BAB II LANDASAN TEORI

Transkripsi

1 BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Basis Data Data adalah fakta mengenai objek, orang, dan lain-lain. Sedangkan Informasi adalah hasil analisis dan sintesis terhadap data. Basis data adalah kumpulan data, yang dapat digambarkan sebagai aktifitas dari satu atau lebih organisasi yang berelasi. Basis data merupakan komponen dasar dari sebuah sistem informasi dan pengembangan serta penggunaannya sebaiknya dipandang dari perspektif kebutuhan organisasi yang lebih besar. Oleh karena itu siklus hidup sebuah system informasi organisasi berhubungan dengan siklus hidup sistem basis data yang mendukungnya. Basis data (bahasa Inggris: database), atau sering pula dieja basisdata, adalah kumpulan informasi yang disimpan di dalam komputer secara sistematik sehingga dapat diperiksa menggunakan suatu program komputer untuk memperoleh informasi dari basis data tersebut. Perangkat lunak yang digunakan untuk mengelola dan memanggil kueri (query) basis data disebut sistem manajemen basis data (database management system, DBMS). Sistem basis data dipelajari dalam ilmu informasi. Istilah basis data juga digunakan di dunia perpustakan untuk menjelaskan sekumpulan informasi yang biasanya tersimpan dan dapat diakses di perpustakaan, seperti yang dijelaskan pada definisi ke 4. Untuk membuat definisi basis data yang kita maksud lebih jelas dan tepat, maka beberapa karakteristik dari basis data adalah : a. pengelolaan melalui dengan Database Management System (DBMS) b. ada lapisan-lapisan abstraksi data c. data fisik yang independen d. data logis yang independen 7

2 8 Basis data merupakan kumpulan data yang saling berhubungan. Hubungan antar data dapat ditunjukan dengan adanya field/kolom kunci dari tiap file/tabel yang ada. Dalam satu file atau table terdapat record-record yang sejenis, sama besar, sama bentuk, yang merupakan satu kumpulan entitas yang seragam. Satu record (umumnya digambarkan sebagai baris data) terdiri dari field yang saling berhubungan menunjukan bahwa field tersebut dalam satu pengertian yang lengkap dan disimpan dalam satu record Database Management System (DBMS) Sistem software yang memungkinkan user untuk mendefinisikan, membuat, dan memelihara basis data dan menyediakan akses terkontrol untuk basis data yang bersangkutan. Gambar 2.1 Penyimpanan data dalam bentuk DBMS (Connolly,2005) Data definition language (DDL) a. Memungkinkan spesifikasi tipe data, struktur dan batasan-batasan data b. Semua spesifikasi disimpan dalam basis data Data manipulation language (DML) Fasilitas pengadaan umum (dengan query language) mengenai data. Pengontrolan akses terhadap basis data meliputi : a. Sistem keamanan. b. Sistem integritas.

3 9 c. Sistem kontrol konkurensi. d. Sistem kontrol recovery. e. Katalog yang dapat diakses oleh user. Definisi Data (DDL) a. Untuk spesifikasi tipe data, struktur dan batasan-batasan lainnya (Skema eksternal, konseptual dan internal, juga mapping-mapping yang ada). b. Seluruh spesifikasi disimpan dalam basis data. c. DBMS harus menyertakan komponen DDL processor atau DDL Compiler. Manipulasi Data (DML) a. DBMS harus mampu menangani permintaan pemanggilan data, update atau penghapusan data, juga penambahan data baru kedalam basis data. b. DBMS harus menyertakan komponen DML processor atau DML compiler. Optimasi dan Eksekusi a. DML Request akan diproses oleh komponen Optimizer yang berfungsi untuk menentukan cara yang paling efisien dalam implementasi request. b. Request yang telah dioptimalkan kemudian dieksekusi dibawah kontrol Run-Time Manager. Keamanan dan Integritas Data DBMS harus mampu memonitor permintaan user, dan menolak segala usaha yang mengganggu batasan keamanan dan integritas data yang telah didefinisikan. Recovery dan Concurrency Data DBMS atau komponen software lain (Transaction Manager) harus menyediakan kontrol system recovery dan concurrency.

