ANALISIS KINERJA PENYEIMBANG BEBAN SERVER WEB
DENGAN ALGORITME RASIO DINAMIS
ARIS MUNANDAR
DEPARTEMEN ILMU KOMPUTER
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Analisis Kinerja Penyeimbang Beban Server Web dengan Algoritme Rasio Dinamis adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
Bogor, Agustus 2014
ABSTRAK
ARIS MUNANDAR. Analisis Kinerja Penyeimbang Beban Server Web dengan Algoritme Rasio Dinamis. Dibimbing oleh HERU SUKOCO dan SRI WAHJUNI. Seiring dengan meningkatnya kebutuhan akan penggunaan sumber daya yang ada di dalam jaringan komputer, teknologi jaringan juga semakin berkembang. Load balancing merupakan salah satu teknik routing yang dapat memanfaatkan beberapa sumber daya untuk dapat digunakan secara bersamaan. Ketika permintaan dari pengguna meningkat maka server akan terbebani karena harus melayani permintaan tersebut. Tujuan dari penelitian ini adalah membangun load balancer yang dapat membaca ketersediaan resource pada server. Pembagian request dilakukan dengan mempertimbangkan informasi resource sever tersebut, yang terdiri dari CPU, memory, dan disk. Algoritme penjadwalan yang digunakan adalah rasio dinamis dan sebagai algoritme pembandingnya adalah round robin. Hasil penelitian menunjukkan bahwa algoritme rasio dinamis bekerja lebih optimal dibandingkan dengan algoritme round robin. Algoritme rasio dinamis mampu meningkatkan throughput, meminimalkan waktu tanggap, dan menghindari overload.
Kata kunci: load balancing, rasio dinamis, round robin, server
ABSTRACT
ARIS MUNANDAR. Permormance Analysis of Web Server Load Balancing with Dynamic Ratio Algorithm. Supervised by HERU SUKOCO and SRI WAHJUNI.
The increasing demand of the computer network resources usages has triggered the development of networks technology. Load balancing is one of the routing technique that can utilize multiple resources simultaneously. When the requests from the users increase, the server will be burdened for giving response to that requests. The purpose of this research is to build a load balancer that can read the servers’ resource availabilities. Based on these information, the requests distribution is performed by considering the resources such as CPU, memory, and disk. Dynamic ratio is used as the schedulling algorithm and compared with round robin algorihtm. The results will be compared to the one of round robin algorithm. The results showed that the dynamic ratio algorithm works more optimal than round-robin algorithm. Dynamic ratio algorithm is able to improve the throughput, minimize the response time, and avoid overload.
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Ilmu Komputer
pada
Departemen Ilmu Komputer
ANALISIS KINERJA PENYEIMBANG BEBAN SERVER WEB
DENGAN ALGORITME RASIO DINAMIS
ARIS MUNANDAR
DEPARTEMEN ILMU KOMPUTER
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM INSTITUT PERTANIAN BOGOR
Judul Skripsi : Analisis Kinerja Penyeimbang Beban Server Web dengan Algoritme Rasio Dinamis
Nama : Aris Munandar NIM : G64090132
Disetujui oleh
DrEng Heru Sukoco, SSi MT Pembimbing I
Ir Sri Wahjuni, MT Pembimbing II
Diketahui oleh
Dr Ir Agus Buono, MSi MKom Ketua Departemen
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah subhanahu wa ta’ala atas segala karunia-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Oktober 2014 ini ialah beban kerja komputer, dengan judul Analisis Kinerja Penyeimbang Beban Server Web dengan Algoritme Rasio Dinamis. Shalawat dan salam semoga senantiasa tercurahkan kepada junjungan kita Nabi besar Muhammad shallallahu ‘alaihi wasallam.
Terima kasih Penulis ucapkan kepada Bapak DrEng Heru Sukoco, SSi MT dan Ibu Ir Sri Wahjuni, MT selaku pembimbing, serta Bapak Endang Purnama Giri SKom MKom selaku penguji yang telah memberikan banyak masukan kepada Penulis dalam penyusunan skripsi ini. Selanjutnya penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1 Bapak, ibu, dan seluruh keluarga atas do’a dan dukungannya demi kelancaran dan keberhasilan masa studi Penulis.
2 Teman-teman satu Lab NCC.
3 Teman-teman mahasiswa Ilmu Komputer, terutama yang sukarela hadir di mini-conference Penulis.
4 Kepada semua pihak yang telah membantu Penulis dalam penyusunan skripsi ini.
Semoga penelitian ini dapat memberikan manfaat.
