Pengukuran Performance Open vswitch pada Virtual Network Traffic Monitoring berbasis Port Mirroring

Transkripsi

1 Pengukuran Performance Open vswitch pada Virtual Network Traffic Monitoring berbasis Port Mirroring ARTIKEL ILMIAH Diajukan kepada Fakultas Teknologi Informasi Untuk memperoleh Gelar Sarjana Komputer Peneliti : Benny Setiawan ( ) Theophilus Herman Wellem, M.S. Program Studi Teknik Informatika Fakultas Teknologi Informasi Universitas Kristen Satya Wacana Salatiga April 2013 i

2 ii

3 iii

4 iv

5 v

6 1. Pendahuluan Virtualisasi server memungkinkan server dibuat secara virtual. Pengadaan server berbentuk VM (Virtual Machine) memberikan kemudahan bagi perusahaan dalam menunjang bisnis sehingga suatu sistem dapat segera diinstalasi dan digunakan untuk keperluan bisnis. Adanya teknologi virtualisasi juga membuat penggunaan server fisik menjadi optimal. Server fisik dijadikan sebagai host dan server virtual dijalankan diatas server fisik. Dalam satu server fisik dapat menjalankan beberapa server virtual, tergantung dari spesifikasi server fisik dan teknologi virtualisasi yang digunakan [1]. Untuk memonitoring aktifitas (traffic) dari berbagai VM ini dapat digunakan beberapa cara misalnya port mirroring, NetFlow [2], dan sflow [3]. Dengan mengaktifkan port mirroring, switch akan mengirimkan salinan dari semua paket yang terlihat pada satu port (atau seluruh VLAN) ke port yang dikumpulkan dan dianalisis. Tujuan dari penelitian ini adalah mengimplementasikan dan mengeskplorasi pemanfaatan port mirroring pada Open vswitch untuk monitoring traffic virtual machine, dan untuk menguji performa Open vswitch dengan adanya port mirroring. Parameter yang diukur adalah throughput, jitter, dan loss data. 2. Kajian Pustaka Appelman dan De Boer [4], melakukan analisis unjuk kerja dari OpenFlow hardware (NetFPGA dan Pica8) dan fitur OpenFlow pada Open vswitch. Dalam [4], port mirroring pada Open Vswitch disetup menggunakan fitur OpenFlow dengan perintah ovs-ofctl. Open vswitch adalah software yang didesain untuk digunakan sebagai virtual switch dalam lingkungan virtual server. Open vswitch mendukung standar manajemen interface (misalnya sflow, NetFlow, RSPAN, CLI). Open vswitch berfungsi sebagai virtual switch dalam lingkungan VM yang dirancang untuk mendukung distribusi di beberapa server fisik (physical servers). Open vswitch mendukung beberapa teknologi virtualisasi yang berbasis Linux seperti Xen/Xenserver, KVM, dan VirtualBox [5]. Open vswitch mendukung beberapa fitur, antara lain : 1) Standar 802.1Q VLAN model dengan trunk dan access port, 2) NetFlow, sflow, dan mirroring untuk meningkatkan visibility, 3) QoS (Quality of Service) dan policing, 4) OpenFlow 1.0, 5) Konfigurasi database transactional dengan C dan python bindings, 6) Kompabilitas dengan Linux bridge code (brctl), 7) High performance forwarding menggunakan modul kernel linux. Komponen dari Open vswitch terdiri dari [5] : 1) ovs-vswitchd (slow path): sebuah daemon yang mengimplementasikan switch, bersama dengan modul kernel Linux. Modul kernel yang digunakan adalah openvswitch_mod, 2) openvswitch_mod (fast path) : modul kernel yang tedapat dalam datapath 3) ovsdb-server: database server untuk mengkonfigurasikan ovs-vswitchd 4) ovsbrcompatd: daemon yang memungkinkan ovs-vswitchd untuk bertindak sebagai pengganti drop-in linux bridge. Daemon ini digunakan bersama dengan modul 1