4 10 Data Dictionary Berisikan data about the data, yaitu seluruh objek yang terkait dalam system didefinisikan dan disimpan dalam data dictionary. Performance DBMS harus menampilkan semua fungsi yang telah didefinisikan sebelumnya seefisien mungkin. Mekanisme View. Menyediakan dan menampilkan kepada pengguna data-data yang diperlukan dan digunakan saja Komponen DBMS Gambar 2.2 Komponen DBMS (Connolly,2005) Hardware a. Meliputi PC sampai dengan jaringan komputer. b. Tempat penyimpanan secondary (manegtic disk), I/O device ex : disk drives), device Controller, I/O Channels, dan lainnya. c. Hardware processor dan main memory, digunakan untuk mendukung saat eksekusi system software basis data. Software DBMS, operating system, network software (jika diperlukan) dan program aplikasi pendukung lainnya.

5 11 Data a. Data pada sebuah sistem basis data baik itu single-user system maupun multi-user system harus terintegrasi dan dapat ddigunakan bersama (Integrated and Shared). b. Digunakan oleh organisasi dan deskripsi dari data disebut skema. Procedures Instruksi dan aturan yang harus disertakan dalam mendesain dan menggunakan basis data dan DBMS. People a. DA (Data Administrator), seseorang yang berwenang untuk membuat keputusan stategis dan kebijakan mengenai data yang ada b. DBA (DataBase Administrator), menyediakan dukungan teknis untuk implementasi keputusan tersebut, dan bertanggungjawab atas keseluruhan kontrol sistem pada level teknis c. Database Designer (Logical and Physical) d. Application Programmers, bertanggungjawab untuk membuat aplikasi basis data dengan menggunakan bahasa pemrograman yang ada, seperti : C++, Java, dan lainnya. e. End Users, Siapapun yang berinteraksi dengan sistem secara online melalui workstation/terminal Dukungan Transaksi (Transaction Support) Transaksi adalah sebuah aksi atau serangkaian aksi, yang dilakukan oleh user atau aplikasi yang mengakses atau mengubah isi dari basis data. Atau dapat juga dikatakan sebagai unit kerja logical (Logical unit of work) dari suatu basis data. Program aplikasi merupakan serangkaian transaksi tanpa pengolahan basis data didalamnya. Transaksi selalu merubah basis data dari satu stata

6 12 konsisten ke stata lainnya, walaupun konsistensi data dapat terganggu selama transaksi berjalan. Transaksi dapat menghasilkan salah satu output berikut : a. Sukses transaksi dikatakan commited dan basis data mencapai stata baru/stata berikutnya. b. Gagal transaksi dikatakan aborted, dan basis data harus dikembalikan ke stata tetap sebelum dilakukannya transaksi. Transaksi seperti ini disebut roll back atau undone. Transaksi yang committed tidak dapat digagalkan. Transaksi yang digagalkan akan dilakukan rollback yang dapat diproses ulang (restarted) diwaktu mendatang. Gambar 2.3 State Transition Diagram for Transaction (Connolly,2005) Sifat-sifat Transaksi (Properties of Transactions) Terdapat 4 sifat dasar dari transaksi (ACID, Haerder and Reuter, 1983) : Atomicity (keutuhan), merupakan sifat all or nothing. Transaksi merupakan unit yang tidak terlihat yang harus dilakukan secara keseluruhan atau tidak sama sekali. Hal ini merupakan tanggungjawab dari sub sistem recovery suatu basis data untuk memastikan atomicity. Consistency (Ketetapan), transaksi harus mengubah basis data dari satu stata konsisten ke stata lainnya/ berikutnya. Hal ini merupakan tanggung jawab dari DBMS dan pembuat aplikasi untuk memastikan konsistensi.

