DESAIN DAN IMPLEMENTASI SISTEM TERDISTRIBUSI
DENGAN MODEL REPLIKASI MULTI-MASTER PADA BASIS
DATA UNTUK OPTIMASI KEANDALAN SISTEM
RAVIE KURNIA LADAY
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis berjudul Desain dan Implementasi Sistem Terdistribusi dengan Model Replikasi Multi-master pada Basis Data untuk Optimasi Keandalan Sistem 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 tesis ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut Pertanian Bogor.
RINGKASAN
RAVIE KURNIA LADAY.Desain dan Implementasi Sistem Terdistribusi dengan Model Replikasi Multi-master pada Basis Data untuk Optimasi Keandalan Sistem. Dibimbing oleh HERU SUKOCO dan YANI NURHADRYANI.
Jaminan keamanan serta keandalan sebuah teknologi informasi menjadi faktor penting bagi suatu perusahaan atau institusi untuk menggunakan teknologi informasi. keandalan jaringan komputer didefinisikan sebagai kemampuan menjalankan fungsi maksimal dalam suatu periode tertentu. Faktor-faktor yang mempengaruhi keandalan adalah kinerja, ketersediaan dan keamanan. teknik replikasi yaitu suatu teknik untuk melakukan copy dan pendistribusian data dan objek-objek basis data ke basis data lain dan melaksanakan sinkronisasi antar basis data sehingga konsistensi data dapat terjamin. Replikasi multimaster merupakan sebuah proses yang memungkinkan setiap komputer dapat write dan read data dalam basis data sehingga ketika terjadi perubahan pada data master server 1, maka otomatis data pada master server 2 akan berubah, berlaku sebaliknya. Sistem terdistribusi merupakan suatu bentuk arsitektur sistem di mana komputer-komputer yang berdiri secara otonom dapat saling berkomunikasi dan berbagi resource tanpa memperdulikan di mana komputer itu berada dan platform yang digunakan. Permasalahan dalam pengolahan data baik dalam hilangnya data mapupun dalam metode backup yang masih manual, sehingga sistem yang ada kurang andal. Melihat permasalahan tersebut perlu dibangun sebuah prototipe sistem yang lebih andal baik dalam hal ketersediaan maupun dalam kinerja sistem. Penelitian dilakukan di Institut Sains dan Teknologi Al-Kamal dengan menggunakan data sample dan arsitektur berjalan. Dengan membangun prototipe sistem terdistribusi yang memanfaatkan teknologi load balancing pada sistem. Kemudian membangun backup basis data dengan model replikasi multi-master pada prototipe tersebut.
Hasil yang diperoleh dari penelitian ini adalah metode replikasi multi-master dapat meningkatkan ketersediaan dengan model backup data yang disimpan tidak akan mengalami perubahan maupun kehilangan dengan catatan koneksi antar server saling terhubung. kinerja sistem terdistribusi dengan menggunakan load balancer dapat menjaga ketersediaan layanan server, kecepatan menampilkan sebuah halaman login memerlukan waktu 0.731s sedangkan waktu untuk menampilkan halaman query data mahasiswa memerlukan 63.56s. test-duration dipengaruhi oleh banyaknya koneksi hal tersebut dapat dilihat pada F-Value yang menunjukan angka 0.11 sedangkan reply time tidak dipengaruhi oleh banyaknya koneksi dengan F-Value 0.07. Prototipe yang dibangun dapat dijadikan usulan pengembangan sistem berjalan.
SUMMARY
RAVIE KURNIA LADAY. Design and Implementation of Distributed System with Databases Multi-master Replication Model for Optimization System Reliability. Supervised by HERU SUKOCO and YANI NURHADRYANI.
An important factor in the usability of an information system service is security and reliability guarantee. Computer network reliability is defined as the ability to optimize functions in a particular period. Performance, availability, and security are factors influencing reliability. In term of ensuring the reliability, replication technique is one of the mechanisms that copy and distribute data from one database into another. It synchronizes between one or more databases that guarantee data consistency.
Multi-master replication is a process that allows any computer can write and read data in a master database. When there is a change in one database master then other master will be updated automatically, and vice versa. A distributed system is a form of the system architecture in which computers are autonomous can communicate and share resources regardless of where the computer was located, and the platform used.
Problems in both data processing in data loss and the backup method are still manual so that existing systems less reliable. Seeing these problems need to be constructed a prototype system that is more reliable both in thems of availability or system performance.
The study was conducted at the Insistute of Science and Technology Al-Kamal using sample data and existing architecture. The existing system was engineered in a prototype that utilizes a distributed load balancing technology for the system. Furthermore, the research built a backup database with multi-master replication model.
