Perancangan Dan Implementasi Load Balancing Dan Failover Clustering Pada Linux Virtual Server (LVS) Untuk High Availability

Transkripsi

1 Perancangan Dan Implementasi Load Balancing Dan Failover Clustering Pada Linux Virtual Server (LVS) Untuk High Availability Dwi Septian Wardana Putra 1, Agus Eko Minarno, S.Kom, M.Kom. 2, Zamah Sari, M.T. 3 Jurusan Teknik Informatika, Universitas Muhammadiyah Malang 1 dwiseptianwardanaputra@gmail.com 2 agoes.minarno@gmail.com 3 abdzamahsari@gmail.com Abstract Linux Virtual Server ( LVS ) is a server cluster architecture built on a realserver groups, users who interact as if it is only served by a single virtual server with high availability. The basic objective is the use of virtual linux server build high performance by using clustering technology that provides good scalability reliability and serviceability. One method for achieving the availability on virtual linux server is failover. Failover works by moving workloads from one computer to another automatically when failure occurs. Required at least one computer backup to keep the system available to the user. In this thesis, high availability successfully handle failure on a director server system. With failover technology, service on the web server can still be accessed by the user. Keywords : Linux Virtual Server, High Availability, Load Balancing, Failover 1. Pendahuluan Seiring dengan berkembangnya internet, penyedia layanan juga harus mempertimbangkan banyaknya jumlah pengguna yang terus bertambah. Sebuah server pasti memiliki keterbatasan dalam kemampuan menangani pengguna. Salah satu cara untuk mengatasi hal tersebut adalah dengan penambahan jumlah server. Dengan penambahan server, layanan yang sudah ada tetap berjalan ketika proses konfigurasi sedang dilakukan sehingga tidak akan sampai mematikan layanan. Penambahan server tentu harus dilakukan dalam waktu yang cepat dan sebisa mungkin tidak diketahui oleh user. Untuk mengatasi hal-hal tersebut bisa digunakan linux virtual server. Linux Virtual Server merupakan teknologi pada OS Linux yang dapat membangun server yang memiliki kinerja dengan ketersediaan tinggi, terdiri dari beberapa server cluster yang bekerja pada layer 4 di kernel linux menggunakan protokol TCP dan UDP. Penggunaan failover akan meningkatkan kinerja komputer server dan memberikan layanan yang menjamin terhadap client, terdiri dari lebih satu komputer server, failover berfungsi untuk mengatasi kegagalan sistem secara otomatis. Untuk membangun sistem high availability, dibutuhkan juga metode load balancing yang bekerja untuk mendistribusikan beban ke dalam beberapa server, mengurangi beban kerja setiap server sehingga tidak ada server yang overload. Director balancer diletakkan diantara clientdan server yang bertugas menampung trafik yang datang dan membaginya ke dalam request-request individu kemudian menentukan server mana yang menerima request tersebut. Load balancing merupakan hal penting, ide dasarnya adalah memindahkan proses dari node yang memiliki beban kerja tinggi ke node yang memiliki beban kerja rendah. Tujuannya agar waktu pengerjaan tugas lebih rendah dan menaikkan utilitas sumber daya sistem. Dari metode yang sudah diimplementasikan, linux virtual server hanya terdiri satu director balancer tunggal yang akan membuat client tidak bisa mengakses layanan yang diminta ketika director balancer mengalami down atau mati. Diharapkan dengan membangun sistem high availability penggunaan teknik load balancing dan failover clustering didapatkan kinerja sistem server yang jauh lebih baik dan mampu mengatasi gangguan pada server dapat diminimalisir. 2. Peneliti Terdahulu Pada penelitian sebelumnya yang dilakukan oleh Baskoro Adi Pratomo, Linux Virtual Server (LVS) diterapkan pengalihan paket yang berupa serangan ke honeypot server menggunakan metode blacklist IP address. Pada penelitian tersebut digunakan server palsu yaitu honeypot server dan hanya menggunakan satu server director balancer. Dengan membuat sistem high availability menambahkan backend balancer dan membangun metode load balancing kemudian 1 Dwi Septian Wardana Putra

