Analisis Skalabilitas Server Virtualisasi pada Akademi Manajemen Informatika dan Komputer New Media
on
Analisis Skalabilitas Server …
I Gede Eka Sanjaya, Ni M.A.E. Dewi Wirastuti
ANALISIS SKALABILITAS SERVER VIRTUALISASI PADA AKADEMI MANAJEMEN INFORMATIKA DAN KOMPUTER NEW MEDIA
I Gede Eka Sanjaya, Ni M.A.E. Dewi Wirastuti Jurusan Teknik Elektro, Universitas Udayana Kampus Bukit Jimbaran, Bali, 80361 Email : [email protected]
Abstrak
Perguruan tinggi yang sudah besar dan sedang berkembang, umumnya memiliki lebih dari satu sistem informasi ataupun fungsi server yang dijalankan. Pada umumnya penggunaan server hanya berkisar 8%-15%. Keadaan ini tidak ideal jika dibandingkan dengan nilai investasi yang cukup besar untuk pengadaan sebuah mesin server. Untuk itu perlu diimplementasikan sebuah teknologi virtualisasi. Virtualisasi merupakan teknik untuk menyembunyikan karakter fisik suatu sumber daya komputer dari cara yang digunakan oleh sistem lain, aplikasi atau pengguna untuk berinteraksi dengan sumber daya tersebut. Implementasi server virtualisasi menggunakan VMWare sebagai perangkat lunak mesin virtual. Pengujian dilakukan untuk memperoleh nilai skalabilitas CPU Utilization, Response Time serta Throughput dengan menggunakan perangkat lunak Top Command, OpenWebLoad dan Performance Monitor. Pengujian dilakukan dengan terlebih dahulu menguji CPU Utilization sebagai threshold dalam mengukur optimalitas jumlah server virtual dalam satu server fisik. Setelah didapatkan jumlah server yang optimal, pengujian dilanjutkan dengan menguji response time dan throughput. Berdasarkan hasil pengujian diketahui bahwa jumlah server virtual yang optimal pada satu server adalah dua, yang terdiri dari web server dan application server. Server konvensional menggunakan resource CPU sejumlah 46% sedangkan virtualisasi 66%. Respond time pada server konvensional adalah 1,24 detik sedangkan virtualisasi 2,08 detik.
Kata Kunci: Server virtualisasi, VMWare, Top Command, OpenWebLoad, Throughput
Suatu perguruan tinggi umumnya akan memiliki lebih dari satu sistem informasi, mulai dari Sistem Informasi Akademik, Sistem Informasi Kepegawaian, Sistem Informasi Perpustakaan, Sistem Informasi Akuntansi dan sebagainya. Setiap sistem informasi dan fungsi server yang ada, akan dilayani oleh satu mesin server fisik, dikarenakan perguruan tinggi memiliki lebih dari satu sistem informasi maka akan terdapat lebih dari satu server fisik yang akan melayani sistem informasi tersebut.
Secara umum setiap server dalam jaringan di dedikasikan hanya menjalankan satu peran, sehingga berakibat sebuah server penggunaanya sangat rendah dan hanya berkisar 8% - 15%[1]. Keadaan ini tidak ideal jika dibandingkan dengan nilai investasi yang cukup besar untuk pengadaan sebuah mesin server. Untuk itu perlu diimplementasi sebuah teknologi virtual yang memanfaatkan sumber daya server secara maksimal [1]. Akademi Manajemen Informatika dan Komputer (AMIK) New Media merupakan perguruan tinggi yang sedang berkembang, dimana saat ini pada AMIK New Media terdapat empat buah server konvensional. Empat buah server konvensional ini menjalankan fungsi masing-masing yaitu web server, mail server, file server dan application server. Berdasarkan hasil pengamatan awal keempat buah server ini penggunaanya sangat rendah hanya berkisar 30%
sehingga teknologi virtualisasi dapat diterapkan untuk meningkatkan efisiensi server.