7 13 DBMS dapat memastikan konsistensi dengan menjalankan semua batasanbatasan seperti batasan integrity dan enterprise. Isolation (Pemisahan), transaksi dieksekusi secara terpisah dari yang satu dengan yang lainnya. Dengan kata lain, akibat terpisah dari transaksi yang tidak lengkap harus tidak dapat dilihat oleh transaksi yang lain. Hal ini merupakan tanggung jawab dari subsistem kontrol concurrency untuk memastikan pemisahan (isolation). Durability (Daya tahan), akibat dari transaksi yang lengkap (committed ) yaitu secara permanen direkam kedalam basis data dan tidak akan hilang dikarenakan kegagalan berikutnya. Hal tersebut merupakan tanggung jawab dari subsistem recovery untuk memastikan durability Subsistem Transaksi DBMS (DBMS Transaction Subsystem) Transaction Manager mengkoordinasikan transaksi untuk kepentingan program aplikasi, yang saling berkomunikasi dengan scheduler, yaitu modul yang bertanggung jawab mengenai implementasi strategi khusus untuk kontrol concurrency. Scheduler kadang mengacu kepada lock Manager, jika protokol kontrol concurrency berdasarkan penguncian (locking). Tujuan dari scheduler adalah memaksimalkan concurrency tanpa memungkinkan transaksi yang sedang dieksekusi untuk mempengaruhi/saling mempengaruhi dengan transaksi lainnya. Jika terjadi kegagalan, maka basis data dapat menjadi tidak konsisten. Hal tersebut merupakan tugas bagi recovery manager untuk memastikan basis data dikembalikan ke stata sebelum dilakukannya transaksi. Akhirnya, buffer manager bertanggung jawab untuk mengirimkan data antar penyimpanan disk dengan main memory.

8 14 Gambar 2.4 Transaction Manager (Connolly,2005) Komponen software utama DBMS Gambar 2.5 Komponen Software Utama DBMS (Connolly,2005)

9 15 Query Processor, merupakan komponen utama dalam DBMS yang merubah query kedalam bahasa instruksi tingkat rendah yang ditujukan untuk basis data manager. Database Manager (DM), DM berhadapan dengan program aplikasi dan queri yang diajukan oleh user. DM menerima query dan memeriksa skema ekstenal dan konseptual untuk menentukan record konseptual apa yang dapat memenuhi permintaan user. File Manager, memanipulasi file-file dasar yang tersimpan dan mengatur alokasi tempat penyimpanan. DML Processor, modul ini mengkonversikan pernyataan DML dalam program aplikasi kebentuk standar dari bahasa host. DDL Compiler, mengkonversikan pernyataan DDL kedalam sekumpulan tabel-tabel yang berisikan meta-data. Tabel-tabel ini tersimpan di katalog sistem dan informasi pengawasannya disimpan pada file header data. Catalog Manager, mengatur pengaksesan dan memelihara katalog system Komponen Database Manager (DM) Gambar 2.6 Komponen Database Manager (DM)(Connolly,2005)

10 16 Komponen software utama dalam DM : Authorization Control, modul ini memeriksa bahwa user memiliki otorisasi yang dibutuhkan untuk melakukan transaksi. Command Processor, ketika sistem telah memeriksa otorisasi user, maka hak pengawasan dialihkan pada command processor. Integrity Checker, untuk operasi yang menyebabkan perubahan basis data, integrity checker memeriksa bahwa operasi yang diminta memenuhi batasan-batasan integritas yang ada. Query Optimizer, modul ini menentukan stategi yang paling optimal untuk eksekusi query. Transaction Manager, modul ini menampilkan proses yang diinginkan dari suatu operasi Scheduler, modul ini bertanggung jawab untuk memastikan bahwa operasi terhadap basis data yang berurutan tidak mengalami konflik satu dengan lainnya. Recovery Manager, modul ini memastikan basis data selalu berada pada kondisi yang konsisten jika terjadi kesalahan. Buffer Manager, modul ini bertanggung jawab untuk men-transfer data antara main memory dan secondary storage Multi-User DBMS Architectures a. Teleprocessing Arsitektur tradisional untuk multi-user system, dimana sebuah CPU terhubung dengan beberapa workstation.