Bogor, Agustus 2014
DAFTAR ISI
Pemilihan Berbagai Aspek Load Balancing 7
DAFTAR TABEL
1 Data CPU, memory dan disk 7
2 Perbandingan beberapa bilangan bulat 10
3 Rataan throughput 15
4 Rataan response time 15
DAFTAR GAMBAR
1 Tahapan penelitian 4
2 Rancangan arsitektur load balancing 6
3 Skema aliran request oleh client 6
4 Server load balancer dengan F5 BIG-IP 11
5 Implementasi load balancing 11
6 Penerapan algoritme rasio dinamis pada F5 12
7 Penerapan algoritme round robin pada F5 12
8 Workload httperf rasio dinamis 80000 koneksi per detik 14 9 Workload httperf round robin 80000 koneksi per detik 14 10 Hasil pengujian pada saat client mengakses load balancing 15 11 Grafik rataan throughput rasio dinamis dan round robin 16 12 Grafik rataan response time rasio dinamis dan round robin 17 13 Salah satu server mati pada pengujian algoritme round robin 18
DAFTAR LAMPIRAN
1 Konfigurasi server 20
2 Hasil workload httperf 21
3 Throughput 24
4 Response time 25
5 Grafik throughput tiap pengujian 26
6 Grafik response time tiap pengujian 29
PENDAHULUAN
Seiring dengan berkembangnya teknologi informasi, penggunaan web untuk mengakses informasi semakin banyak digunakan. Contohnya pada forum dan blog karena pengguna dapat dengan mudah mengakses dan mendapatkan informasi dalam jangka waktu yang relatif singkat dan dapat diakses 24 jam. Di satu sisi, keberadaan web server pada jaringan intranet sebuah lembaga pendidikan dianggap penting karena baik dosen, mahasiswa maupun staf kampus dapat saling bertukar informasi melalui situs, forum, atau blog yang mereka buat (Abdullah et al. 2002).
Latar Belakang
Teknologi internet berkembang sangat pesat di era informasi sekarang ini. Para pengguna teknologi internet pun kian menjamur di berbagai belahan dunia. Beban kerja pada server meningkat dengan cepat sehingga server menjadi kelebihan beban dalam waktu yang singkat. Masalah juga muncul ketika penyedia jasa web hanya bergantung pada satu server tunggal saja, antara lain seperti overload dan crash. Masalah lainnya adalah ketersediaan server itu sendiri. Misal, pada sistem banyak prosesor akan mengalami down untuk sementara waktu jika hendak melakukan perawatan mesin atau penambahan prosesor. Hal tersebut akan mengurangi nilai pelayanan server itu sendiri.
Load balancing adalah proses peningkatan kinerja paralel dan sistem terdistribusi melalui redistribusi beban antara dua atau lebih komputer, link jaringan, central processing unit (CPU) untuk memaksimalkan throughput, meminimalkan delay, dan menghindari overload. Penggunaan algoritme load balancing diharapkan dapat meningkatkan reliabilitas dan redundancy (Abdullah et al. 2002).
Perumusan Masalah
Cara kerja load balancing saat ini pada umumnya dilakukan dengan membagi request secara bergantian. Misalnya, request pertama diberikan kepada server 1, request kedua diberikan pada server 2, request ketiga diberikan pada server1, dan begitu seterusnya. Permasalahannya adalah tiap request mempunyai bobot yang berbeda yang membutuhkan resource dan waktu penyelesaian yang berbeda pula akibatnya beban yang diterima setiap server berbeda, ada server yang beban kerjanya berat dan ada server yang beban kerjanya ringan.
Tujuan Penelitian
2
disk sehingga dapat mamaksimalkan throughput, meminimalkan waktu tanggap dan menghindari overload.
Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah meningkatkan waktu respon dan ketersediaan akses website saat dibuka. Dengan dua atau lebih server yang saling berbagi beban lalu lintas web, masing-masing akan berjalan lebih cepat karena beban tidak berada pada satu server saja. Ini berarti ada lebih banyak sumber daya untuk memenuhi permintaan halaman website.
Ruang Lingkup Penelitian
Lingkup dari penelitian ini, yaitu:
1 Implementasi penyeimbangan beban menggunakan teknologi F5 (BIG-IP) dengan algoritme penjadwalan rasio dinamis.
2 Parameter yang digunakan adalah CPU, memory, dan disk. 3 Algoritme pembanding yang digunakan adalah round robin. 4 Jaringan lokal menggunakan IPv4.
5 Protokol yang diuji adalah HTTP.
6 Tidak membahas sisi keamanan, baik pada jaringan yang digunakan maupun pada sistem operasi.
TINJAUAN PUSTAKA
Web Server
Web server adalah perangkat lunak yang menjadi tulang belakang dari world wide web (www). Web server menunggu permintaan dari client yang menggunakan browser seperti Netscape Navigator, Internet Explorer, Mozilla Firefox, dan program browser lainnya. Jika ada permintaan dari browser, maka web server akan memproses permintaan itu kemudian memberikan hasil prosesnya berupa data yang diinginkan kembali ke browser. Data ini mempunyai format yang standar, disebut dengan format standar general markup language (SGML). Data yang berupa format ini kemudian akan ditampilkan oleh browser sesuai dengan kemampuan browser tersebut (Lukitasari dan Oklilas 2010).