Dalam studi ini ditekankan pada bagaimana mengukur kinerja server konvensional dibandingkan dengan server virtualisasi berdasarkan skalabilitas server. Pengukuran skalabilitas server mencakup CPU Utilization, Response Time dan Throughput. Spesifikasi hardware yang digunakan pada penelitian ini sesuai dengan spesifikasi hardware yang terdapat pada studi kasus yaitu AMIK New Media.Pengujian dan analisa terhadap skalabilitas virtualisasi server sebuah perusahaan khususnya perguruan tinggi dapat diketahui seberapa besar efektifitas dan skalabilitas dari server virtual, dimana sebelumnya pada AMIK New Media menggunakan empat server konvensional yang akan dikonsolidasikan dalam mesin server virtual. Berdasarkan hasil pengujian akan didapatkan perbandingan server virtual dengan server konvensional dari sisi pemberdayaan sumber daya perangkat keras.
Cakupan pembahasan ini adalah membuat penelitian tentang pengujian dan perbandingan antara kinerja layanan dari server dalam kondisi virtualisasi dan konvensional dengan berbagai parameter yaitu respond time mengacu pada seberapa cepat suatu sistem atau aplikasi dapat merespon suatu aksi, throughput menunjukkan banyaknya tugas yang bisa dilakukan dalam satu satuan waktu, CPU Utilization menunjukkan tingkat penggunaan sumber daya perangkat keras tertentu. Pengujian dilakukan pada perguruan tinggi AMIK New Media dengan web
server, database server, mail server, file server dan application server. Keempat server fisik tersebut akan digabungkan menjadi sebuah server virtual.
Infrastruktur teknologi informasi merupakan aset strategis dan dasar yang penting bagi perangkat lunak untuk dapat memberikan layanan dan aplikasi user yang dibutuhkan oleh perusahaan. Perkembangan teknologi baru yang serba cepat berdampak pada data center dan infrastruktur desktop yang menjadi sangat kompleks, tidak fleskibel, dan sulit untuk disesuaikan dengan kebutuhan biaya yang semakin tinggi dan secara relative namun pasti tanpa mempertimbangkan perubahan kebutuhan bisnis. Oleh karena itu dibutuhkan suatu metode untuk menjawab tantangan ini sehingga infrastruktur teknologi informasi menjadi aset strategis yang mampu menjadi sarana informasi dan hubungan antar mitra kerja dengan pelanggan yang diperlukan untuk mencapai sukses.
Sistem virtualisasi berada antara hardware dengan guest sistem operasi, sehingga dapat mengendalikan penggunaan Central Processing Unit (CPU), memori, media penyimpanan yang digunakan oleh guest, bahkan memungkinkan guest sistem operasi berpindah dari satu mesin fisik ke mesin lainnya [2]. Salah satu perangkat lunak yang dapat digunakan dalam menerapkan teknologi virtualisasi adalah VMWare Workstation.
-
2.2 VMWare Workstation
VMware Workstation adalah sebuah perangkat lunak mesin virtual untuk arsitektur komputer x86 dan x86-64 dari VMware. Vmware merupakan bagian dari EMC Corporation. Perangkat lunak ini digunakan untuk membuat banyak x86 dan x86-64 komputer virtual dan digunakan secara simultan dengan sistem operasi yang digunakan. Setiap mesin virtual tersebut bisa menjalankan sistem operasi yang dipilih, seperti Windows, Linux, varian BSD dan lain sebagainya. Dalam arti yang sederhana, Vmware workstation bisa menjalankan banyak sistem operasi secara simultan dengan menggunakan satu fisik mesin [1].
-
2.3 Performance Monitor
Perfomance monitor atau Perfmon.exe adalah program untuk sistem operasi Windows yang berfungsi kurang-lebih sama seperti Sar. Aplikasi ini digunakan untuk melihat penggunaan dari sumber daya perangkat keras yang ada dalam sebuah server. Persentase utilisasi dari sebuah perangkast keras dapat dilihat secara langsung beserta grafiknya. Untuk solusi virtualisasi berjenis hosted pada sistem operasi Windows program ini bisa digunakan langsung apa adanya, karena by default tingkat penggunaan sumber daya CPU ditampilkan oleh program ini [3].
-
2.4 Top Command
Tingkat pemakaian dari CPU pada sistem operasi linux bisa menggunakan aplikasi yang sudah ada dalam linux dengan menggunakan top command. Top command adalah program pemantauan kinerja yang digunakan untuk kinerja CPU pada sistem operasi Linux. Top Command digunakan untuk menampilkan semua proses yang berjalan dan proses real-time yang terdapat dalam daftar perintah dan dilakukan update secara teratur. Top Command menampilkan penggunaan CPU, penggunaan memori, memori Swap, Ukuran Cache, Ukuran Buffer, Proses PID, Pengguna, dan banyak lagi perintah lainnya [4].