7 kernel linux brcompat_mod 5) ovs-vsctl, sebuah utilitas untuk memperbarui konfigurasi dari ovs-vswitchd. Port mirroring digunakan pada switch untuk mengirimkan salinan dari setiap paket pada suatu port (atau seluruh VLAN) ke port switch lainnya yang telah ditentukan untuk memonitor traffic pada jaringan. Port mirroring pada switch Cisco dikenal sebagai Switched Port Analyzer (SPAN), dan beberapa vendor lainnya memiliki nama lain untuk itu, seperti Roving Analysis Port (RAP) pada switch 3Com. Teknisi jaringan atau network administrator menggunakan port mirroring untuk mengumpulkan traffic dan melakukan analisis traffic untuk mendiagnosa kesalahan - kesalahan pada jaringan. Port mirroring membantu teknisi jaringan untuk dapat terus memantau kinerja dari jaringan. 3. Metode Penelitian Tahap penelitian yang terdiri dari empat tahap, yaitu analisa kebutuhan jaringan, perancangan topologi jaringan, instalasi Open vswitch, software lain yang dibutuhkan dan mengkonfigurasi sistem agar berfungsi dengan benar, serta pengujian performance Open vswitch sebelum dan setelah konfigurasi port mirroring. Pengujian dilakukan menggunakan Iperf. Kebutuhan jaringan meliputi kebutuhan perangkat keras dan perangkat lunak. Perangkat keras yang digunakan terdiri dari satu buah komputer. Komputer host sebagai jaringan virtual OVS dengan spesifikasi Processor Intel Core 2 Duo GHz, memori 3 GB, dengan sistem operasi Linux Ubuntu Sedangkan kebutuhan perangkat lunak meliputi VirtualBox, Open vswitch versi 1.4.0, Wireshark, dan Iperf versi Topologi jaringan yang digunakan pada penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 1. Host merupakan komputer yang menjalankan OVS. Pada host ini juga akan dibuat jaringan virtual yang terdiri dari empat buah VM, yaitu VM1, VM2, VM3, dan VM4 (menggunakan virtual box). VM1, VM3, VM4 dibangun dengan Virtual Box, VM1, VM3, dan VM4 menggunakan sistem operasi Ubuntu sedangkan VM2 menggunakan CentOS. Tiap VM dihubungkan ke bridge br0 pada OVS dengan virtual interface (tap0 - tap3). Komputer yang digunakan memiliki dua physical interface yaitu eth0 dan eth1, eth0 yang befungsi untuk menghubungkan host dengan OVS. Sedangkan eth1 menghubungkan host dan VM ke Internet. 2

8 Gambar 1 Topologi Jaringan pada Penelitian 4. Hasil Eksperimen dan Pembahasan Dalam pengujian, konfigurasi port mirroring yang digunakan adalah sebagai berikut, tap0 merupakan source port dan destination port (port yang dimirror), sedangkan tap3 merupakan output port. Dengan konfigurasi diatas, maka data yang dikirim dan diterima oleh VM1 ( ) pada tap0 akan dimirror ke VM4 ( ) pada tap3. Pengujian port mirroring menggunakan Wireshark bertujuan untuk mengetahui apakah port mirroring telah berjalan atau tidak. Pengujian dilakukan dengan cara mengirim paket dari VM1 ke VM3 ( ), dan melakukan capture pada Wireshark. Gambar 2 menunjukkan port mirroring belum berjalan dengan tidak adanya paket yang terkirim dari VM1 ke VM3 yang terlihat pada Wireshark. Gambar 2 Sebelum Mirorring 3

9 Gambar 3 Sesudah Mirorring Gambar 3 menunjukkan port mirroring telah berjalan dengan adanya paket data yang terkirim dari VM1 ( ) ke VM3 ( ) yang terlihat pada Wireshark. Pengujian berikutnya dilakukan menggunakan Iperf untuk mengukur throughput, jitter, dan loss data adanya konfigurasi port mirroring pada switch. Pengukuran dilakukan selama 180 detik (3 menit) dan 300 detik (5 menit), sebanyak 5 kali. Tiap pengujian dibagi berdasarkan 2 UDP buffer size yaitu 160 KB dan 320 KB. Setelah kedua data didapat, maka proses selanjutnya yaitu mencari rata rata, yang diperoleh dari menjumlahkan semua data tersebut kemudian membaginya dengan jumlah pengujian yang dilakukan. Hasil Pengujian Sebelum Port Mirroring dan Sesudah Port Mirroring Hasil pengujian dibedakan menurut waktu pengujian yang digunakan yaitu 180 detik dan 300 detik. Hasil pengujian selama 180 detik (3 menit), ditunjukan pada Tabel 1 Tabel 1 Hasil Pengujian Sebelum Port Mirroring (180 detik) Percobaa n ke - Transfer data (GB) UDP buffer size 160 KB 320KB Throughput Jitter Loss Transfer Throughput (Mbps) (ms) data(%) data (GB) (Mbps) Jitter (ms) Loss data(%) Rata-rata