Multi-master replication method can improve the availability of the system model. The research resulted that data changes were not lost as long as the system could guarantee their connections. Performance distributed systems using a load balancer can maintain server availability. The system takes 0.731-second and 63.56 to show login page and student data. The number of connections did not affect tes-duration, however, it affected the reply time. F-value 0.11 form test duration and 0.07 for reply time proved the conclusion. The result of this research and model will be proposed as a new model to replace the existing system model.
© Hak Cipta Milik IPB, Tahun 2015
Hak Cipta Dilindungi Undang-Undang
Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan IPB
Tesis
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Komputer
pada
Program Studi Ilmu Komputer
DESAIN DAN IMPLEMENTASI SISTEM TERDISTRIBUSI
DENGAN MODEL REPLIKASI MULTI-MASTER PADA BASIS
DATA UNTUK OPTIMASI KEANDALAN SISTEM
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR 2015
Judul Tesis : Desain dan Implementasi Sistem Terdistribusi dengan Model Replikasi Multi-master pada Basis Data untuk Optimasi Keandalan Sistem
Nama : Ravie Kurnia Laday NIM : G651110101
Disetujui oleh Komisi Pembimbing
DrEng Heru Sukoco, SSi MT Ketua
Dr Yani Nurhadryani, SSi MT Anggota
Diketahui oleh
Ketua Program Studi Ilmu Komputer
DrEng Wisnu Ananta Kusuma, ST MT
Dekan Sekolah Pascasarjana
Dr Ir Dahrul Syah, MScAgr
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala karunia-Nya sehingga tesis ini dapat diselesaikan. Tema yang diambil dalam penelitian ini adalah kolaborasi metode replikasi dan sistem terdistribusi, dengan judul Desain dan Implementasi Sistem Terdistribusi dengan Model Replikasi Multi-master pada Basis Data untuk Optimasi Keandalan Sistem. Tesis ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Komputer pada Program Ilmu Komputer Sekolah Pascasarjana Institut Pertanian Bogor. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan penghargaan dan ucapan terima kasih kepada :
1. Bapak DrEng Heru Sukoco, SSi MT dan Ibu Dr Yani Nurhadryani, SSi MT selaku komisi pembimbing yang telah meluangkan waktu, tenaga dan pikiran sehingga tesis ini dapat diselesaikan.
2. Ibu DrIr Sri Wahjuni, MT selaku dosen penguji yang telah memberikan arahan dan masukan untuk perbaikan tesis ini.
3. Kedua orangtuaku Ibu, Bapak dan Istri tercinta, yang selalu tak kenal lelah mendukung dan mendoakan siang dan malam.
4. Staff Pengajar Program Studi Ilmu Komputer
5. Staff Administrasi Departemen Ilmu Komputer atas kerja samanya membantu kelancaran proses administrasi hingga akhir studi.
6. Pimpinan dan staff Institut Sains dan Teknologi Al-kamal yang telah membantu dalam memberikan arahan di tempat penelitian dan menyediakan data utama dalam penelitian ini.
7. Rekan-rekan ISTA, MKOM13 dan MKOM14 yang setia berdiskusi, membantu dan tak henti-hentinya memberikan support.
Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dalam penulisan tesis ini, namun demikian penulis berharap tesis ini dapat bermanfaat untuk bidang ilmu komputer, bidang pendidikan dan bidang umum lainnya.