-
2.5 Open Web Load
OpenWebLoad adalah alat pengujian beban untuk aplikasi Web. OpenWebLoad mensimulasikan jumlah pengguna secara bersamaan dan mengukur transaksi per detik (transaksi adalah permintaan diselesaikan ke server Web) dan waktu respon. Penggunaan dari aplikasi OpenWebLoad yang mudah dan menyediakan hasil yang mendekati pengukuran kinerja real-time dari aplikasi yang diuji, karena hasilnya mendekati real time, maka aplikasi ini sangat tepat digunakan pada pengujian server berbasis web. Openwebload sangat berguna ketika melakukan optimasi karena dapat melihat dampak dari perubahan segera [5].
Server konvensional adalah sebuah server yang melayani user dimana sistem operasi atau aplikasi tersebut disimpan dalam satu server fisik. Apabila sebuah perusahaan mempunyai aplikasi kepegawaian, aplikasi keuangan, aplikasi pergudangan dan aplikasi stok maka server yang disediakan adalah sejumlah aplikasi yang ada.
Perancangan penelitian dimulai dengan perencanaan topologi LAN server virtual, kebutuhan perangkat keras dan perangkat lunak yang digunakan dalam implementasi, instalasi, koneksi jaringan, konfigurasi dan persiapan pengujian. Pengujian dilakukan pada server konvensional dan server virtualisasi. Topologi jaringan pada AMIK New Media sesuai dengan gambar 1.
Pengukuran yang dilakukan pada sistem diawali dengan pengukuran CPU Utilization server konvensional dan virtualisasi. Hasil pengukuran CPU Utilization pada virtualisasi server akan dibandingkan berdasarkan threshold yaitu 80%, hal ini berdasarkan sumber dari Technet Microsoft, dikatakan bahwa “Ketika server CPU atau CPU bekerja pada atau di atas 80 persen menjadi 90 persen pemanfaatan, aplikasi pada server dapat menjadi lamban atau berhenti merespons sepenuhnya” [6]. Penggambaran pengujian sistem secara umum sesuai dengan gambar 2.
Gambar 1. Topologi jaringan AMIK New Media
Gambar 2. Gambaran Pengujian Sistem ..
Apabila CPU Utilization lebih dari 80% akan dilakukan pengurangan jumlah server pada server virtualisasi. Pengurangan dilakukan pada server yang penggunaan CPUnya tertinggi. Pengurangan akan terus dilakukan selama tidak terpenuhinya nilai CPU Utilization yang kurang dari 80%. Apabila nilai CPU Utilization telah terpenuhi, pengujian dilanjutkan dengan pengukuran terhadap response time dan throughput.
Penggambaran server konvensional pada AMIK New Media dideskripsikan pada gambar 3.
Jaringan virtualisasi server yang akan dibangun, menggunakan topologi jaringan star, hal ini sesuai dengan topologi pada AMIK New Media. Software dan hardware yang digunakan sama dengan server konvensional. Server konvensioal memiliki empat buah server fisik akan tetapi pada virtualisasi yang dilakukan hanya terdapat satu server fisik yang terdiri dari empat server virtual dan terhubung dengan workstation. Server virtual akan menjalankan peran sesuai dengan fungsi masing-masing server pada jaringan konvensional. Gambaran server virtualisasi sesuai dengan gambar 4.
Server Server Server Server
LAN SIMULASI
Gambar 4. Server Virtualisasi
Gambar 3. Server Konvensional
Server konvensional yang terdapat pada AMIK New Media terdiri dari :
-
1. Web Server
Web Server pada AMIK New Media menggunakan Apache dimana pada server ini terdapat aplikasi web profile dari AMIK New Media yang berisi informasi tentang kegiatan yang terdapat pada AMIK New Media. Aplikasi ini, dapat diakses tidak hanya di kampus New Media akan tetapi semua orang dapat mengakses website ini. Sistem operasi yang digunakan yaitu Windows 2003 server.
-
2. Mail Server
Aplikasi Mail server yang digunakan adalah Microsoft Exchange 2003 Server. Server ini mengelola seluruh email yang masuk dan keluar dari domain New Media. Windows Server 2003 merupakan sistem operasi pada server ini.
