dari client Gambar 2 Perbandingan performansi server saat standby Pada Gambar 2 dapat dilihat bahwa saat server standby, KVM menggunakan CPU sebesar 2,1%, sedangkan Linux- Vserver sebesar 0,1% dan OpenVZ dan Xen sama sekali tidak menggunakan CPU. Untuk penggunaan memori saat server standby, KVM menggunakan space memori yang cukup tinggi dibandingkan tiga server lainnya, yaitu 37,7%. Sedangkan OpenVz menggunakan space memori yang paling rendah, yaitu 10%. Untuk Linux- Vserver dan Xen menggunakan space memori sebesar 10,5% dan 11,7%. KVM menjadi server yang memiliki penggunaan memori paling tinggi. Pada saat standby penggunaan memori mencapai 37,7%. Hal tersebut dikarenakan, pada KVM memiliki service qemu-kvm yang berjalan sesuai banyaknya node. Service tersebut memiliki persentase tinggi pada penggunaan memori, satu node menggunakan memori sekitar 10%. Sehingga saat 3 node dijalankan sekaligus penggunaan memori pada KVM bertambah menjadi tiga kali lipat Pengujian saat server busy Pengujian ini dilakukan ketika data center diakses oleh beberapa client secara bersamaan melalui jaringan public. Pengujian dilakukan dengan adanya request 20 client. Pada saat pengujian ini, dilakukan monitoring performansi dari 4 buah server yang sudah dibangun, yaitu penggunaan CPU dan memori. Tingkat keberhasilan upload dan download pada pengujian ini hanya diukur selama 1 jam. Pengujian dilakukan dengan menyewa beberapa PC pada empat buah

6 Vol. 4, No. 1, Tahun warnet yang memiliki kecepatan jaringan yang berbeda. Berikut adalah bandwidth dari empat buah warnet : No Tabel 3 Bandwidth dari empat buah warnet Warnet Upload Bandwidth Download 1 Warnet 1 0,5Mbps 1,5Mbps pada OpenVz meningkat menjadi 13,7%. Pada Xen naik menjadi 12,2%. Pengujian selanjutnya dilakukan dengan men-download file oleh 20 client secara bersamaan. Lalu dilihat performansi CPU dan memori ketika proses download berlangsung. 2 Warnet 2 0,5Mbps 0,5Mbps 3 Warnet 0,4Mbps 0,6Mbps 4 Warnet 0,4Mbps 3,6Mbps Berdasarkan dari tabel 3, dapat dilihat bahwa bandwidth dari masingmasing warnet berbeda. Sehingga kecepatan dari masing-masing teknologi virtualisasi memiliki trafik kecepatan yang berbeda-beda. Pengujian ini dilakukan dengan meng-upload data oleh 20 client, yaitu 10 client meng-upload data sebesar 543M bertipe.rar dan 10 client meng-upload data sebesar 545MB bertipe.mkv. Kemudian dilihat performansi CPU dan memori pada saat proses upload berlangsung. Gambar 4 Perbandingan performansi saat download dari data center Pada Gambar 4 dapat dilihat penggunaan CPU saat proses download oleh 20 client pada KVM sebesar 4%. Untuk Linux-Vserver sebesar 1,4% dan pada OpenVz sebesar 0,4%. Pada Xen penggunaan CPU meningkat menjadi 0,1%. Untuk penggunaan memori, KVM dan OpenVz naik menjadi 47,2% dan 14,4%, dan pada Linux-Vserver dan Xen tetap sebesar 12,6% dan 12,2%. 4.2 Pengujian Data Center Gambar 3 Perbandingan performansi saat upload ke data center Pada Gambar 3 dapat dilihat penggunaan CPU saat digunakan oleh 20 client pada KVM naik sebesar 0,6% hingga menjadi 3,2%. Untuk Linux-Vserver meningkat sebesar 0,4% hingga menjadi 0,8% dan OpenVz naik menjadi 0,5% dan Xen tetap stabil sebesar 0%. Penggunaan memori pada KVM dan Linux-Vserver tetap sebesar 46,2% dan 12,6%, sedangkan Keberhasilan dan kecepatan transfer upload file Dari hasil pengujian sebelumnya, dilihat tingkat keberhasilan dan kecepatan dari file yang di upload oleh client. Pengujian ini dilakukan untuk melihat kemampuan data center dalam menangani permintaan dari client. Berikut merupakan hasil dari pengujian upload file: Tabel 3 Hasil pengujian keberhasilan dan kecepatan transfer upload file