11 17 Gambar 2.7 Teleprocessing Topology (Connolly,2005) b. File-Server File-server dihubungkan dengan beberapa workstation melalui jaringan (network), Basis data diletakan pada file-server, DBMS dan aplikasi dijalankan pada masing-masing workstation. Kerugiannya : a. Kepadatan jaringan b. Diperlukan copy DBMS pada setiap workstation. c. Kontrol concurrency, recovery dan integrity yang lebih rumit. File-server architecture Gambar 2.8 File-Server (Connolly,2005)

12 18 c. Client-Server Server menangani basis data dan DBMS, Client mengatur user interface dan menjalankan aplikasi. Keuntungannya : a. Akses yang lebih luas terhadap basis data. b. Meningkatkan performa. c. Pengurangan biaya hardware. d. Pengurangan biaya komunikasi. e. Peningkatan konsistensi. Client-Server Architecture Gambar 2.9 Client-Server Architecture (Connolly,2005)

13 19 Alternative Client-Server Topologies Gambar 2.10 Alternative Client-Server Topologies (Connolly,2005) d. Summary Client Server Client a. Mengatur user Interface b. Menerima & memeriksa syntax input dari user c. Membangun (Generates) permintaan DB dan mengirimkannya ke server d. Memberikan respon balik ke user Server a. Menerima & memproses permintaan DB dari client b. Memeriksa autorisasi c. Menjamin batasan integritas d. Menampilkan queri/proses update dan mengirimkannya ke user e. Memelihara System Catalog f. Menyediakan kontrol recovery

14 20 g. Menyediakan akses DB yang akurat Transaction Processing Monitors Program yang mengontrol transfer data antara client dan server untuk menyediakan environment yang konsisten, khususnya untuk Online Transaction Processing (OLTP). Gambar 2.11 Transaction Processing Monitors (Connolly,2005) Information Resource Dictionary System (IRDS) Respon terhadap usaha untuk standarisasi interface data dictionary. Standar IRDS mendefinisikan sejumlah aturan mengenai penyimpanan dan pengaksesan data sictionary, diantaranya : extensibility of data; integrity of data; controlled access to data.

15 21 IRDS services interface Gambar 2.12 IRDS (Connolly,2005) 2.2. Database Clustering Database Clustering adalah kumpulan dari beberapa server yang berdiri sendiri yang kemudian bekerja sama sebagai suatu sistem tunggal (Hodges, 2007). Saat ini aplikasi basis data semakin berkembang, baik dalam hal kegunaan, ukuran, maupun kompleksitas. Hal ini secara langsung berdampak pada server basis data sebagai penyedia layanan terhadap akses basis data, konsekuensi dari semua itu adalah beban basis data server akan semakin bertambah berat dan mengakibatkan kurang optimalnya kinerja dari server tersebut. Clustering dapat digambarkan dengan jelas sebagai sebuah teknologi yang secara otomatis mengijinkan sebuah physical server untuk menangani dan bertanggung jawab terhadap physical server lain yang mengalami kerusakan. Tujuan dari clustering basis data adalah walaupun hardware dan software komputer memiliki kemungkinan mengalami kerusakan, memungkinkan bagi user untuk segera mengatasi kerusakan tersebut dan mencegah downtime suatu sistem. Secara umum Clustering dirancang untuk mengelompokkan sumber daya (server-server) sehingga memiliki satu kesatuan komputasi. Clustering basis data merupakan kumpulan server yang dikonfigurasikan oleh suatu perangkat lunak

