Ahda Gahara. MT., Ph.D. Salah satu. mengalami. yang maksimal untuk. maksimal. kemampuan. optimalisasi. komputasi, idle yang. daya

Transkripsi

1 ANALISIS PENGUJIAN DAYA MELALUI PENDEKATAN METODE FULL VIRTUALIZATION DAN PARAVIRTUALIZATION Ahda Gahara Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Brawijaya Dosen Pembimbing : Adharul Muttaqin ST., MT. dan Hadi Suyono, ST., MT., Ph.D. Abstrak -- Prosesor uter terus mengalami peningkatan utasi, namun seringkalii peningkatan tersebut belum diiringi pemberian beban proses yang maksimal untuk mendayagunakan seluruh prosesor. Tidak maksimalnya utasi mengakibatkan potensi idle yang besar pada prosesor sehingga berdampak pada inefisiensi konsumsi daya listrik. Salah satu solusi untuk mengatasinya adalah dengan memfungsikan sebuah uter sebagai server isasi dengan metode full ization dan paraization. Melalui pendekatan metode tersebut, akan dilakukan uji perbandingan utasi berikut daya listrik yang dibutuhkan oleh uter dengan prosesor Intel Core i3-0 dan Intel Core i3-340 dalam memproses beban yang dijalankan lewat penggunaan uter secara (tanpa isasi) maupun ketika difungsikan sebagai server isasi lewat KVM dan XEN. Dari pengujian dihasilkan bahwa penggunaan daya untuk tiap satuan utasi pada prosesorr Intel Core i3-0 dengan metode isasi berkisar 0,5 -,3 W lebih besar daripadaa metode. Kemudian pada prosesorr Intel Core i3-340, penggunaan daya untuk tiap satuan utasi dengan metode isasi berkisar 0,98, W lebih besar daripadaa metode. Kata kunci -- full ization, paraization, utasi, daya listrik. I.I. INTRODUCTION D ewasa ini teknologi informasi mengalami perkembangan yang pesat dari waktu ke waktu, termasuk perangkat uter. Salah satu aspeknyaa adalah peningkatann utasi prosesor yang diukur dalam satuan flops (floating point per second). Namun peningkatan utasi tersebut seringkali belum diiringi dengan pemberian beban kinerja yang tepat untuk mengoptimalkan nya. Padahal idealnya untuk menghasilkan nilai utasi yang tinggi, uter harus dipekerjakan hingga maksimal. Salah satu contoh inefisiensi daya terjadi pada lingkungan perkantoran dimana hanya untuk kebutuhan penggunaan perkantoran sehari- yang hari, seringkali perangkat digunakan masih berlebih jika penggunaannya hanya terbatas untuk kebutuhan tersebut. Oleh karena itu, jika memang kendala optimalisasi utasi sebuah uter terletak pada fungsinya jika dioperasikan secara oleh seorang pengguna, maka uter tersebut dapat dialihfungsikann sebagai server isasi untuk nantinya dapat diakses oleh banyak pengguna. Dalam pembuatan server isasi tersebut, dikenal dua jenis metode pendekatan yaitu metode full ization dan paraization yang keduanya sama-sama memiliki untuk membuat mesin yang dapat dioperasikan layaknya sebuah uter fisik. II. DASAR TEORI A. Sumber Konsumsi Daya Ada beberapa faktor yang berperan dalam disipasi daya pada CPU (Pcpu) (Chang, Naehyuck, 006) yaitu : disipasi daya dinamis (Pdyn), disipasi daya listrik short-circuit (Psc), dan hilangnya daya akibat kebocoran arus padaa transistor (Pleak) dan diukur dalam satuan Watt. Jika dirumuskan akan menjadi : Konsumsi daya listrik dinamis (Pdyn ) terjadi pada saat kapasitansi total pada gerbang menyimpan dan melepaskan muatan (Geiger, 990:597). Jika kapasitansi