IMPLEMENTASI SISTEM KOMPUTASI AWAN PRIVATE BERBASIS OPENNEBULA BERKEMAMPUAN LIVE MIGRATION

Transkripsi

1 IMPLEMENTASI SISTEM KOMPUTASI AWAN PRIVATE BERBASIS OPENNEBULA BERKEMAMPUAN LIVE MIGRATION Adrian Reza1, Sinung Suakanto2, Herry Imanta Sitepu2, Departemen Sistem Komputer, Institut Teknologi Harapan Bangsa Jl Dipatiukur 80-84, Bandung, West Java, Indonesia japestinho@gmail.com 1

2

3 139 ABSTRAK Cloud computing menyediakan kemudahan dalam teknologi informasi dan komunikasi seperti layanan infrastuktur, bisnis, dan aplikasi dapat diakses oleh pengguna sebagai sebuah layanan di manapun dan kapanpun kita memerlukannya melalui internet. OpenNebula adalah open-source toolkit untuk membangun semua jenis cloud somputing platform: private,public, dan hybrid cloud. Isu availability pada data center adalah salah satu tantangan dapat diselesaikan dengan solusi live migration. Solusi mampu memindahkan mesin virtual dari mesin fisik gagal ke mesin fisik masih menyala tanpa mematikan klien dan aplikasinya ketika terjadi gangguan atau error pada mesin fisik menampung virtualisasi. Penelitian dibuat dengan topologi private cloud menggunakan controller OpenNebula pada front-node, virtualisasi Kernel-based Virtual Machine(KVM) pada worker-node, dan terkonfigurasi shared storage dengan NFS. Hasilnya berupa server private cloud computing memiliki kemampuan live migration sehingga dapat digunakan untuk skenario perawatan perangkat dengan perhitungan waktu live migration menggunakan asumsi image ttylinux kecil. Kata kunci: Cloud Computing, OpenNebula, Private Cloud, Live Migration. 1 PENDAHULUAN Kemajuan teknologi signifikan sering dibuat selama periode krisis dan perubahan. Jadi, tidak mengherankan saat ini para professional di bidang IT selalu dihadapkan dengan tantangan luar biasa tagihan biaya energi, pusat data kurang dimanfaatkan, dan percepatan pertumbuhan data. Cloud computing hadir sebagai salah satu model pemecahan dari tantangan tersebut. Pada awalnya cloud computing diusulkan sebagai model komputasi utilitas publik, komputasi awan onpremise atau private muncul sebagai teknologi baru untuk pusat data dikelola IT. Cloud sendiri berasal dari simbol lazim digunakan untuk melambangkan teknologi internet dipakai secara bersama. Secara sederhana definisinya adalah layanan teknologi informasi bisa dimanfaatkan atau diakses oleh pelanggannya melalui jaringan internet. Inovasi-inovasi signifikan dalam hal virtualisasi dan distributed computing termasuk juga peningkatan akses ke internet berkecepatan tinggi telah meningkatkan ketertarikan orang kepada cloud computing. Seiring berkembangnya teknologi open-source maka bermunculan toolkit memungkinkan seseorang atau organisasi untuk membangun cloud computing platform. OpenNebula adalah contoh open source cloud computing toolkit populer saat ini. Dengan OpenNebula dapat diimplementasikan server private cloud computing secara virtualisasi dengan memanfaatkan Kernel-based Virtual Machine(KVM) dari sistem operasi berbasis Linux dapat mengontrol langsung manajamen infrastruktur virtualisasi cloud computing. Sedangkan isu availability dihadapi oleh pusat data menggunakan teknologi virtualisasi merupakan isu sangat penting. Bagaimana pusat data menyediakan isu availability baik seperti fungsi failover backup terhadap sistemnya. Sebab sebuah server tidak lepas dari kemungkinan terjadinya kegagalan. Dengan faulttolerance sudah ditetapkan jika diduga akan terjadi suatu kegagalan ataupun bencana pada server dan mesin virtual masih aktif digunakan oleh pengguna maka harus segera dipikirkan bagaimana membuat backup tanpa mengganggu pengguna. Begitu juga saat dilakukannya pemeliharaan perangkat pada server maka perlu diusulkan bagaimana cara mengatasinya agar mesin virtual tidak perlu mati dan menggangu para pengguna masih aktif menggunakannya. Salah satu teknologi dapat membantu administrator pusat data untuk menjawabnya adalah kemampuan live migration. Dengan menggabungkan OpenNebula dan virtualisasi menggunakan KVM maka didapat satu keuntungan berupa kemampuan live migration. Live migration bertujuan untuk memindahkan mesin virtual sedang beroperasi pada satu mesin fisik ke mesin fisik lain ketika terjadi gangguan pada salah satu mesin fisik. Dengan begitu mesin virtual, pengguna, dan aplikasi didalamnya tidak perlu dimatikan saat ada gangguan dan dapat terus berjalan meski proses live migration sedang berlangsung. ISSN ICTS