10 Hasil yang ditunjukan pada Tabel 1, rata rata transfer data yang didapat pada UDP buffer size 160 KB sebesar 2,03 GB, throughput sebesar 96,6 Mbps, jitter sebesar 0.07 ms dan loss data sebesar 0.57%. Sedangkan pada UDP buffer size 320 KB sebesar 2,05 GB, throughput sebesar 97,7 Mbps, jitter sebesar 0.07 ms dan loss data sebesar 0.01%. Percobaa n ke - Transfer data (GB) Tabel 2 Hasil Pengujian Setelah Port Mirroring (180 detik) UDP buffer size 160 KB 320KB Throughput Loss Jitter data Transfer Throughput (Mbps) (ms) (%) data (GB) (Mbps) Jitter (ms) Rata - rata Loss data (%) Hasil yang ditunjukan pada Tabel 2, rata rata transfer data yang didapat pada UDP buffer size 160 KB sebesar 1,67 GB, throughput sebesar 79,6 Mbps, jitter sebesar 0.09 ms dan loss data sebesar 0.47%. Sedangkan pada UDP buffer size 320 KB sebesar 1,68 GB, throughput sebesar 80,4 Mbps, jitter sebesar 0.33 ms dan loss data sebesar 0.23%. Untuk pengujian selama 300 detik (5 menit), diperoleh hasil seperti yang ditunjukan pada Tabel 3. Tabel 3 Hasil Pengujian Sebelum Port Mirroring (300 detik) Percobaa n ke - Transfer data (GB) UDP buffer size 160 KB 320KB Throughput Jitter Loss data Transfer Throughput (Mbps) (ms) (%) data (GB) (Mbps) Jitter (ms) Rata - rata Loss data (%) Hasil yang ditunjukan pada Tabel 3, rata rata transfer data yang didapat pada UDP buffer size 160 KB sebesar 3,42 GB, throughput sebesar 97,8 Mbps, jitter 5

11 sebesar 0.06 ms dan loss data sebesar 0.31%. Sedangkan pada UDP buffer size 320 KB sebesar 3,41 GB, throughput sebesar 97,9 Mbps, jitter sebesar 0.07 ms dan loss data sebesar 0.02%. Percobaa n ke - Transfer data (GB) Tabel 4 Hasil Pengujian Setelah Port Mirroring (300 detik) UDP buffer size 160 KB 320KB Throughput Jitter Loss data Transfer Throughput (Mbps) (ms) (%) data (GB) (Mbps) Jitter (ms) Rata - rata Loss data (%) Hasil yang ditunjukan pada Tabel 4, rata rata transfer data yang didapat pada UDP buffer size 160 KB sebesar 2,73 GB, throughput sebesar 78,1 Mbps, jitter sebesar 0.09 ms dan loss data sebesar 0.80%. Sedangkan pada UDP buffer size 320 KB sebesar 2,39 GB, throughput sebesar 79,8 Mbps, jitter sebesar 0.09 ms dan loss data sebesar 0.34% Perbandingan Pengukuran Sebelum dan Sesudah Port Mirroring Dari hasil percobaan, maka dapat dibandingkan performa dari Open vswitch sebelum dan sesudah port mirroring. Parameter yang dibandingkan adalah throughput, jitter, dan loss data. Throughput Tabel 5 Perbedaan rata - rata Throughput Sebelum dan Sesudah Port Mirroring (180 detik) UDP buffer size 160 KByte 320 KByte Transfer Data (GB) Throughput (Mbps) Transfer Data (GB) Throughput (Mbps) Sebelum 2,03 96,6 2,05 97,7 Sesudah 1,67 79,6 1,68 80,4 6

12 Gambar 4 Perbedaan rata - rata Throughput Sebelum dan Sesudah Port Mirroring Tabel 5 dan Gambar 4 memperlihatkan perbedaan UDP buffer size 160 KB dan 320 KB throughput setelah port mirroring mengalami penurunan hal itu disebabkan semakin banyaknya paket yang dikirim maka semakin memperlambat transfer data sehingga throughput mengalami penurunan Tabel 6 Perbedaan rata - rata Throughput Sebelum dan Sesudah Port Mirroring (300 detik) UDP buffer size 160 KByte 320 KByte Transfer Data (GB) Throughput (Mbps) Transfer Data (GB) Throughput (Mbps) Sebelum 3,42 97,8 3,41 97,9 Sesudah 2,73 78,1 2,39 79,8 Gambar 5 Perbedaan Rata - rata Throughput Sebelum dan Sesudah Port Mirroring Tabel 6 dan Gambar 5 memperlihatkan dengan UDP buffer size 160 KB dan 320 KB dan dengan waktu 300 detik (3 menit), throughput setelah port mirroring mengalami penurunan hal itu disebabkan semakin lama waktu dan banyaknya 7