-
3. File Server
File Server pada AMIK New Media menggunakan Samba Server. Server ini merupakan server yang digunakan untuk penyimpanan berbagai data oleh seluruh karyawan dan Dosen New Media. Sistem operasi dari server ini menggunakan Linux Ubuntu.
-
4. Application server.
Aplikasi yang terdapat pada application server adalah program dari Sistem Informasi Akademik. Program ini merupakan program yang dapat diakses oleh mahasiswa dan karyawan yang membutuhkan informasi mengenai perkuliahan. Software yang terinstal pada server ini adalah Apache. Sistem operasi pada server ini adalah Windows 2003 server.
Kebutuhan perangkat keras pada penelitian ini terdiri dari beberapa perangkat sebagai berikut.
-
1. Server
Pada penelitian ini dibutuhkan server dengan spesifikasi sebagai berikut.
-
a. CPU : Intel Xeon (Dual-Core, 2.0 Ghz)
-
b. RAM : 4 GB
-
c. Disk: 500 GB
-
d. NIC: Gigabit Ethernet
-
2. Client
Pada penelitian ini spesifikasi komputer yang digunakan oleh client atau penguji adalah sebagai berikut :
-
a. CPU : Intel Core 2 Duo, 2.0 Ghz
-
b. RAM : 1 GB
-
c. Disk: 250 GB
-
3. Network Interface Card (NIC)
NIC digunakan pada server dan workstation yang akan dihubungkan ke jaringan. Untuk server virtual, NIC yang digunakan memberikan total koneksi yang lebih besar dibandingkan dengan NIC workstation.
-
4. Switch
Switch merupakan sebuah perangkat jaringan komputer yang berfungsi untuk menghubungkan peralatan dengan Ethernet atau serat optik sehingga menjadikannya dalam satu segmen jaringan. Pada penelitian ini menggunakan switch yang sama dengan pada jaringan konvensional.
Perangkat lunak yang digunakan pada implementasi virtualisasi server adalah sebagai berikut.
Jaringan LAN dalam pengujian menggunakan media kabel UTP dengan metode client-server dimana komputer client terhubung ke server dengan topologi star menggunakan perangkat switch.
Proses instalasi insfrastruktur akan dilakukan dengan instalasi Windows Server 2003 sebagai Sistem Operasi host dan juga empat buah sistem operasi guest yaitu :
-
a. Sistem operasi windows server 2003 yang digunakan sebagai web server. Dalam sistem operasi ini diinstal apache server.
-
b. Sistem operasi windows server2003 yang digunakan sebagai application server. Pada application server diinstal apache server.
-
c. Sistem operasi windows server 2003 yang digunakan sebagai mail server. Dalam sistem operasi ini di instal Microsoft exchange server 2003 server.
-
d. Sistem operasi linux ubuntu yang digunakan sebagai file server. Pada sistem operasi ini di install samba server.
Alat pengujian pada penelitian ini menggunakan tiga aplikasi untuk mendapatkan skalabillitas server. Adapun alat pengujian yang digunakan adalah sebagai berikut.
-
1. Perfmon.exe
Pengujian dengan menggunakan perfmon.exe
dilakukan dengan tahap sebagai berikut.
-
a. Membuka aplikasi dengan mengetikan
perfmon.exe melalui running command.
-
b. Pada overview of performance Monitor pilih Open Resource Monitor kemudian pilih CPU untuk melihat penggunaan CPU.
-
2. Top command
Top command merupakan salah satu tools yang digunakan untuk menguji CPU Utilization pada file server yang menggunakan sistem operasi linux. Tahap pengujian dengan menggunakan aplikasi ini adalah dengan mengetikan top melalui command line. Perintah top pada command line akan secara langsung menampilkan grafik penggunaan CPU.
-
3. OpenWebLoad
OpenWebLoad digunakan untuk mengetahui response time dan throughput pada server. Untuk mengetahui response time dan throughput server dilakukan dengan langkah sebagai berikut.
-
a. Jalankan command prompt dengan mengetikan cmd melalui run command.
-
b. Arahkan direktori aktif pada folder tempat aplikasi OpenWebLoad.exe tersimpan.