4 diberikan kepada konsumen adalah untuk menetapkan pengolahan penyediaan, penyimpanan, jaringan, dan sumber daya komputasi mendasar, tempat konsumen dapat menyebarkan dan menjalankan perangkat lunak sewenang-wenang, dapat mencakup sistem operasi dan aplikasi. Konsumen tidak mengelola atau mengendalikan infrastruktur cloud computing mendasari tetapi memiliki kontrol atas sistem operasi, penyimpanan, aplikasi dijalankan, dan mungkin kontrol terbatas komponen jaringannya (misalnya, firewall host). Model bisnisnya mirip dengan penyedia pusat data menyewakan ruangan untuk colocation, tapi ini lebih ke level mikronya. Penyewa tidak perlu tahu, dengan mesin apa dan bagaimana caranya penyedia layanan menyediakan layanan IaaS. Yang penting, permintaan mereka atas sumber daya dasar teknologi informasi itu dapat dipenuhi. 2 ANALISIS DAN PERANCANGAN 2.1. CLOUD COMPUTING Cloud computing adalah suatu paradigma dimana informasi secara permanen tersimpan di server melalui internet dan tersimpan secara sementara di komputer pengguna termasuk di dalamnya desktop, komputer tablet, notebook, hanheld, dan lain-lain. Jadi pada intinya, cloud computing adalah sebuah mekanisme memungkinkan pengguna menyewa sumber daya teknologi informasi (software, processing power, storage, dan lainnya) melalui internet dan memanfaatkan sesuai kebutuhan pengguna dan membayar sesuai digunakan. Teknologi cloud computing dapat dibagi ke dalam 3 kategori, yaitu: 1. Software sebagai Service (SaaS). diberikan kepada konsumen adalah dengan menggunakan penyedia aplikasi berjalan pada infrastruktur cloud computing. Aplikasi dapat diakses dari berbagai perangkat klien melalui antarmuka klien kecil seperti web browser. Konsumen tidak mengelola atau mengendalikan infrastruktur cloud mendasarinya termasuk jaringan, server, sistem operasi, penyimpanan, atau bahkan kemampuan aplikasi individu. Hanya saja dengan konsep SaaS ini, pelanggan tidak memiliki kendali penuh atas aplikasi mereka sewa. Hanya fitur-fitur aplikasi telah disediakan oleh penyedia saja dapat disewa oleh pelanggan. 2. Platform sebagai Service (PaaS) diberikan kepada konsumen adalah untuk membangun aplikasi ke infrastruktur cloud computing dibuat menggunakan bahasa pemrograman dan alat didukung oleh penyedia layanan. Konsumen tidak mengelola atau mengendalikan infrastruktur cloud mendasarinya. Namun memiliki kontrol atas aplikasi. Seperti juga layanan SaaS, pengguna PaaS tidak memiliki kendali terhadap sumber daya komputasi dasar seperti memori, media penyimpanan, processing power dan lain-lain, semuanya diatur oleh penyedia layanan ini. 3. Infrastructure sebagai Service (IaaS) Model deployment bisa digunakan untuk membangun teknologi cloud computing adalah sebagai berikut: 1. Private cloud 2. Di mana sebuah infrastruktur layanan cloud, dioperasikan hanya untuk sebuah organisasi tertentu. Infrastruktur cloud itu bisa saja dikelola oleh si organisasi itu atau oleh pihak ketiga. Lokasinya pun bisa on-site ataupun off-site. Biasanya organisasi dengan skala besar saja mampu memiliki/mengelola private cloud ini. Community cloud Dalam model ini, sebuah infrastruktur cloud digunakan bersama-sama oleh beberapa organisasi memiliki kesamaan kepentingan, misalnya dari sisi misinya, atau tingkat keamanan dibutuhkan, dan lainnya. Jadi, community cloud ini merupakan "pengembangan terbatas" dari private cloud. Sama juga dengan private cloud, infrastruktur cloud ada bisa dikelola oleh salah satu dari