total gerbangg termasuk kapasitansi parasitik dan kapasitor beban adalah C, dan nilai tegangan Vdd adalah V, maka energi yang diberikan pada kapasitor adalah : Karena energi total yang dapat diserap dan disimpan oleh kapasitor adalah ½CV atau setengah dari jumlah energi harus dilepaskan. Ketika kapasitor dalam siklus melepas muatan, jumlah energi yang disimpan sebelumnya akan dilepaskan pula. Sehingga pada satu siklus, energi keseluruhan yang dilepas kapasitor adalah CV. Bila frekuensi operasi adalah f, maka disipasi daya rata-ratanya adalah :

2 Sehingga disipasi daya listrik dinamis akan sebanding dengan kapasitansi total (F), kuadrat dari tegangann catu daya (V), dan frekuensi operasi (Hz atau s-). Tiap peralihan nilai logika pada gerbang logika, juga menyebabkan keadaan transistor di dalam CPU ikut berubah. Perubahan kondisi tersebut terjadi dalam waktu yang terbatas, sehingga pada suatu saat yang singkat akan ada beberapaa transistor yang bekerja secara bersamaan. Pada saat kondisi tersebut dicapai, sumber tegangan Vdd dan Vss onen akan terhubung sehingga terbentuk jalur di antara keduanya. Inilah yang menyebabkan disipasi daya short-circuit (Psc). karena itu, hypervisor juga sering disebut sebagai machine management (VMM). Hypervisorr dapat diklasifikasikan ke dalam dua tipe yaitu : Gambar.5 Tipe-tipe hypervisor Sumber : (Gerald J. Popek.974) D. Full Virtualization 3.. Gambar. Kondisi rangkaian disipasidaya short- dalam bahasa Inggris yaitu floating point operations per second yang merujuk pada satuan untuk jumlah operasi perhitungan yang dapat dilakukan oleh sebuah perangkat utasi (dalam hal ini adalah uter) terhadap bilangan nyata (floating point) tiap satu satuan waktu. Secara teoritis, FLOPS sebuah CPU dapat dihitung dengan menggunakan rumus : circuit 4. Sumber : (Naehyuck Chang, 006) B. Kemampuan Komputasi FLOPS adalah singkatan dari istilah dimana total jumlah flop per detik yang dapat dihasilkan prosesor adalah FLOPS, jumlah core inti prosesor adalah cores, nilai frekuensi CPU adalah clock, jumlah operasi floating point adalah FLOPs, dan siklus clock adalah cycle. C. Hypervisor Hypervisor adalah teknik isasi yang memilikii untuk membuat dan menjalankan mesin. Komputer yang menjalankan hypervisor dimana di dalamnya terdapat mesin, disebut dengan host machine.. Guest machine adalah mesin yang telah dibuat melalui hypervisor. Hypervisor dapat memungkinkan beberapa guest machine dengan sistem operasi yang berbeda untuk beroperasi dalam waktu yang sama pada sebuah host machine. Hypervisor juga memiliki tugas untuk mengalokasikan memory, processor, dan sumber daya yang digunakann oleh masing-masing mesin agar kinerjanyaa tidak saling terganggu. Oleh Gambar.6 Metode full ization Sumber : (George Heeter, 04) Metode full ization memberikan menyimulasikan kepada hampir hypervisor keseluruhan untuk kinerja sebuah perangkat keras pada nyatanya. Sistem operasi yang berjalan pada mesin yang telah dibuat hypervisor tidak perlu mengalami modifikasi, sehingga hampir keseluruhan dapat dijalankan selama sistem operasi yang disimulasikan memiliki atibilitas terhadap tersebut. yang telah dibuat sifatnya independen terhadap mesin lain dan tidak menyadari keberadaan satu sama lain. ini juga berjalan dalam sistem