-
c. Ketikan perintah dengan format Openwebload< url/ip address server>
Perbandingan skalabilitas antara server konvensional dengan virtualisasi akan dibahas pada sub bab ini, dimana skalabilitas server mencakup CPU Utilization, response time dan throughput. Hasil perbandingan skalabilitas server virtualisasi dengan konvensional ditunjukan pada tabel 1 dan diagram baloknya bias dilihat pada gambar 5.
Nilai skalabilitas server yang terdiri dari CPU Utilization dan response time dari server virtualisasi lebih tinggi dibandingkan dengan server konvensional, akan tetapi nilai throughput server virtualisasi lebih rendah. Server virtualisasi menggunakan resource CPU lebih besar dibandingkan pada server konvensional hal ini disebabkan pada server virtualisasi terdapat dua Virtual Machine yang aktif dimana keduanya menggunakan resource tersebut secara bersamaan.
Tabel 1. Perbandingan Skalabilitas Server konvensional dan Virtualisasi
|
NO |
Skalabilitas |
Konvensional |
Virtualisasi |
|
1. |
CPU Utilization |
46% |
66% |
|
2. |
Respond Time |
1,24 |
2,08 |
|
3. |
Througput |
202,52 |
43,08 |
|
300 | ||
|
200 | ||
|
100 | ||
|
0 |
■ Konvensional | |
|
<^77' |
Gambar 5. Perbandingan Skalabilitas Server Konvensional dan Virtualisasi
Pada Response time nilainya pun lebih besar yang menandakan pada virtualisasi waktu yang digunakan untuk merespond permintaan lebih lama dikarenakan lebih banyaknya proses yang meminta layanan. Tingginya nilai response time menyebabkan rendahnya nilai throughput, semakin lama suatu proses menunggu untuk dieksekusi (nilai response time besar) maka jumlah transaksi per detik yang bisa dieksekusi akan semakin sedikit (nilai throughput kecil).
Nilai response time server konvensional lebih baik dibandingkan dengan server virtualisasi akan tetapi dalam hal ini server virtualisasi masih dapat diimplementasikan dikerenakan user masih dapat mentoleransi nilai response time apabila kurang dari sepuluh detik [7].
Kinerja server konvensional ataupun virtualisasi diukur dengan melakukan simulasi menggunakan jaringan LAN, hal ini bertujuan untuk mendapatkan hasil yang rial tanpa bergantung pada media komunikasi. Tools yang digunakan untuk mengukur skalabilitas server pada simulasi ini adalah perfmon.exe, OpenWebLoad dan Top command. Skalabilitas server konvensional secara keseluruhan lebih baik dibandingkan dengan server virtualisasi. Akan tetapi, untuk memaksimalkan penggunaan sumber daya yang ada, implementasi pada server virtualisasi dapat dilakukan, hal ini disebabkan oleh penggunaan CPU pada server virtualisasi tidak melebihi 80% dan nilai response time masih dapat ditoleransi yaitu kurang dari sepuluh detik.
-
[1] VMWare. How VMware Virtualization Rightsizes IT Infrastructure to Reduce Power Consumption. 2011
-
[2] Haris. Perbandingan Kinerja Server Melalui Virtualization XEN pada Lingkungan Terbatas. Program Studi Teknologi Informasi. Universitas Indonesia. Jakarta. 2008.
-
[3] TechNet, Microsoft. Performance Monitor. [Online]. Tersedia di: http: //technet. microsoft.com/en-us/ diakses tanggal: 20 Maret 2013
-
[4] About.com. Linux / Unix Command : top. [Online]. Tersedia di: http://linux.about.com /od/commands/l/blcmdl1_top.htm. diakses tanggal: 20 Maret 2013
-
[5] Open Load. OpenWebLoad. 2013. [Online]. Tersedia di: http://openwebload.
sourceforge.net/#install. Diakses tanggal: 20 Maret 2013
-
[6] Technet, Microsoft. Troubleshooting High CPU Utilization. 2003. [Online]. Tersedia di: http://technet.microsoft.com/en-us/library/ bb742546.aspx. diakses tanggal: 18 Maret 2013
-
[7] Nielsen, Jakob. Characterizing and Measuring Response Time for Web Applications. 2010. Tersedia di: http://nexcess.com/2010 /04/characterizing and measuring response time for web applications.htm. diakses tangal : 30 Maret 2012
Teknologi Elektro
21
Vol. 13 No. 1 Januari - Juni 2014
Discussion and feedback