13 paket yang dikirim maka semakin memperlambat transfer data sehingga throughput mengalami penurunan. Jitter Tabel 7 Perbedaan rata - rata Jitter Sebelum dan Sesudah Port Mirroring (180 detik) UDP buffer size 160 KByte 320 KByte Jitter(ms) Jitter(ms) Sebelum Sesudah Gambar 6 Perbedaan rata - rata Jitter Sebelum dan Sesudah Port Mirroring Tabel 7 dan Gambar 6 memperlihatkan jitter sebelum port mirroring pada UDP buffer size 160 KB sebesar 0.07 ms dan pada UDP buffer size 320 KB sebesar 0.07 ms setelah port mirroring jitter pada UDP buffer size 160 KB sebesar 0.09 dan pada UDP buffer size 320 KB sebesar 0.33 ms. Jitter yang di dapat sebelum dan sesudah port mirroring tidak lebih dari 150 ms. Tabel 8 Perbedaan rata - rata Jitter Sebelum dan Sesudah Port Mirroring (300 detik) UDP buffer size 160 KByte 320 KByte Jitter (ms) Jitter (ms) Sebelum Sesudah

14 Gambar 7 Perbedaan rata - rata Jitter Sebelum dan Mirorring Tabel 8 dan Gambar 7 memperlihatkan jitter sebelum dan sesudah port mirroring tidak lebih dari 150 ms dan rata-rata satu arah jitter harus ditargetkan kurang dari 30 ms. Loss Data Tabel 9 Perbedaan rata - rata loss data Sebelum dan Sesudah Port Mirroring (180 detik) UDP buffer size 160 KByte 320 KByte Loss data (%) Loss data (%) Sebelum Sesudah Gambar 8 Perbedaan rata rata Loss Data Sebelum dan Sesudah Port Mirroring Tabel 9 dan Gambar 8 memperlihatkan dengan UDP buffer size 160 KB perbedaan sesudah dan sebelum port mirroring hanya 0,05 % sedangkan pada 9

15 UDP buffer size 320 KB perbedaan sebelum dan sesudah port mirroring sebesar 0,22. Tabel 10 Perbedaan Rata - rata loss data Sebelum dan Sesudah Port Mirroring (300 detik) UDP buffer size 160 KByte 320 KByte Loss data (%) Loss data (%) Sebelum Sesudah Gambar 9 Perbedaan rata - rata Loss Data Sebelum dan Sesudah Port Mirroring Tabel 10 dan Gambar 9 memperlihatkan dengan UDP buffer size 160 KB perbedaan sesudah dan sebelum port mirroring hanya 0,49 % sedangkan pada UDP buffer size 320 KB perbedaan sebelum dan sesudah port mirroring sebesar 0,32 %. 5. Simpulan Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan sebelum dan sesudah konfigurasi port mirroring, Throughput sesudah konfigurasi port mirroring pada UDP buffer size 160 KB dan 320 KB lebih kecil dari pada sebelum konfigurasi port mirroring, dan sebelum port mirroring loss data lebih kecil dibandingkan setelah port mirroring namun loss data tidak lebih dari 1% sedangkan Jitter sesudah port mirroring dengan sebelum port mirroring dan jitter tidak lebih dari 150 ms. 10

16 6. Daftar Pustaka [1] VMWare website, (diakses tanggal 28 Januari 2013). [2] NetFlow website, (diakses tanggal 12 Maret 2013). [3] sflow website, (diakses tanggal 12 Maret 2013). [4] M. Appleman, M. De Boer, R. Van Der Pol, Performance Analysis of OpenFlow Hardware, Technical report University Of Amsterdam. [5] B. Pfaff, J. Pettit, K. Amidon, M. Casado, T. Koponen, S, Shenker. Extending Networking into the Virtualization Layer, ACM Workshop on Hot Topic in Network (HotNets). 11