2 failover clustering diharapkan dapat membuat sistem lebih aman dan terjamin jika terjadi kegagalan sistem. 2.1 High Availability High availability adalah kemampuan sebuah sistem yang canggih untuk melanjutkan fungsinya tanpa interupsi dalam kurun waktu yang lama (linuxvirtualserver.org.high availability). Salah satu tujuan paling mendasar dari high availability adalah menghindari kegagalan sebuah node, untuk tingkat keandalan sistem harus menangani semua tanpa campur tangan manusia (Matthew S. Cooker, 2002). 2.3 Linux Virtual Server Via NAT Arsitektur linux virtual server via NAT merujuk pada kebutuhan untuk menerjemahkan alamat IP ketika host dari jaringan internal ingin mengakses internet dan mengkases layanan yang disediakan cluster server. Dengan menggunakan kemampuan linux kernel netfilter, director balancer akan mengubah alamat RIP cluster ke alamat VIP yang dimiliki director. Hal ini membuat komputer client seolah-olah akan menerima dan mengirim paket hanya dari satu alamat IP. Sebuah metode virtual server via NAT diilustrasikan pada gambar berikut (Karl Kooper, The Linux Enterprise Cluster): Failover berarti bahwa ada sistem cadangan yang dikonfigurasi sebagai sistem yang standby untuk sistem yang utama. Ketika terjadi kegagalan, sistem cadangan melakukan takeover. (documentation.softwareag.com). 2.2 Linux Virtual Server Linux virtual server cluster merupakan kumpulan server yang secara khusus menyediakan layanan yang tersedia tinggi, merujuk kepada bagaimana memberikan kerangka dasar untuk membangun layanan yang sangat scalable dengan menggunakan cluster server. Tujuan dasar dari linux virtual server ini adalah membangun kinerja tinggi menggunakan teknologi clustering yang menyediakan scalability dan service ability. Ketika layanan tiba disebuah cluster, LVS akan ditujukan kepada server alamat virtual IP (Wensong Zhang, 2000). Linux virtual server dikembangkan berdasarkan kode linux IP masquerading pada kernel 2.0, mendukung layanan TCP dan UDP seperti HTTP, Proxy, DNS (Steven Clarke). 3. Pengujian Load Balancing Pengujian pada tahap ini, dilakukan untuk dapat membuktikan, apakah algoritma round robin yang diimplementasikan dari sisi load balancing dapat berjalan. Percobaan 1 Gambar 3.1 Sebelum Request Dari Client. Pada uji percobaan 1 menunjukkan, permintaan paket yang datang dari client bagong akan ditampung terlebih dahulu oleh director server, kemudian paket didistribusikan ke dalam realserver yang aktif dengan jumlah paket yang masuk 45 dan 40. Percobaan 2 Gambar 3.2 Sesudah Request Dari Client. 2 Dwi Septian Wardana Putra

3 Selanjutnya pada uji percobaan 2 disimulasikan terjadinya permintaan yang sama dari client petruk, hasil yang diperoleh adalah penambahan jumlah paket yang masuk pada masing-masing realserver kumalasakti dan kumaladewa akan bertambah, paket yang masuk pada realserver kumaladewa menjadi 49 kemudian paket yang masuk pada realserver kumalasakti juga akan bertambah menjadi 48, dengan penambahan jumlah paket yang masuk pada realserver maka jumlah koneksi akan pula bertambah menjadi 20 mengambil jumlah paket dari masing-masing realserver dengan jumlah koneksi 10 pada realserver kumalasakti dan kumaladewa. 3.1 Perbandingan Waktu Pelayanan Tabel 3.1 Perbandingan Waktu Pelayanan. Client 1 Client 2 Petruk Bagong Cluster 18 detik 32 detik Tungal 35 detik 45 detik Jumlah Perbandingan 17 detik 13 detik Hasil dari pengujian waktu pelayanan realserver terhadap permintaan client dapat disimpulkan dengan tabel perbandingan di atas, proses lamanya waktu yang diperoleh saat melakukan proses upload sebanyak dua kali secara bersamaan oleh masing-masing oleh client petruk dan bagong menghasilkan perbandingan waktu yang berbeda, saat hanya dilayani dengan realserver tunggal membutuhkan waktu yang lama, client petruk membutuhkan waktu upload 35 detik dan client bagong membutuhkan waktu 45 detik, kemudian saat dilakukan pengujian kedua menggunakan realserver cluster hasil yang diperoleh adalah waktu yang lebih cepat dimana client petruk membutuhkan 18 detik dan client bagong membutuhkan waktu 32 detik. Dari hasil yang diperoleh di atas dapat dibuktikan bahwa realserver cluster memiliki performa waktu yang lebih cepat dalam melayani permintaan client, hal ini terjadi karena masing-masing realserver akan bekerja secara bergantian sesuai dengan algoritma round robin yang digunakan. 3.3 Perbandingan High Availability Tunggal Pengujian awal dilakukan menggunakan realserver tunggal, dengan simulasi menonaktifkan seluruh service httpd realserver, kemudian client melakukan akses port http menggunakan alamat IP virtual. Dari hasil pengujian yang diperoleh adalah layanan pada realserver tersebut mati dan tidak dapat melayani permintaan dari client. Dengan demikian maka butuh waktu beberapa saat untuk dapat mengaktifkan dan memperbaiki realserver tersebut. Sehingga availibilitas dari realerver tunggal tidak selalu dapat memberikan layanan yang sepenuhnya terhadap pengguna atau client. Hasil pengujiannya dapat dilihat seperti dibawah ini: Gambar 3.3 Sebelum Down. Cluster Pengujian kedua dilakukan menggunakan realserver cluster, disimulasikan menonaktifkan salah satu layanan httpd atau mencabut kabel pada salah satu realserver kumalasakti atau kumaladewa, Pada pengujian ini juga akan dilakukan uji coba availibilitas dengan pengurangan dan penambahan realserver secara cepat oleh sistem saat mengalami kegagalan. Selanjutnya dilakukan permintaan ke realserver oleh client pada port http, hasil dari pengujian realserver cluster dapat ditarik kesimpulan bahwa availibilitas dari realserver cluster akan tetap terjaga dalam melayani permintaan client. Berikut adalah hasil pengujiannya: 3.2 Perbandingan Kecepatan Transfer Data Tabel 3.2 Perbandingan Hasil Upload. Client Petruk Client Bagong Besar File Upload Tunggal Cluster 8 Mb 1.37 Mb/s 2.24 Mb/s 8 Mb 2.58 Mb/s 3.26 Mb/s Gambar 3.4 Setelah Down. 3 Dwi Septian Wardana Putra