5 3. organisasi itu, ataupun juga oleh pihak ketiga. Hybrid cloud 4. Untuk jenis ini, infrastruktur cloud tersedia merupakan komposisi dari dua atau lebih infrastruktur cloud (private, community, atau public). Di mana meskipun secara entitas mereka tetap berdiri sendiri-sendiri, tapi dihubungkan oleh suatu teknologi/mekanisme memungkinkan portabilitas data dan aplikasi antar cloud itu. Misalnya mekanisme load balancing antar cloud, sehingga alokasi sumber daya bisa dipertahankan pada level optimal. Public Cloud Sesederhana namanya, jenis cloud ini diperuntukkan untuk umum oleh penyedia layanannya. Layananlayanan sudah disebutkan sebelumnya dapat dijadikan contoh dari public cloud ini OpenNebula OpenNebula adalah sepenuhnya opensource toolkit untuk membangun semua jenis IaaS: private, public, dan hybrid. Teknologi OpenNebula adalah hasil dari bertahun-tahun penelitian dan pengembangan dalam manajemen efisien dan skalabilitas virtualisasi pada skala besar pada infrastruktur terdistribusi. OpenNebula memadukan penyimpanan, jaringan, virtualisasi, pemantauan, dan teknologi keamanan untuk memungkinkan penempatan dinamis dari layanan multi-tier (kelompok mesin virtual saling berhubungan) di infrastruktur terdistribusi, menggabungkan kedua sumber daya pusat data dan sumber daya cloud computing secara remote, sesuai dengan kebijakan alokasi terilustrasi pada gambar 2.1. Gambar 2.1 Arsitektur OpenNebula Migration Istilah migration dimaksud dalam virtualisai adalah migrasi sistem operasi dari satu host fisik/worker-node berbeda dan merupakan alat berguna untuk administrator dari pusat data center. Hal ini memungkinkan pemisahan bersih antara hardware dan software, dan memfasilitasi manajemen kesalahan, load balancing, dan pemeliharaan dari low-level sistem Cold Migration Cold migration adalah jenis migrasi tak langsung, artinya proses migrasi dilakukan dalam keadaan mesin virtual dimatikan terlebih dahulu. Dengan cold migration maka sebuah mesin virtual akan dipindahkan akan disimpan terlebih dahulu, kemudian dimatikan, lalu dipindahkan dengan cara menyalin image mesin virtual ke worker-node lain, baru akhirnya dinyalakan kembali. Konsekuensi didapat adalah adanya downtime selama mesin virtual sedang dipindahkan sehingga pengguna tidak dapat mengakses mesin virtualnya sementara Live Migration Live migration adalah perpindahan mesin virtual dari satu mesin worker-node ke workernode lain dalam keadaan terus menyala. Ketika dilakukan dengan benar, proses ini berlangsung tanpa ada efek nyata dari sudut pandang pengguna akhir. Contoh pengaplikasian live migration memungkinkan seorang administrator untuk memindahkan mesin virtual untuk melakukan pemeliharaan atau upgrade tanpa mematikan sistem pengguna untuk downtime. Jika dibandingkan dengan cold migration, maka live migration lebih menguntungkan untuk diimplementasikan. Cold migration menyimpan, memindahkan dan