Penyeimbangan Beban
3 Load balancing dapat diimplementasikan dengan hardware maupun software atau gabungan keduanya. Konfigurasi standar yang ada memberi gambaran bahwa satu mesin ditempatkan diantara client dan server, mesin ini disebut sebagai director karena tugasnya adalah memberikan balancing pada request dari client ke server. Sebuah load balancer adalah perangkat jaringan yang dipasang diantara client dan server, bekerja sebagai saklar untuk request dari client.
Round robin merupakan algoritme penjadwalan yang memperlakukan semua real server sama menurut jumlah koneksi dan waktu respon. Least connection merupakan algoritme penjadwalan yang mengarahkan koneksi jaringan pada server aktif dengan jumlah koneksi yang paling sedikit. Penjadwalan ini termasuk salah satu algoritme penjadwalan dinamik, karena memerlukan perhitungan koneksi aktif untuk masing-masing real server secara dinamik. Metode penjadwalan ini baik digunakan untuk melancarkan pendistribusian ketika request yang datang banyak (Nasution 2011).
Rasio merupakan sebuah parameter yang diberikan untuk masing-masing server yang akan dimasukkan kedalam sistem load balancing. Dari parameter rasio ini, akan dilakukan pembagian beban terhadap server-server yang diberi rasio. Server dengan rasio terbesar diberi beban besar, begitu juga dengan server dengan rasio kecil akan lebih sedikit diberi beban. Perumusan penentuan rasio dapat dituliskan sebagai berikut (f5 2008).
(1)
Throughput sebuah sistem didefinisikan sebagai ukuran sebenarnya dari informasi yang dikirimkan melalui suatu saluran. Throughput dapat diukur dalam satuan bit/second atau packet/second (Thamrin 2008). Penulisan throughput dapat dituliskan sebagai:
(Wibawa 2011)
Response Time
4
tanggap yang baik adalah tetap stabil walaupun mengalami perubahan jumlah koneksi per detik yang berbeda-beda dari rendah, menengah, maupun tinggi (Nasution 2011).
METODE
Penelitian dilakukan mulai bulan Oktober 2013 sampai bulan Mei 2014. Penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahapan. Tahapan-tahapan yang dilakukan pada penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 1.
Studi Pustaka
Tahap ini merupakan tahap pertama pengembangan dari analisis yang akan dilakukan. Studi pustaka dilakukan untuk mencari sumber referensi dan penelitian sebelumnya yang terkait. Referensi dapat berupa berkala ilmiah, buku teks, skripsi, ataupun dokumentasi hasil penelitian lainnya. Melakukan diskusi berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing mengenai permasalahan yang terjadi selama proses penulisan tugas akhir.
5
Analisis Kebutuhan Sistem
Proses analisis ini dilakukan dengan mengumpulkan informasi perangkat lunak dan perangkat keras yang diperlukan. Hasil dari analisis ini dituangkan dalam bentuk rancangan sistem. Sebuah sistem load balancing dibangun membutuhkan perangkat keras dan peranggkat lunak. Perangkat lunak yang digunakan pada penelitian ini adalah berupa sistem operasi linux yaitu server red hat. Sedangkan untuk perangkat kerasnya yang digunakan adalah F5 Network BIG-IP dimana berfungsi sebagai sebuah alat yang sudah disiapkan untuk digunakan sebagai load balancer.
Spesifikasi perangkat keras dan perangkat lunak yang digunakan untuk penelitian ini adalah sebagai berikut.
1 Komputer sebagai load balancing Processor : 2
Memory : 4 GB
HDD : 100 GB
Load balancer : BIG-IP-11.4.1 Build 608.0 2 Komputer server
Sistem operasi : Linux server red hat 3 Komputer client
Client 1
Processor : Intel(R) Core(TM) i5-2430M Memory : 10 GB
6
Gambar 2 menunjukkan terdapat dua model jaringan yaitu internal dan eksternal. Jaringan internal menggambarkan dua buah server yang berfungsi sebagai web server terhubung dengan server load balancing. Sedangkan jaringan eksternal terhubung antara server load balancing dengan jaringan luar atau client. Client akan mengakses server load balancing, namun yang diakses bukan pada alamat load balancing tetapi pada alamat virtual server-nya.
Tahapan aliran request yang dikirimkan oleh client kepada sistem dapat diketahui melalui ilustrasi sebagai berikut.
1 Client membangun koneksi http dengan mengetikkan alamat penyedia layanan pada browser. Kemudian koneksi akan diterima oleh load balancer.
2 Load balancer menerima request kemudian menulis kembali alamat tujuan yang baru yaitu alamat IP real server dengan tidak mengubah alamat pengirim yaitu alamat IP client.