operasi masing-masingg yang telah ditentukan, sehingga dimungkinan antar mesin berjalan dalam sistem operasi yang berbeda. (White Paper, 006) E. Paraization Gambar.5 Metode paraization Sumber : (George Heeter, 04) Metode paraization seperti yang terlihat pada gambar.5, tidak menyimulasikan keseluruhan perangkat keras dan sehingga hypervisor memiliki keterbatasan untuk menyimulasikan sistem operasi dan yang berjalan di dalamnya. Agar di dalam mesin dapat berjalan, sistem operasi guest yang disimulasikan harus dimodifikasi terlebih dahulu untuk mendukung atibilitasnya. Antara mesin

3 yang satu dengan yang lain, memiliki kesadaran akan keberadaan masing-masing bahwa sedang diisasikan dan terhubung melalui paraization driver. Driver tersebut yang menjembatani komunikasi mesin dalam mengakses resourcess perangkat fisik melalui hypervisor III. METODOLOGI PENELITIAN Pengujian yang akan dilakukan antara lain : Menjalankan beban perkantoran dengan melakukan proses utasi pada uter dengan prosesor yang berbeda. Melakukan pengukuran CPU usage pada 3 kondisi pengoperasian uter, yaitu pada saat difungsikan secara, melalui pendekatan metode full ization, dan pendekatan metode paraization pada masing-masing uter Melakukan pengukuran memory usage padaa 3 kondisi pengoperasian uter, yaitu pada saat difungsikan secara, melalui pendekatan metode full ization, dan pendekatan metode paraization pada masing-masing uter. Menguji nilai utasi masing-masing uter dengan mengacu pada hasil pengukuran memory usage yang tercatat padaa 3 kondisi pengoperasian uter sebelumnya Mengukur kebutuhan daya listrik pada kondisi idle dan saat proses utasi berlangsung pada masing-masing uter. Untuk melakukan pengujian daya utasi melalui pendekatan full ization dan paraization, maka diperlukan dukungan sistem operasi dan sebagai berikut :. SUSE Linux Enterprise Server untuk sistem operasi yang dijalankan pada mesin host.. Hypervisor KVM untuk full ization dan Xen untuk paraization. 3. OpenSUSE 3.3 untuk sistem operasi guest yang dijalankan pada mesin. 4. Apache Open Office Calc untuk perkantoran yang diuji. 5. KsysGuard untuk pengamatan CPU usage dan memory usage serta pengambilann data log untuk parameter tersebut. 6. Linpack Benchmark untuk pengukuran nilai utasi. Perangkat Spesifikasi Prosesor RAM Disk NIC Komputer Intel Core i3-0 ( Cores, 3.3GHz) GB 500 GB Gigabyte Ethernet Komputer Intel Core i3-340 ( Cores, 3.4GHz) GB 500 GB Gigabyte Ethernet Wattmeter yang digunakan untuk mengetahui nilai daya utasi adalah Lutron DW-6093 Power Analyzer dengan spesifikasi seperti pada tabel 4. Tabel 4. Tabel Spesifikasi Lutron DW-6093 Sumber : Datasheet Lutron DW-6093 Beberapa konfigurasi dasar pada sistem operasi yang dilakukan antara lain adalah konfigurasi pada alamat IP padaa kedua perangkat PC seperti pada tabel 4. berikut : Tabel 4. : Konfigurasi alamat IP pada PC No PC Service Alamat IP Eth. Komputer Host / br0 4. Komputer Host / br0 4 Pengujian dilakukan pada jaringan lokal yang terhubung dalam satu switch pada network /4 menggunakann media kabel 00Mb/s. Client Client Client IP : (br0) IP : (br0) MAC : d4:be:d9:97:5f:fd MAC : 7:d:f0:5d:09:b Komputer Komputer KVM Xen KVM Xen Gambar 4. : desain pengujian server isasi Sumber : Perancangan Perangkat uter yang yang digunakan sebagai server isasi memiliki spesifikasi : 3