16 22 DBMS sehingga menjadi satu kesatuan sistem untuk menangani manajemen basis data (Anonim, Postgresql, 2008). Menurut Vishal Batra (2008), salah satu manfaat dari Clustering basis data adalah terjaganya aspek Availibility, artinya akses dari client pada jumlah tertentu secara simultan akan dijamin dapat dilayani oleh server-server dalam lingkungan cluster. Keterjaminan layanan akan menyebabkan kelancaran akses client. Salah satu contoh konfigurasi Clustering basis data ditunjukkan dalam Gambar 2.13 (Taryana A, Cahyono T, Riyadi, 2008). Gambar 2.13 Skema Struktur Pengujian Server e-sia (Taryana A, Cahyono T, Riyadi, 2008). Clustering dapat juga digambarkan sebagai suatu grup dari dua atau lebih server (nodes) yang bekerja secara bersamaan dan merepresentasikannya sebagai suatu virttual server tunggal dalam suatu network (jaringan). Dengan kata lain, ketika suatu client terhubung ke SQL Server yang memiliki Cluster maka yang diketahui oleh client hanyalah suatu SQL Server tunggal. Ketika suatu node (server) mengalami kerusakan, maka tanggung jawab akan dialihkan ke server lain dalam satu cluster dan akan ada pemberitahuan kepada end user jika ada perbedaan sebelum, selama dan setelah failover terjadi. Tujuan utama daripada Clustering Server adalah : 1. High availability server system, dengan Clustering Server ini akan memperoleh Zero Downtime Server karena jika salah satu Server mengalami down maka Server yang lain akan melakukan takeover secara otomatis sehingga pengguna dan aplikasi tidak terasa jika terjadi perpindahan Server yang aktif.

17 23 2. High performance server sistem, dengan Clustering server dapat memiliki performance atau kinerja yang tinggi Kategori Cluster komputer Cluster komputer terbagi ke dalam beberapa kategori, sebagai berikut: a. Cluster untuk ketersediaan yang tinggi (High-availability clusters) b. Cluster untuk pemerataan beban komputasi (Load-balancing clusters) c. Cluster hanya untuk komputasi (Compute clusters) d. Grid computing a. High-availability cluster High-availability cluster, yang juga sering disebut sebagai Failover Cluster pada umumnya diimplementasikan untuk tujuan meningkatkan ketersediaan layanan yang disediakan oleh Cluster tersebut. Elemen Cluster akan bekerja dengan memiliki node-node redundan, yang kemudian digunakan untuk menyediakan layanan saat salah satu elemen Cluster mengalami kegagalan. Ukuran yang paling umum dari kategori ini adalah dua node, yang merupakan syarat minimum untuk melakukan redundansi. Implementasi Cluster jenis ini akan mencoba untuk menggunakan redundansi komponen Cluster untuk menghilangkan kegagalan di satu titik (Single Point of Failure). Ada beberapa implementasi komersial dari sistem Cluster kategori ini, dalam beberapa sistem operasi. Meski demikian, proyek Linux-HA adalah salah satu paket yang paling umum digunakan untuk sistem operasi GNU/Linux. b. Load balancing cluster Cluster kategori ini beroperasi dengan mendistribusikan beban pekerjaan secara merata melalui beberapa node yang bekerja di belakang (back-end node). Umumnya Cluster ini akan dikonfigurasikan sedmikian rupa dengan beberapa front-end load-balancing redundan. Karena setiap elemen dalam sebuah Cluster load-balancing menawarkan layanan penuh, maka dapat dikatakan bahwa

18 24 komponen Cluster tersebut merupakan sebuah Cluster aktif / Cluster HA aktif, yang bisa menerima semua permintaan yang diajukan oleh klien. c. Compute Cluster Seringnya, penggunaan utama Cluster komputer adalah untuk tujuan komputasi, ketimbang penanganan operasi yang berorientasi input/output seperti layanan Web atau basis data. Sebagai contoh, sebuah Cluster mungkin mendukung simulasi komputasional untuk perubahan cuaca atau tabrakan kendaraan. Perbedaan utama untuk kategori ini dengan kategori lainnya adalah seberapa eratkah penggabungan antar node-nya. Sebagai contoh, sebuah tugas komputasi mungkin membutuhkan komunikasi yang sering antar node ini berarti bahwa Cluster tersebut menggunakan sebuah jaringan terdedikasi yang sama, yang terletak di lokasi yang sangat berdekatan, dan mungkin juga merupakan node-node yang bersifat homogen. Desain Cluster seperti ini, umumnya disebut juga sebagai Beowulf Cluster. Ada juga desain yang lain, yakni saat sebuah tugas komputasi hanya menggunakan satu atau beberapa node saja, dan membutuhkan komunikasi antar-node yang sangat sedikit atau tidak ada sama sekali. Desain Cluster ini, sering disebut sebagai "Grid". Beberapa compute cluster yang dihubungkan secara erat yang didesain sedemikian rupa, umumnya disebut dengan "Supercomputing". d. Grid computing Grid pada umumnya adalah compute cluster, tapi difokuskan pada throughput seperti utilitas perhitungan ketimbang menjalankan pekerjaan-pekerjaan yang sangat erat yang biasanya dilakukan oleh Supercomputer. Seringnya, grid memasukkan sekumpulan komputer,yang bisa saja didistribusikan secara geografis, dan kadang diurus oleh organisasi yang tidak saling berkaitan. Grid computing dioptimalkan untuk beban pekerjaan yang mencakup banyak pekerjaan independen atau paket-paket pekerjaan, yang tidak harus berbagi data yang sama antar pekerjaan selama proses komputasi dilakukan. Grid bertindak untuk mengatur alokasi pekerjaan kepada komputer-komputer yang akan