3 Real server (web server) memberikan respon terhadap request yang diterima kemudian dikirimkan kembali kepada alamat IP milik client. Paket tersebut dilewatkan melalui load balancer sebagai satu-satunya gateway yang menghubungkan real server dengan jaringan luar sistem.
4 Load balancer mengubah alamat IP asal menjadi alamat IP load balancer kemudian paket tersebut diteruskan kepada client.
Gambar 2 Rancangan arsitektur load balancing
7
Pemilihan Berbagai Aspek Load Balancing
Load balancing dapat berjalan pada server dengan memasang aplikasi load balancing dan melakukan konfigurasi sehingga dapat berfungsi dengan baik. Performa proses load balancing dipengaruhi oleh perangkat komputer yang digunakan, tidak bisa hanya mengandalkan kemampuan software yang canggih saja. Perangkat keras yang dapat mempengaruhi performa load balancing adalah kartu jaringan (network interface card) yang digunakan, besarnya RAM pada perangkat, media penyimpanan yang besar dan cepat, dan sebagainya. Namun pada penelitian ini, perangkat keras komputer yang diperhatikan untuk analisis load balancing algorime rasio dinamis adalah CPU, memory, dan disk.
Pembobotan
Pembagian rasio yang sesuai berdasarkan kemampuan server diharapkan mampu membuat kinerja masing-masing server menjadi lebih seimbang. Pemberian rasio pada masing-masing server dilihat berdasarkan 3 aspek, yaitu CPU, memory, dan disk. Perhitungan rasio masing-masing server menggunakan Persamaan 1 dan penentuan nilai memory cofficient, memory threshold, memory utilization, CPU cofficient, CPU threshold, CPU utilization, disk cofficient, disk threshold, disk utilization diambil berdasarkan uji snmp sebelumnya (f5 2008). Hasil pengujian snmp dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1 Data CPU, memory dan disk
Number of Nodes in Pool (X) 2 CPU Utilization (f) 0.18 Memory Threshold (a) 70 CPU Coefficient (g) 1.5 Memory Utilization (b) 70 Disk Threshold (h) 90 Memory Coefficient (c) 1 Disk Utilization (i) 7 CPU Threshold (e) 80 Disk Coefficient (j) 2 Sumber : f5 2008
Penggunaan Persamaan 1 rasio dinamis diharapkan mampu membuat pembagian beban kerja server menjadi seimbang. Server yang memiliki kemampuan yang tinggi akan diberikan rasio yang lebih besar dan komputer yang memiliki kemampuan yang rendah akan diberikan rasio yang lebih kecil.
Implementasi Mekanisme Load Balancing
Implementasi dari makanisme load balancing pada penilitian ini dilakukan melalui virtualisasi. Virtualisasi bertujuan untuk mengurangi kesalahan dan menghindari resiko yang tidak diinginkan. Perangkat virtualisasi yang digunakan adalah VMwareworkstation 8.0.1 dan Oracle VMVirtualBox 4.3.4.
VMware Workstation
8
keras dan untuk menjalankan aplikasi yang ditujukan untuk sistem operasi dalam satu perangkat keras dan untuk menjalankan aplikasi yang ditujukan untuk sistem operasi lainnya. VMware merupakan software yang banyak digunakan untuk mengoptimalkan dan mengelola kinerja Teknologi Informasi melalui virtualisasi dari desktop ke data center. Adanya virtualisasi, pengguna dapat dengan mudah menggabungkan server dengan beban kerja yang berbeda dalam satu hardware dengan kinerja yang bisa diandalkan (Hafizh 2011).
Oracle VM VirtualBox
Oracle VM VirtualBox adalah perangkat lunak virtualisasi yang dapat digunakan untuk mengeksekusi sistem operasi tambahan di dalam sistem operasi utama. Aplikasi VirtualBox memiliki fungsi yang sejenis dengan VMware yaitu melakukan uji coba dan simulasi instalasi suatu sistem tanpa harus kehilangan sistem yang ada.
Virtual Server
Virtual server adalah server dengan skabilitas dan availabilitas tinggi yang dibangun pada sekolompok server sesungguhnya (realserver). Arsitektur dari virtual server bersifat transparan terhadap pengguna. Pengguna seolah-olah berinteraksi hanya dengan sebuah server, namun sesungguhnya terdapat dua atau lebih serveryang memberi layanan. Virtual server diakses oleh pengguna melalui alamat IP virtual.
IP Virtual Server (IPVS)
IPVS mengimplementasikan load balancing layer transport di dalam kernel linux, sehingga disebut juga layer 4 switching. IPVS berjalan pada komputer host yang bertindak sebagai load balancer di depan sekelompok server yang sesungguhnya. IPVS dapat mengarahkan permintaan layanan TCP/UDP kepada realserver dan membuat layanan dari beberapa realserver terlihat sebagai layanan virtual pada sebuah alamat IP (Wensong 2002).