4 : Rerata CPU usage Gambar 4. : Pengkabelan alat ukur wattmeter Sumber : Perancangan 7. IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Penggunaan CPU Usage Penggunaan CPU diukur pada 3 kondisi, yaitu pada metode, metode full ization, dan paraization. Selain itu, pengukuran beban akan dimulai dari kondisi awal dimana beban belum dijalankan, kondisi idle yaitu pada saat beban dijalankan tapi belum dilakukan proses utasi, dan kemudian saat beban dijalankan untuk melakukan proses utasi Tabel 5. : CPU usage pada uter CPU usage CPU usage CPU usage AWAL IDLE BEBAN BEBAN BEBAN : yang dijalankan CPU usage : Nilai CPU usage uter : Rerata CPU usage Tabel 5. : CPU usage pada uter CPU usage CPU usage CPU usage AWAL IDLE BEBAN BEBAN BEBAN CPU usage : Nilai CPU usage uter Tabel 5.3 : CPU usage pada uter dengan KVM CPU FV CPU CPU FV FV AWAL IDLE BEBAN BEBAN BEBAN AWAL VM AWAL VM IDLE VM IDLE VM BEBAN VM ERROR BEBAN VM ERROR : Jumlah mesin CPU FV : yang dijalankan : CPU usage full ization Tabel 5.4 : CPU usage pada uter dengan KVM CPU FV CPU CPU FV FV AWAL IDLE BEBAN BEBAN AWAL VM AWAL VM IDLE VM IDLE VM BEBAN VM ERROR BEBAN VM ERROR Tabel 5.5 : CPU usage pada uter dengan Xen Jumlah CPU PV CPU PV CPU PV AWAL IDLE BEBAN BEBAN BEBAN ERROR AWAL VM AWAL VM IDLE VM IDLE VM BEBAN VM BEBAN VM : Jumlah mesin CPU FV : yang dijalankan : CPU usage paraization : Rerata CPU usage Tabel 5.6 : CPU usage pada uter Xen CPU PV CPU PV CPU PV AWAL IDLE BEBAN BEBAN AWAL VM AWAL VM IDLE VM IDLE VM BEBAN VM BEBAN VM ERROR B. Penggunaan Memori Sama halnya dengan pengukuran cpu usage, memory usage juga diukur pada 3 kondisi, yaitu pada metode, metode full ization, dan paraization. Tabel 5.7: Memory usage pada uter Mem usage Mem usage Mem usage AWAL IDLE BEBAN BEBAN BEBAN Tabel 5.8: Memory usage pada uter Mem Mem Mem usage usage usage (KB AWAL IDLE BEBAN BEBAN BEBAN

5 Tabel 5.9 : Memory usage pada uter KVM Mem FV Mem FV Mem FV AWAL IDLE BEBAN BEBAN BEBAN AWAL VM AWAL VM IDLE VM IDLE VM BEBAN VM BEBAN VM Tabel 5.0 : Memory usage pada uter KVM Mem Mem Mem FV FV FV AWAL IDLE BEBAN BEBAN AWAL VM AWAL VM IDLE VM IDLE VM BEBAN VM ERROR BEBAN VM ERROR Tabel 5. : Memory usage pada uter XEN Mem FV Mem FV Mem FV AWAL IDLE BEBAN BEBAN BEBAN ERROR 0578 AWAL VM AWAL VM IDLE VM IDLE VM BEBAN VM BEBAN VM Tabel 5. : Memory usage pada uter XEN Mem FV Mem FV Mem FV AWAL IDLE BEBAN BEBAN AWAL VM AWAL VM IDLE VM IDLE VM BEBAN VM BEBAN VM C. Kemampuan Komputasi Kemampuan utasi diukur dengan mengacu pada penggunaan memori yang telah tercatat pada proses sebelumnya untuk masing-masing beban. Dimensi dihitung dengan menggunakan rumusan : ( ) = 8 Pengukuran utasi akan dilakukan pada 3 kondisi yaitu pada metode, metode full ization, dan metode paraization. Data tersebut dapat dilihat pada tabel 5.3 hingga 5. Tabel 5.3: Kemampuan utasi pada uter Jumlah Mem DIMENSI BEBAN BEBAN BEBAN Tabel 5.4: Kemampuan utasi pada uter Jumlah Mem DIMENSI BEBAN BEBAN BEBAN Mem : Nilai memori yang digunakan untuk proses utasi beban setelah dikurangi memori AWAL dan memori IDLE Dimensi : Dimensi Matriks yang setara dengan penggunaan memori acuan Tabel 5.4: Kemampuan utasi pada uter KVM Mem Dimensi BEBAN BEBAN BEBAN IDLE VM IDLE VM BEBAN VM BEBAN VM Tabel 5.5: Kemampuan utasi pada uter KVM Mem Dimensi BEBAN BEBAN IDLE VM IDLE VM BEBAN VM BEBAN VM Tabel 5.6: Kemampuan utasi pada uter XEN Mem D BEBAN BEBAN BEBAN IDLE VM IDLE VM BEBAN VM BEBAN VM Tabel 5.7: Kemampuan utasi pada uter XEN Mem D BEBAN BEBAN IDLE VM IDLE VM BEBAN VM BEBAN VM D. Konsumsi daya listrik Pengukuran konsumsi daya listrik ditujukan 5