6 mengembalikan mesin virtual, menghasilkan beberapa downtime. Sedangkan live migration menghasilkan sedikit downtime secara signifikan untuk mesin virtual sedang bermigrasi. Hal ini membuat live migration lebih baik ketika pengguna memerlukan akses tidak terganggu ketika mesin virtual bermigrasi. Karena live migration selesai dalam waktu lebih cepat dari timeout TCP untuk migrasi mesin virtual, pengguna tidak akan menyadari ketika mesin virtual bermigrasi selama proses berlangsung. Salah satu keuntungan paling signifikan dari live migration adalah kenyataan bahwa kemampuan ini memfasilitasi pemeliharaan proaktif. Jika sebuah kegagalan segera dicurigai, potensi masalah dapat diselesaikan sebelum terjadi gangguan layanan. Live migration juga dapat digunakan untuk load balancing, di mana beban kerja dibagi bersama antara komputer dalam rangka mengoptimalkan pemanfaatan sumber daya CPU tersedia. Cara kerja dari live migration agar mampu memindahkan mesin virtual dari satu mesin fisik ke mesik fisik lain melalui 5 tahap yaitu: 1. Inisiasi perintah untuk melakukan live migration. 2. Halaman memori mesin virtual ditransfer dari host fisik sumber ke host fisik tujuan. Pada fase ini modifikasi pada halaman memori mesin virtual akan dilacak. 3. Penanganan penyimpanan mesin virtual dipindahkan dari host fisik sumber setelah halaman memori tersalin semua. 4. Mesin virtual dipindahkan dan dinyalakan di host fisik tujuan. 5. Perbaikan informasi jaringan setelah mesin virtual dipindahkan Arsitektur Live Migration Live migration memindahkan mesin virtual tanpa berdampak pada ketersediaan mesin virtual bagi pengguna. Dengan menyalin memori mesin virtual bermigrasi ke host fisik tujuan, live migration meminimalkan waktu transfer mesin virtual. Sebuah live migration merupakan deterministik, berarti bahwa administrator, atau script memulai live migration dapat mengontrol computer host menjadi tujuan untuk live migration. Sitem operasi mesin virtual tidak akan menyadari migrasi terjadi, sehingga tidak ada konfigurasi khusus diperlukan untuk sistem operasi mesin virtual. Kebutuhan dari live migration terpenting adalah menggunakan jenis prosesor berasal dari manufaktur sama. Sedangkan konfigurasi penyimpanan mestilah berjenis shared storage seperti NFS pada lingkungan linux Arsitektur Live Migration Salah satu pengaplikasian dari live migration adalah ketika terjadi maintenance pada mesin worker-node. Update keamanan, perbaikan software dan pemeliharaan hardware merupakan pertimbangan signifikan dalam setiap skenario virtualisasi server. Oleh karena host fisik/worker-node akan diperbaharui maka setiap downtime terjadi akan mempengaruhi mesin virtual ada didalamnya. Maka dari itu kemampuan live migration akan membawa keuntungan bagi sistem ketika akan melakukan perawatan perangkat. Dengan mempersiapkan maintenance node maka administrator dapat melakukan live migration untuk memindahkan sementara mesin virtual sedang berjalan pada worker-node akan diperbaharui (fase 1). Dengan begitu administrator dapat memperbaharui perangkat tanpa harus mematikan mesin virtual sedang digunakan (fase 2). Setelah perbaikan dan perawatan perangkat selesai dilakukan, maka mesin virtual bisa dikembalikan ke worker-node asalnya menggunakan live migration kembali tanpa masalah (fase 3). Gambar 2.2 Fase 1 skenario pemeliharan perangkat. Gambar 2.2 merupakan fase 1 saat akan melakukan pemeliharaan pada worker-node. Mesin virtual dari worker-node sumber akan dipindahkan sementara ke maintenance host.

7 Model dipilih dalam pembangunan server cloud computing adalah model private cloud menggunakan OpenNebula berdasarkan perbandingan didapat dari Tabel 2.1. Hal menjadi pertimbangan utama adalah kemampuan OpenNebula untuk menggunakan fitur live migration pada teknologi virtualisasinya Gambar 2.3 Fase 2 scenario pemeliharan perangkat. Topologi Private Cloud Untuk membangun private cloud OpenNebula digunakan sebagai virtual infrastructure manager-nya. Sesuai dengan dokumentasi dari OpenNebula, OpenNebula mengasumsikan bahwa infrastruktur fisik akan dibangun mengadopsi arsitektur cluster klasik dengan sebuah front-end, dan satu set worker node cluster seperti terilustrasi pada gambar 2.5 Gambar 2.3 merupakan fase 2 saat akan melakukan pemeliharaan pada worker-node. Mesin virtual telah dipindahkan sementara ke maintenance host dan pemeliharaan dilakukan pada worker-node sumber. Gambar 2.4 Fase 3 scenario pemeliharan perangkat. Gambar 2.4 merupakan fase 3 saat akan melakukan pemeliharaan pada worker-node. Mesin virtual akan dipindahkan kembali dari maintenance host ke worker-node sumber setelah pemeliharaan selesai dilakukan. 2.4 Gambar 2.5 Topologi Private Cloud Perancangan Private Cloud Virtualisasi NMesin Pemrosesan skalabilitas live migration Teknologi open source Mendukung kemampuan Private Cloud untuk mengisolasi bagian cloud Multiple cloud OpenNebula Eucalyptus Nimbuz N/A N/A Skenario Live Migration Skenario live migration akan disetting agar dapat melakukan pengujian dengan menguji kemampuan fitur live migration. Asumsinya jika akan dilakukan perawatan perangkat atau software upgrade pada satu mesin fisik maka mesin virtualnya akan dipindahkan ke mesin fisik lain untuk diselamatkan. Skenario akan dilakukan adalah memindahkan mesin virtual dari satu worker-node ke worker-node lain berperan sebagai maintenance-node tanpa mengalami downtime dan gangguan bagi pengguna.