Httperf
Perangkat lunak yang digunakan untuk membangkitkan request agar dapat menghasilkan banyak request dalam satu waktu yaitu httperf. Penggunaan httperf akan mengurangi jumlah komputer sebagai client tetapi mampu menghasilkan banyak request secara simultan (Nasution 2011). Contoh proses work load request pada httperf : Httperf --hog --server 192.168.1.10 --num-conn 100000 --ra 80000 --timeout 5.
Kode di atas terdiri dari intruksi httperf, untuk menjalankan tool httperf. Diikuti --server=192.168.1.10, yaitu alamat IP server yang akan diuji. Kemudian --num-conn=100000 dan --ra=80000 yang masing-masing menunjukkan jumlah koneksi yang diberikan (dijadikan sebagai beban) kepada web server yang akan diuji, serta --timeout 5 mengatur waktu timeout sebesar 5 detik, setiap permintaan yang tidak direspon dalam rentang waktu ini akan dianggap sebagai error.
9 a Total Section, menampilkan jumlah total koneksi TCP yang dibuat, jumlah permintaan/ request, jumlah respon, dan waktu keseluruhan dari pengujian yang dilakukan.
b Connection Section, menjelaskan kinerja koneksi TCP yang dihasilkan selama pengujian.
c Request Section, menampilkan jumlah request per second yang didapatkan dari pengujian.
d Reply Section, menampilkan statistik dari jumlah reply per second terhadap pengujian yang dilakukan.
e Miscellaneous Section, menyediakan laporan tentang penggunaan CPU dan pemanfaatan jaringan pada mesin klien
f Error Section, menampilkan jumlah error yang ditemukan selama pengujian.
Pengujian
Tahap ini dilakukan pengujian terhadap algoritme rasio dinamis dengan menggunakan aplikasi wireshark dan httperf. Aplikasi wireshark adalah salah satu teknologi untuk memantau trafik jaringan melalui PC atau laptop. Pada client dipasang httperf yang berfungsi sebagai generator workload dan alat untuk mengambil data. Parameter yang diujikan adalah throughput, waktu tanggap dan overload. Parameter yang diperhatikan untuk memaksimalkan throughput, meminimalkan waktu tanggap dan menghindari overload parameter adalah CPU, memory dan disk. Pengujian dilakukan dengan 2000 koneksi per detik, 10 000 koneksi per detik, 20 000 koneksi per detik, 40 000 koneksi per detik, 50 000 koneksi per detik, 80 000 koneksi per detik dan 100 000 koneksi per detik. Pengujian juga melakukan pengulangan sebanyak 10 kali dengan algoritme rasio dinamis dan round robin.
Analisis Hasil
Tahap ini menjelaskan penerapan analisis terhadap kinerja sistem melalui parameter yang telah ditentukan. Dari parameter yang telah ditentukan yaitu CPU, memory, dan disk diharapkan dapat memaksimalkan throughput, meminimalkan waktu tanggap dan menghindari overload.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Perhitungan Rasio
10
Server red hat 1
Processor : 2 2 x 1.5 = 3 Memory : 2 GB 2 x 1 = 2 HDD : 15 GB
Dengan menggunakan Persamaan 1, maka :
Dengan menggunakan Persamaan 1, maka :
Perbandingan yang didapatkan adalah 12.55189 : 7.412626, kemudian disederhanakan menjadi 1.69 : 1. Pembagian bobot rasio pada F5 BIG-IP hanya dapat menggunakan bilangan bulat, sehingga angka 1.69 tidak dapat digunakan. Oleh karena itu, dihitung perbandingan bilangan bulat yang memiliki hasil sama atau mendekati kurang dari sama dengan 1.69 : 1. Perhitungan beberapa perbandingan bilangan bulat dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2 Perbandingan beberapa bilangan bulat Perbandingan
11
Username yang digunakan untuk masuk ke dalam F5 BIG-IP adalah admin dengan password admin. Setelah berhasil masuk, konfigurasi load balancing siap dimulai. Langkah pertama yang dilakukan adalah konfigurasi pada network. Sesuai dengan rancangan arsitektur load balancing, jaringan dibagi menjadi dua tipe yaitu ekternal dan internal. Jaringan eksternal dengan alamat IP 192.168.1.254/24 dan jaringan internal dengan alamat IP 10.10.10.254/24. Selanjutnya dibuat pools dengan nama pool_web_80 yang berisi dua node yaitu server 1 dengan alamat IP 10.10.10.1 dan server 2 dengan alamat IP 10.10.10.2. Dalam sistem load balancing yang dibangun, client tidak akan langsung mengakses server load balancing melainkan pada virtual server. Oleh karena itu, dibuat virtual server vs_web_80 dengan destination type host, address 192.168.1.10, service port 80, protocol TCP. Implementasi load balancing lebih lengkapnya dapat dilihat pada Gambar 5.