19 25 melakukan tugas tersebut secara independen. Sumber daya, seperti halnya media penyimpanan, mungkin bisa saja digunakan bersama-sama dengan komputer lainnya, tapi hasil sementara dari sebuah tugas tertentu tidak akan memengaruhi pekerjaan lainnya yang sedang berlangsung dalam komputer lainnya Oracle RAC (Real Application Cluster) Oracle Real Application Clusters RAC merupakan suatu teknologi Clustering database Oracle ke dalam suatu shared storage system device dan dapat digunakan bersama-sama menggunakan database oracle oleh beberapa komputer / server secara simultan. Teknologi ini memungkinkan suatu pengelolaan database yang terpusat dan terstruktur dengan rapi, sehingga akan sangan memudahkan seorang DBA dalam melakukan tugas tugasnya. Konsep yang diketengahkan dari pemodelan Clustering ini, juga memungkinkan adanya handsover yang cepat dan otomatis apabila terjadi kegagalan sistem atau failover dari server satu ke server lainnya. Fungsi lainnya adalah dapat berfungsi sebagai load balancer dari penggunaan database secara bersama-sama dalam sebuah sistem yang komplek dan besar. Selain itu dari sisi Budgeting IT, tidak diperlukan upgrade system hardware secara keseluruhan apabila database yang ditangani sudah sangat besar, yaitu dengan cara menambahkan node server baru tanpa meganggu aktivitas database yang sedang berjalan, sehingga dari sisi IT Budgeting, dapat menekan biaya upgrade sistem yang mahal.(gugun, 2008) 2.14 Gambar Real Aplikation Clusters Architechture (

20 Vmware Server Console VMWare merupakan aplikasi Virtual PC dimana kita bisa menjalankan sistem operasi lain di dalam sistem operasi yang kita jalankan di saat bersamaan. Jika kita sedang menjalankan Linux, disaat yang sama kita bisa menjalankan Linux, Windows, Solaris dan lain-lain. Selain VMWare, masih banyak aplikasi virtual PC yang beredar. VMWare Server adalah virtualisasi PC Server yang semacam VMWare Workstation tapi lebih banyak fitur atau bertujuan utama untuk virtualisasi fungsional Server atau Data Center atau Storage System. VMWare Server berjalan setelah komputer di install OS Server / Windows Server karena banyak hal yang harus berjalan dalam linkungan IIS (Internet Information Service alias Web Server-nya Windows). Yang berbeda dengan VMWare Workstation diantaranya berbagai hal yang berhubungan dengan fungsi semacam SAN (Storage Area Network). Selain kedua produk diatas mungkin yang sering kita dengar adalah VMWare ESX dan GSX, yaitu virtualisasi PC yang berjalan sebelum ada sistem operasi yang terinstal. Bentuknya berupa LiveCD atau Installed to CompactFlash (CF) dimana setelah VMWare ESX/GSX itu running lalu kita bisa melakukan installasi ke Virtual Machine tersebut.