6 untuk nantinya mengetahui nilai daya listrik yang dibutuhkan oleh uter selama melakukan proses utasi. Tabel 5.8 Konsumsi daya listrik pada uter Jumlah P Proses IDLE BEBAN BEBAN BEBAN Tabel 5.9 Konsumsi daya listrik pada uter Jumlah P Proses IDLE BEBAN BEBAN BEBAN : Nilai daya nyata yang terbaca pada alat wattmeter P Proses : Nilai daya nyata hasil dari hasil pengurangan daya listri pada beban dengan kondisi idle. Tabel 5.8 Konsumsi daya listrik pada uter KVM Jumlah P Proses IDLE BEBAN BEBAN BEBAN IDLE VM IDLE VM BEBAN VM BEBAN VM Tabel 5.9 Konsumsi daya listrik pada uter KVM Jumlah P Proses IDLE BEBAN BEBAN IDLE VM IDLE VM BEBAN VM BEBAN VM Tabel 5.0 Konsumsi daya listrik pada uter XEN Jumlah P Proses IDLE BEBAN BEBAN BEBAN IDLE VM IDLE VM 0 BEBAN VM BEBAN VM Tabel 5. Konsumsi daya listrik pada uter XEN Jumlah P Proses IDLE BEBAN BEBAN IDLE VM IDLE VM BEBAN VM BEBAN VM E. Daya Komputasi Dari data yang telah dibuat, berikut ini dapat disusun perbandingan daya listrik proses (P proses) 6 dengan rerata utasi yang dihasilkan. Tabel 5. Daya Komputasi Komputer Komputer Jumlah Virtual (n) Daya Komputasi (KW/Gflops) Konvensional Konvensional (x) KVM XEN Tabel 5.3 Daya Komputasi Komputer Komputer Jumlah Virtual (n) Daya Komputasi (KW/Gflops) Konvensional Konvensional (x) KVM XEN V. KESIMPULAN DAN SARAN Menurut hasil perhitungan daya utasi, penggunaan daya untuk tiap satuan utasi pada prosesor Intel Core i3-0 dengan metode isasi berkisar 0,5 -,3 W lebih besar daripada metode. Kemudian pada prosesor Intel Core i3-340, penggunaan daya untuk tiap satuan utasi dengan metode isasi berkisar 0,98, W lebih besar daripada metode. Sehingga dapat disimpulkan bahwa metode isasi belum mampu mendukung efisiensi daya utasi, karena nilai efisiensi terbaik masing-masing prosesor diperoleh dengan menggunakan metode. Saran yang dapat diberikan untuk perbaikan lebih lanjut adalah :. Perangkat mesin host hendaknya memiliki kapasitas perangkat memori yang besar jika diperuntukkan sebagai server isasi untuk akses dari client dalam jumlah banyak.. host lebih tepat jika dijalankan dalam mode console untuk mengurangi konsumsi memori. 3. Untuk optimalisasi server isasi, beban proses yang dijalankan lebih tepat jika berupa background process yang dapat berjalan terus menerus tanpa memerlukan campur tangan pengguna. 9. VI. DAFTAR PUSTAKA Arfriandi, A. (0). Perancangan Implementasi, dan Analisis Kinerja Virtualisasi Server Menggunakan Proxmox, VMware ESX, dan Openstack. Jurnal Teknologi, 8-9. Chang, N. (006). Power of Consumption of Digital Circuits. Seoul National University: Dept. of EECS/CSE. Comer, D. G. (989). ACM Computing as Discipline. New York. LUTRON ELECTRONICS. (n.d.). Retrieved 7 5, 04, from Shackelford, R. C. (006). The Overview Report : ACM Computing Curricula 005. United States of America: ACM and IEEE Computer Society.

7 7