Algoritme penjadwalan yang dapat dijalankan oleh load balancer F5 BIG-IP-11.4.1 Build 608.0 antara lain adalah round robin, ratio (member), least connections (member), observed (member), predictive (member), ratio (node), least connections (node), fastest (node), observed (node), predictive (node), dynamic ratio (node), fastest (application), least sessions, dynamic ratio
Gambar 4 Server load balancer dengan F5 BIG-IP
12
(member), weighted least connections (member), weighted least connections (node), ratio (session), ratio least connections (member), dan ratio least connections (node).
Algoritme penjadwalan load balancing yang digunakan pada penelitian ini adalah rasio dinamis. Algoritme rasio dinamis pada F5 sendiri memiliki dua macam, yaitu rasio dinamis (node) dan rasio dinamis (member). Namun, cara kerja kedua macam algoritme rasio dinamis tersebut sama, yaitu bobot diberikan berdasarkan pada pemantauan terus menerus dari server dan terus berubah. Algoritme rasio dinamis mendistribusikan koneksi berdasarkan berbagai aspek real-time analisis kinerja server, seperti jumlah koneksi saat ini per node atau waktu tanggap tercepat.
Konfigurasi server 1 dan server 2 menunjukkan masing-masing server akan diberikan rasio berdasarkan Persamaan 1. Hasil yang didapatkan dari penerapan algoritme rasio dinamis dapat dilihat pada Gambar 6. Gambar 6 menunjukkan bahwa penerapan algoritme rasio dinamis pada F5 sudah berjalan. Pembagian beban kerja komputer server dibagi berdasarkan kemampuan masing-masing server. Server dengan rasio terbesar diberi beban besar, begitu juga dengan server dengan rasio kecil akan lebih sedikit diberi beban.
Gambar 6 Penerapan algoritme rasio dinamis pada F5
13 Gambar 7 menunjukkan penerapan algoritme round robin pada F5 sudah berjalan. Algoritme round robin membagi beban secara bergiliran dan berurutan dari satu server ke server lain sehingga membentuk putaran.
Pengujian
Beban rasio yang digunakan ada 5 : 3, yaitu rasio 5 untuk server 1 dan rasio 3 untuk server 2.
3 Aplikasi yang digunakan untuk membangkitkan request oleh client adalah httperf.
4 Jumlah data request yang digunakan adalah : 2000 koneksi per detik, 10 000 koneksi per detik, 20 000 koneksi per detik, 40 000 koneksi per detik, 50 000 koneksi per detik, 80 000 koneksi per detik, dan 100 000 koneksi per detik. 5 Parameter yang diujikan adalah throughput dan response time.
6 Ulangan pengujian dilakukan sebanyak 10 kali.
Hasil pengujian
Pengujian yang dilakukan dengan httperf menggunakan komputer client 2 dengan sistem operasi linux ubuntu 10.04. Httperf dipasang pada komputer client 2, proses installasi httperf dapat dilakukan dengan apt-get install httperf. Selain sebagai workload genarator httperf juga digunakan sebagai alat uji algoritme.
Httperf dapat menghasilkan beberapa parameter uji yang dibutuhkan, yaitu response time, throughput, dan request lost. Response time didapatkan dari Reply Section(Reply time[ms]), throughput diambil dari Miscellaneous Section yaitu Net I/O yang merupakan rata-rata throughput jaringan dengan satuan kilobytes per detik dan megabits per detik, serta Request Lost didapatkan dari Error Section pada connrefused dan connreset (Nasution 2011).
Saat dilakukan proses pengujian, client akan melakukan request di mana pada client terdapat httperf yang berfungsi sebagai workload generator dan alat penghasil uji. Contoh proses workload request pada httperf :
Httperf --hog --server 192.168.1.10 --num-conn 100000 --ra 80000 --timeout 5
Perintah di atas akan menghasilkan maksimal 10 0000 koneksi dengan rata-rata 80 000 koneksi per detik (Nasution 2011).
14
Pada Gambar 9 dapat dilihat contoh hasil yang ditampilkan oleh httperf untuk membentuk 80 000 koneksi per detik dengan algoritme round robin.
Throughput
Data throughput diambil dengan menggunakan httperf dengan 2000 koneksi per detik, 10 000 koneksi per detik, 20 000 koneksi perdetik, 40 000 koneksi per detik, 50 000 koneksi perdetik, 80 000 koneksi perdetik dan 100 000 koneksi perdetik. Hasil rataan throughput koneksi per detik dengan menggunakan algoritme rasio dinamis dan round robin dapat dilihat pada Tabel 3. Hasil lengkap pengujian throughput dapat dilihat pada Lampiran 3.
Waktu Tanggap
Data waktu tanggap (response time) juga diambil dengan menggunakan httperf dengan 2000 koneksi per detik, 10 000 koneksi per detik, 20 000 koneksi per detik, 40 000 koneksi per detik, 50 000 koneksi per detik, 80000 koneksi per detik dan 100 000 koneksi per detik. Hasil rataan response time koneksi per detik dengan menggunakan algoritme rasio dinamis dan round robin dapat dilihat pada Tabel 4. Hasil lengkap pengujian response time dapat dilihat pada Lampiran 4.