DAFTAR ISI
Proses Replikasi Basis Data 5
Keuntungan Replikasi Basis Data 6
Model Data dalam Basis Data 6
Load Balancing 6
3 METODE 7
Identifikasi Sistem Berjalan 7
Prototipe Sistem 9
Pengujian 13
4 HASIL DAN PEMBAHASAN 15
5 SIMPULAN DAN SARAN 20
Simpulan 20
Saran 20
DAFTAR PUSTAKA 20
LAMPIRAN 22
DAFTAR TABEL
1 Availability 4
2 Spesifikasi Server dan Client yang berjalan 9
3 Penjelasan fungsi port yang digunakan 12
4 Skenario pengujian ketersediaan server 14
5 Skenario pengujian respon time 14
6 Pengujian ketersediaan 15
7 Pengujian index.php 15
8 Pengujian dtlmahasiswa.php 16
9 Pengujian cetaktranskrip.php 16
10 Hasil uji berdasarkan nilai test-duration 19
11 Hasil uji berdasarkan nilai connection rate 19
12 Hasil uji berdasarkan nilai request rate 19
13 Hasil uji berdasarkan nilai reply time 20
DAFTAR GAMBAR
1 Arsitektur Replikasi Multimaster 5
2 Alur proses penelitian 8
3 Arsitektur sistem informasi akademik 8
4 Model replikasi multi-master 10
5 Topologi load balancer 10
6 Topologi client-server 11
7 Struktur pengujian 11
8 Penambahan domain server basis data pertama pada server ke dua 12 9 Penambahan domain server basis data kedua pada server pertama 12
10 Grafik perbandingan test duration 17
11 Grafik perbandingan connection rate 17
12 Grafik perbandingan request rate 18
DAFTAR LAMPIRAN
1 Detail Network Diagram ISTA 22
2 Struktur Data Tabel Sistem Informasi Berjalan 23
3 Tampilan Konfigurasi 28
1
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kemudahan dalam mendapatkan pelayanan atau informasi merupakan salah satu faktor yang sangat penting dewasa ini terutama informasi pelayanan terhadap konsumen termasuk di dalam dunia perguruan tinggi (Triyono, 2012). Integrasi antara teknologi informasi dan proses bisnis akan menghasilkan informasi yang sangat berharga bagi suatu perusahaan atau organisasi dalam proses pengambilan keputusan yang menyangkut kepentingan-kepentingan bisnis perusahaan tersebut. Maka dari itu jaminan akan keamanan serta keandalan suatu teknologi informasi menjadi faktor penting bagi suatu perusahaan untuk menggunakan teknologi informasi yang ditawarkan (Ricky 2011). Faktor-faktor yang mempengaruhi keandalan (reliability) adalah kinerja (performance), ketersediaan (availability) dan keamanan (security) (Stiawan 2010). Menurut Li (2009) keandalan jaringan komputer didefinisikan sebagai kemampuan menjalankan fungsi maksimal dalam suatu periode tertentu dengan melihat waktu pengiriman data, data yang lengkap dan benar, dan indikator teknik yang mencakup delay (ms/sec), PLR (packet lost rate) dan BER (bit error rate).
Sistem terdistribusi merupakan suatu bentuk arsitektur sistem di mana komputer-komputer yang berdiri secara otonom dapat saling berkomunikasi dan berbagi resource tanpa memperdulikan di mana komputer itu berada dan platform yang digunakan (Sutanto 2010). Faktor lain yang mendukung ketersediaan data yaitu dengan melakukan pengolahan DBMS (database management system) yang baik, pengolahan DBMS sangat mempengaruhi berapa besar waktu yang diperlukan dalam mengirim sejumlah data sehingga secara tidak langsung akan mempengaruhi performance dan meningkatkan reliability.
Institut Sains dan Teknologi Al-kamal (ISTA) merupakan salah satu perguruan tinggi swasta yang berada di bawah koordinasi KOPERTIS III, dalam menjalankan salah satu fungsinya sebagai perguruan tinggi sangat bergantung pada kegiatan mengakses server yang berisi basis data mahasiswa sehingga pemanfaatan jaringan baik ketersediaan, kecepatan maupun keamanan sangat dibutuhkan. Permasalahan mucul ketika sebuah data yang sudah disimpan mengalami perubahan atau bahkan kehilangan data sehingga beberapa kasus seperti tidak tersimpannya data mahasiswa menjadi sebuah kendala tersendiri. Permasalahan lain terjadi saat koneksi komputer dalam mengakses server sering mengalami trouble serta lemahnya availability karena basis data tidak memiliki backup yang andal.
2
penggunaan memori, penggunaan CPU dan waktu proses pada saat server melakukan poses backup (Tawar 2011).
Penelitian ini menggunakan metode Replikasi Multimaster untuk model backup basis data dan merancang prototipe sistem terdistribusi dengan load balancer untuk menjaga ketersediaan data.
Perumusan Masalah
Dari latar belakang yang telah diuraikan maka dapat dirumuskan beberapa permasalahan, diantaranya adalah :
1. Bagaimana merancang sebuah prototipe sistem yang dapat meningkatkan keandalan (reliability).
2. Bagaimana mengintegrasikan basis data dengan model multi-master. 3. Bagaimana membangun basis data agar selalu ter-backup otomatis.
Tujuan Penelitian
Berdasarkan perumusan masalah diatas maka penelitian ini bertujuan untuk membangun sistem terdistibusi yang diharapkan mampu untuk :
1. Menganalisa rancangan usulan sistem dalam meningkatkan ketersediaan pada sistem berjalan.
2. Menghasilkan rancangan sebagai acuan pengembangan sistem dalam meningkatkan kinerja.
Manfaat Penelitian
Manfaat yang diperoleh setelah dilakukan penelitian ini :
1. Dihasilkan sebuah usulan pengembangan sistem terhadap pihak terkait. 2. Menjadi solusi permasalahan bagi pihak kampus.