8 Gambar 2.6 Skenario Live Migration Pada gambar 2.6 akan dilakukan pemeliharaan atau software upgrade pada dimana worker-node sudah menampung mesin virtual. Selama dilakukannya proses maintenance maka mesin virtual akan dipindahkan sementara ke worker-node berperan sebagai maintenance-node. 3 IMPLEMENTASI DAN HASIL Secara singkat tahap akan dilakukan untuk mengimplementasikan private cloud dengan opennebula seperti diilustrasikan oleh diagram gambar 3.1 Gambar 3.2 pengujian live migration. Gambar 3.2 memperlihatkan bahwa perintah untuk memperlihatkan daftar mesin virtual ada, mesin fisik beroperasi, dan operasi live migration untuk memindahkan mesin virtual dari satu host ke host lain. Sedangkan hasil ping test dari dalam sistem operasi ttylinux melalui secure shell SSH menunjukkan tidak terdapatnya downtime selama proses live migration terjadi. Artinya selama proses live migration berlangsung pengguna tidak akan mengalami downtime sehingga tetap dapat menggunakan mesin virtual sedang dipindahkan seperti terilustrasi pada gambar 3.3. Gambar 3.1 diagram proses implementasi private cloud. Hasil dari uji live migration akan menunjukkan bahwa mesin virtual ttylinux pada worker-node cluster02 dapat dipindahkan ke worker-node cluster01. Asumsinya adalah cluster02 adalah worker akan mendapat pemeliharaan dan cluster01 adalah workernode berfungsi sebagai maintenancenode akan menampung sementara migrasi mesin virtual selama proses pemeliharaan. Tabel 3.1 Kondisi Migrasi Nama Mesin Hostname Hostname Virtual Awal setelah Migrasi ttylinux Cluster02 Cluster01 Gambar 3.3 Ping Test Sebelum Live Migration. 4 KESIMPULAN Dari hasil uji implementasi telah dilakukan maka dapat diambil kesimpulan bahwa: 1. Dengan menggunakan OpenNebula bisa diimplementasikan server private cloud computing dengan virtualisasi sehingga membuat mesin virtualisasi server pada worker-node. 2. Dengan menggunakan OpenNebula proses pengelolaan image dan dan pen-deploy-an mesin virtual dapat diatur dengan mudah dari front-node baik dengan command line interface maupun dari sunstone web interface.

9 3. Dengan kemampuan live migration tentunya dapat dimanfaatkan untuk mengelola mesin virtual ada dalam mesin fisik dengan efisien. Contoh kasus ketika ingin melakukan perbaikan atau upgrade pada satu mesin fisik di dalamnya masih terdapat mesin virtual sedang menayala. Jadi keuntungan didapat oleh pengguna adalah tidak akan mengalami gangguan terhadap layanan mereka gunakan saat proses migrasi dilakukan. DAFTAR PUSTAKA [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] Borja Sotomayor, Ruben S. Montero, Ignacio M. Llorente, Ian Foster An Open Source Solution for Virtual Infrastructure Management in Private and Hybrid Clouds. IEEE Internet Computing. Falahuddin, Mochamad James Lebih Jauh Mengenal Komputasi Awan. Marks, A Eric Executive s Guide to Cloud Computing. John wiley & Sons, Inc. Massimo Canonico, et al. Opensource Cloud Platforms. Microsoft Corporation Windows Server 2008 R2 HyperV Live Migration Whitepaper. Microsoft Download Center. Open Nebula.org OpenNebula Documentation. Peter Mell, Tim Grance NIST Definition of Cloud Computing v15. Samy, Husein Cloud computing Delivering business innovation and efficiency. IBM. Sitohang, John Cloud Computing Fundamental. Telkom. Stanoevska-Slabeva, Katarina, Thomas Wozniak, dan Santi Ristol Grid and Cloud Computing : A Business Perspective on Technology and Applications. Springer