Gambar 8 Workload httperf rasio dinamis 80000 koneksi per detik
15 Tabel 3 Rataan throughput
Connection / s Throughput (KB/s)
Round robin Rasio dinamis (5:3)
2000 40 38.17
Tabel 4 Rataan response time Connection / s Response time (ms)
Round robin Rasio dinamis (5:3)
2000 2774.73 2744.38
Hasil dari monitoring traffic network dengan menggunakan wireshark dapat dilihat pada Gambar 10.
Gambar 10 menunjukkan request dari client ke server menggunakan IP virtual dengan alamat IP 192.168.1.10 bisa diterapkan dan sudah dapat berjalan sebagaimana mestinya.
16
Pembahasan Penentuan Ratio
Perbandingan rasio load balancing pada F5 BIG-IP dengan algoritme rasio dinamis adalah 5 : 3. Pengambilan rasio tersebut berdasarkan hasil dari Tabel 2 yang menunjukkan perbandingan 5 : 3 dan 12 : 7 adalah yang terbaik dengan selisih +- 0.02. Namun perbandingan 12 : 7 menghasilkan nilai lebih dari perbandingan 1.69 : 1, sehingga dapat menyebabkan terjadinya overload.
Throughput
Grafik throughput pada Gambar 11 menunjukkan bahwa algoritme rasio dinamis mampu meningkatkan throughput. Pada seluruh pengujian, yaitu pengujian 1 sampai 10 juga menunjukkan algoritme rasio dinamis mampu meningkatkan throughput. Algoritme rasio dinamis dapat bekerja maksimal ketika jumlah koneksi perdetik nya lebih banyak (lebih besar dari 20 000 koneksi per detik). Jumlah koneksi yang lebih sedikit (lebih kecil 20 000 koneksi per detik), kemampuan algoritme rasio dinamis nya tidak jauh berbeda dengan algoritme round robin. Lampiran 5 dapat dilihat grafik throughput untuk setiap pengujian.
Waktu Tanggap
Pengujian algoritme rasio dinamis diharapkan dapat meminimalkan waktu tanggap (response time). Namun, waktu tanggap yang baik tidak dapat ditentukan karena ada beberapa faktor yang mempengaruhi yaitu jumlah pengguna, kecepatan transmisi, jenis media transmisi, jenis hardware yang digunakan, dan program perangkat lunak. Gambar 12 menunjukkan grafik pengujian response time.
17
Hasil pengujian menunjukan bahwa response time kedua algoritme tidak jauh berbeda. Rata-rata response time rasio dinamis adalah 2.61 detik dan rata-rata response time round robin 2.70 detik. Pada tabel 4, rataan response time algoritme rasio dinamis menunjukkan angka yang lebih kecil dibandingkan algoritme round robin. Sehingga dapat disimpulkan bahwa algoritme rasio dinamis dapat meminimalkan waktu tanggap (response time) dibandingkan algoritme round robin. Pada Lampiran 6 dapat dilihat grafik response time untuk setiap pengujian.
Overload
Penentuan rasio tehadap server bertujuan untuk menghindari terjadinya overload. Keuntungan yang diperoleh dari teknik load balancing antara lain adalah flexibility dan high-availability. Pada penerapan load balancing performa per unit dari cluster tidak terlalu diperhitungkan, tetapi performa cluster secara keseluruhan (flexibility). Load balancer dapat mengetahui kondisi real server dalam sistem secara otomatis, jika terdapat real server yang mati maka akan dihapus dari daftar real server dan jika real server tersebut kembali aktif maka akan dimasukkan ke dalam daftar real server (high-availability). High-availability load balancer algoritme rasio dinamis lebih bagus dibandingkan dengan algoritme round robin. Selama proses pengujian dengan algoritme rasio dinamis, kedua server selalu dalam keadaan aktif (tidak terjadi overload). Berbeda dengan algoritme rasio dinamis, pada pengujian algoritme round robin salah satu server pernah mati (terjadi overload) dan sesaat kemudian aktif kembali. Gambar 13 memperlihatkan salah satu server mati pada saat pengujian dengan algoritme round robin. Server dengan status berwarna merah menunjukkan server dalam keadaan mati.
18
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Kesimpulan dari hasil penelitian ini, yaitu:
1 Algoritme rasio dinamis dapat dijalankan dengan F5 Network BIG-IP.
2 Pembagian rasio pada server dapat mempertimbangkan CPU, memory, dan disk.
3 Load balancing dengan menggunakan algoritme rasio dinamis dapat memaksimalkan throughput dan bekerja maksimal untuk koneksi lebih besar dari 20 000 koneksi per detik.