4 Tabel ipvsadm sebelum salah satu realserverdown. File lvs.cf pada backend balancer abimanyu. Gambar 3.5 Tabel Ipvsadm Tabel ipvsadm setelah realserver kumalasakti down. Gambar 3.7 Kumalasakti Down Tabel ipvsadm setelah realserver kumaladewa down. Gambar 3.8 Kumaladewa Down 3.4 Pengujian Failover Pengujian terakhir adalah failover, pada pengujian ini dilakukan untuk membuktikan apakah backend balancer dapat melakukan backup service dan menjamin client tetap bisa melakukan akses pada port http saat director balancer down atau mati. Uji failover pada tahap ini disimulasikan dengan mematikan layanan daemon pulse pada director balancer. Berdasarkan pengujian dan menganalisa log pada backend balancer dapat disimpulkan bahwa proses failover cluster telah berjalan dan berhasil melayani permintaan client. Gambar 3.8 File Backup lvs.cf IP address virtual pada backend balancer abimanyu. Gambar 3.9 Eth1Abimanyu 4 Dwi Septian Wardana Putra

5 Informasi backup pada backend balancer abimanyu. 4. Kesimpulan Adapun beberapa kesimpulan yang dapat diambil dari hasil tugas akhir ini antara lain : 1. Sistem high availability pada tugas akhir ini dibangun menggunakan metode failover clustering dan load balancing dan diimplementasikan pada Linux Virtual Server. 2. High Availability berhasil diterapkan pada infrastruktur linux virtual server (LVS) untuk memaksimalkan kinerja dari load balancer. Sehingga client tetap bisa mengakses layanan yang berada pada realserver. 3. Metode load balancing berhasil bekerja, load balancer menentukan, mengarahkan request-request client ke realserver untuk meminimalisir terjadinya kegagalan layanan. Penjadwalan round robin pada realserver bekerja seimbang melayani layanan yang datang dari client. 4. Metode failover berhasil menangani kegagalan sistem pada director balancer. Hal ini ditunjukkan saat director balancer mati, sistem masih bisa diakses melalui backend balancer. 5. Saran Adapun saran dari penulis yang dapat digunakan untuk pengembangan sistem ini untuk menjadi lebih baik, antara lain : 1. Penambahan realserver dan director pada LVS mungkin dapat lebih memperbaiki kinerja sistem. 2. Penambahan server honeypot dengan simulasi adanya serangan semacam DDoS akan memberikan kinerja sistem yang lebih tinggi. 3. Penggunaan metode penjadwalan selain round robin mungkin dapat juga dicoba. 4. Penggunaan LVS selain metode NAT dapat juga diimplementasikan. DAFTAR PUSTAKA [1.] Karl. Kooper, (2005). The Linux Enterprise Cluster Build a Highly Available Cluster With Commodity Hardware and Free Software [2.] Chritian. Engelmann, Stephen. L, (2006) Symmetric Active/Active High Availability for High Performance Computing System Service [3.] Michael. Sparks, (1999) Load Balancing The UK National Janet Web Cache Service Using Linux Virtual Server [4.] Wenshong. Zhang, (2000) Linux Virtual Server for Scalable Network Services [5.] Baskoro. Adi, (2011) Pengalihan Paket ke Honeypot Pada Linux Virtual Server Untuk Mengatasi Serangan DDoS 5 Dwi Septian Wardana Putra