7 Vol. 4, No. 1, Tahun Berdasarkan Tabel 4 dapat dilihat bahwa keempat server memiliki tingkat keberhasilan upload sebesar 100%. Selanjutnya pada kecepatan upload, OpenVz memiliki kecepatan yang lebih tinggi dibandingkan dengan tiga teknologi virtualisasi lainnya, yaitu 18 kb/s. Sedangkan server yang memiliki kecepatan upload paling rendah adalah Xen dengan 13 kb/s Keberhasilan dan kecepatan transfer download file Selanjutnya dilihat tingkat keberhasilan dan kecepatan dari file yang di download oleh client. Berikut merupakan hasil dari pengujian upload file: Tabel 4 Hasil pengujian keberhasilan dan kecepatan transfer download file Berdasarkan Tabel 5 dapat dilihat bahwa KVM dan Xen memiliki tingkat keberhasilan download sebesar 100%, sedangkan Linux-Vserver dan OpenVZ memiliki tingkat keberhasilan sebesar 75% dan 80%. Hal ini disebabkan karna adanya masalah koneksi pada lokasi pengujian. Selanjutnya pada kecepatan download, Xen memiliki kecepatan yang lebih tinggi dibandingkan dengan tiga teknologi virtualisasi lainnya, yaitu 96 kb/s. Sedangkan server yang memiliki kecepatan upload paling rendah adalah OpenVZ dengan kecepatan download sebesar 58 kb/s. 5. Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan Dari hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa: 1. Server KVM membutuhkan sumber daya CPU dan memori yang lebih banyak dibandingkan ketiga server lainnya karena KVM menjalankan service qemu-kvm pada setiap node yang aktif. 2. Server Xen menggunakan sumber daya CPU yang paling rendah dibandingkan dengan ketiga server lainnya. 3. Server OpenVZ memiliki performa yang cukup baik, dilihat dari penggunaan CPU yang rendah dan memori yang tidak meningkat secara signifikan walau adanya peningkatan jumlah client yang mengakses data center. 4. Server Linux-Vserver memiliki performa yang cukup baik saat pengujian CPU dilihat dari nilai penggunaan yang cukup rendah. Namun Linux-Vserver memiliki performa yang kurang baik pada saat pengujian memori, hal ini dilihat dari ketidakstabilan yang terjadi saat server diakses oleh client dalam jumlah tertentu.

8 Vol. 4, No. 1, Tahun Saran Adapun saran untuk proyek akhir ini adalah sebagai berikut : Saran untuk pengembang 1. Data center berbasis cloud computing dapat dibangun dengan multi server. 2. Data center yang dibangun dianalisis dari sisi keamanan Saran untuk implementasi Data center berbasis cloud computing dapat dibangun sesuai dengan sumber daya yang dimiliki. Jika sumber daya yang dimiliki memadai dan ingin membangun server data center yang peformanya bagus dan stabil, maka dapat menggunakan teknologi virtualisasi KVM. Sedangkan jika memiliki sumber daya yang tidak begitu besar dan ingin membangun data center yang peformanya tidak mengecewakan, maka dapat memilih Linux-Vserver atau OpenVz. Daftar Pustaka [1] E. Dumbill, What is big data?, [Online]. Available: -is-big-data.html. [Accessed: 09-Jul- 2012]. [2] Betti Alisjahbana, Tren Data Center dan Managed Services [3] A. Uluwiyah, Virtualisasi Data Center Sebagai Salah Satu Alternatif Solusi Pencapaian Target E- Government Yang Efisien dan Efektif (Study kasus : Badan Pusat Statistik (BPS)), [4] I. Sofana, Teori dan Praktik Cloud Computing (OpenNebula, VMware, dan Amazon AWS). Bandung: Informatika Bandung, [5] Linux-Vserver, Linux-Vserver. [Online]. Available: [Accessed: 01-Dec- 2014]. [6] K. Kolyshkin, OpenVZ User s Guide [7] R. M. G. Shikha R. Thakur, Review on Xen Hypervisor, vol. 1, no , pp [8] S. Lee, Introduction to KVM [9] M. A. Rifqi, VMware vs Virtual Box. 2007, pp [10] Bochs, Bochs.. [11] User-Mode Linux, User-Mode Linux.. [12] I. P. A. E. Pratama, Smart City Beserta Cloud Computing dan Teknologi-Teknologi Pendukung Lainnya. Bandung: Informatika Bandung, [13] S. B. Srikanth Sundarrajan, Xen and Server Consolidation [14] CentOS, About CentOS. [Online]. Available: [Accessed: 03-Dec-2014]. [15] B. Pawlowski, S. Shepler, C. Beame, B. Callaghan, M. Eisler, D. Noveck, D. Robinson, and R. Thurlow, The NFS Version 4 Protocol, no. February, [16] D. Dewannanta, Perancangan Jaringan Komputer - Data Center. 2013, pp [17] Apache HTTP Sever Project, Apache HTTP Server Project. [Online]. Available: ACHE.html. [Accessed: 04-Feb- 2015].