4 Rataan waktu tanggap algoritme rasio dinamis lebih kecil dibandingkan algortime round robin.
5 Algoritme rasio dinamis memiliki high-availability yang lebih baik dibandingkan algoritme round robin atau dengan kata lain algoritme rasio dinamis mampu bekerja lebih optimal untuk menghindari overload.
Saran
1 Penelitian ini masih memiliki kekurangan yaitu pada ketepatan pembagian rasio. Diharapkan pada penelitian selanjutnya dapat menghitung pembagian rasio dengan snmp dan dapat menentukan pula masing-masing server dapat diakses oleh berapa banyak client dalam satuan waktu tertentu.
2
Pemilihan penggunaan software penguji agar menghasilkan hasil yang lebih detail dan parameter yang lebih banyak seperti iperf.19
DAFTAR PUSTAKA
Abdullah A, Simamora SNMP, Andrian HR. 2002. Implementasi dan Analisa Load Balancing pada suatu Web Server. Bandung (ID): ITHB Pr.
Balasubramanian J, Schimdt DC, Dowdy L, Othman O. 2004. Evaluating the performance of middleware load balancing strategies. Di dalam: Proceedings of the 8th Intl Enterprise Distributed Object Computing (EDOC 2004).
Bertini L, Leite JCB, Mosse D. 2010. Power optimization for dynamic configuration in heterogenous web server clusters.The Journal of Systems and Software. 83:585-598
Bullock T. 2007. Httperf web workload generator quickstart guide [internet]. [diunduh 2014 Agu 4]. Tersedia pada http://www.comlore.com/httperf/ httperf-quickstart-guide.pdf
F5. 2008. Overview of rasio dinamis load balancing [internet]. [diunduh 2014 Apr 10]. Tersedia pada http://support.f5.com/kb/en-us/solutions/public/9000/ 100/sol9125.html.
Hafizh M. 2011. Load balancing dengan metode per connection classifier (PCC) menggunakan proxy server sebagai caching [skripsi]. Jakarta (ID): Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah.
Kurniawan H, Pulungan R. 2011. Analisis kinerja beberapa algoritma load balancing. SemnasIF. Yogyakarta (ID):UPN Pr.
Lukitasari D, Oklilas AF. 2010. Analisis perbandingan load balancing web server tunggal dengan web server cluster menggunakan linux virtual server.
Jurnal Generic. 5(2):31-34. doi:1907-4093/2087-9814.
Nasution AH. 2011. Komparasi algoritma penjadwalan pada layanan terdistribusi load balancing LVS via NAT [skripsi]. Surabaya (ID): Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Oktavianus YL. 2013. Membangun sistem cloud computing dengan implementasi load balancing dan pengujian algoritma penjadwalan linux virtual server pada FTP server. Jurnal Nasional Teknik Elektro. 2(1):25-30.doi:2302-2949.
Thamrin D. 2008. Implementasi dan evaluasi kinerja load balancing pada server-server proxy di IPB [skipsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Wensong Z. 2002. Linux Virtual Server: Linux Server Cluster for Scalable Network Services. Free Software Symposium
20
21 Lampiran 2 Hasil workload httperf
Contoh hasil workload httperf rasio dinamis
2000 (connection/s) 10000 (connection/s)
80000 (connection/s) 50000 (connection/s)
22
Lampiran 2 Lanjutan
100000
2000 (connection/s) 10000 (connection/s)
Contoh hasil workload httperf round robin
23 Lampiran 2 Lanjutan
50000 (connection/s) 80000 (connection/s)
24
Lampiran 3 Throughput
Throughput (KB/s) Connection/s
25 Lampiran 4 Response time
Response Time(ms) Connection/s
26
Lampiran 5 Grafik throughput tiap pengujian
Pengujian 1
Pengujian 2
27 Lampiran 5 Lanjutan
Pengujian 4
Pengujian 5
Pengujian 6
28
Lampiran 5 Lanjutan
Pengujian 8
Pengujian 9
29 Lampiran 6 Grafik response time tiap pengujian
Pengujian 1
Pengujian 2
30
Lampiran 6 Lanjutan
Pengujian 4
Pengujian 5
Pengujian 6
31 Lampiran 6 Lanjutan
Pengujian 8
Pengujian 9
32
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan pada tanggal 21 Januari 1991 di desa Cot Darat, Meulaboh, Aceh Barat. Penulis adalah anak kedua dari dua bersaudara dari pasangan Bapak Sofyan Juned dan Ibu Raziah. Penulis mengawali pendidikan dasar pada tahun 1997 di Sekolah Dasar Negeri Cot Darat dan diselesaikan pada tahun 2003. Kemudian pada tahun yang sama penulis memulai pendidikan lanjut tingkat pertama di Sekolah Menengah Pertama Negeri 1 Samatiga dan diselesaikan tahun 2006. Penulis melanjutkan pendidikan di Sekolah Menengah Atas Negeri 4 Wira Bangsa pada tahun yang sama dan diselesaikan tahun 2009.