3. Dapat dijadikan informasi tambahan dalam implementasi model replikasi multi-master pada basis data bagi peneliti lain.
Ruang Lingkup Penelitian
Ruang lingkup penelitian ini difokuskan kepada : 1. Menggunakan data akademik yang berjalan saat ini.
2. Menerapkan teknik replikasi basis data menggunakan metode Multi-master. 3. Menggunakan aplikasi PEN sebagai load balancer.
3
2
TINJAUAN PUSTAKA
Ketersediaan Sistem
Ketersediaan sistem (system availability) dapat didefinisikan sebagai lamanya waktu yang tersedia dalam memberikan layanan terhadap para pengguna. Layanan harus tetap terjaga 24 jam tanpa terhenti baik dipengaruhi oleh cuaca, jam kerja, liburan atau hari kebangsaan, cuti karyawan, listrik padam dan sebagainya, di mana layanan dan sumber daya harus mampu diberikan tanpa henti (Stiawan, 2010).
Faktor yang mempengaruhi ketersediaan,
1. Redundansi / backup : kebutuhan sistem saat ini harus memiliki downtime yang sangat kecil, salah satu cara untuk mengurangi downtime jaringan secara umum menggunakan Load balancing, sebuah Teknik yang digunakan untuk memisahkan antara dua atau lebih hubungan antar jaringan. Memiliki banyak link dengan optimalisasi pemanfaatan sumber daya, throughput, atau waktu respon akan lebih baik karena memiliki lebih dari satu link sehingga dapat mem-backup satu sama lain ketika sambungan jaringan sedang mengalami gangguan dan mengalami permintaan yang sangat besar pada jaringan, solusi ini memerlukan keandalan koneksi yang tinggi (high reliability) dan solusi ini juga dapat digunakan untuk membagi koneksi hulu dan hilir untuk paket routing yang berbeda
2. Sustainability : sistem yang dibangun harus tahan terhadap kondisi yang telah diperkirakan sebelumnya, misalnya, sistem akan otomatis berpindah ke sistem cadangan ketika sistem utama mengalami kegagalan (crash), sistem cadangan akan melakukan pemulihaan data secara otomatis, sistem akan melakukan redundansi data ketika sistem Bencana Recovery Center terjadi saat force majeure.
Parameter yang paling umum digunakan untuk menggambarkan fault tolerance system adalah dengan mengukur ketersediannya (Availability) dengan melihat perbandingan mean time to failure (MFFT) dengan mean time to repair (MTTR), dapat digambarkan dengan persamaan berikut (Sheth 1989),
� � � ��� � ∶ � �� ��� � = ����+�������� (1)
Sedangkan untuk menentukan ketersediaan sistem basis data dengan melihat persentase waktu keseluruhan basis data yang tersedia ketika diakses oleh user dapat digambarkan menggunakan persamaan berikut,
� �� = � ℎ � � � � � × (2)
4
Kinerja (Performance)
Kinerja layanan sebuah sistem tidak dipengaruhi oleh perangkat yang digunakan baik dari perangkat input/output, distribusi, maupun akses harus tetap terjaga dan tidak terjadi kegagalan yang menyebabkan downtime karena perangkat yang tidak kompatibel, crash, hang, atau kurangnya dukungan terhadap hardware dan layanan yang bersifat teknis (Stiawan, 2010).
Reliability
Reliability merupakan salah satu kinerja yang paling penting dalam sebuah teknologi. Analisis keandalan jaringan terutama berkaitan dengan evaluasi kinerja jaringan yang memiliki kemampuan untuk bertahan dari kegagalan, digunakan untuk mengukur stabilitas komponen jaringan dan aplikasi (Chen, 2008). Menurut Stiawan (2010) manfaat reliability meliputi;
1. Meningkatkan Efisiensi dan Efektifitas sehingga perusahaan akan lebih berkonsentrasi hanya proses bisnis dalam produk .
2. Membuat pengurangan biaya, dengan sistem yang andal akan mampu mengurangi biaya yang dibebani dengan biaya pemeliharaan sehingga memungkinkan perusahaan untuk melakukan proses bisnis lainnya.
3. Meningkatkan pelayanan pelanggan, perusahaan akan dapat berkonsentrasi pada layanan untuk meningkatkan layanan pelanggan dan kepuasan dalam berkolaborasi untuk lebih meningkatkaan layanan lainnya.
4. Prove service levels, perusahaan dapat membuktikan tingkat layanan dengan melihat waktu untuk memulihkan dan downtime terhadap layanan.
5. Identifikasi Proaktif masalah memberlakukan keandalan dan meningkatkan penerimaan layanan.
6. Identifikasi masalah memberlakukan keandalan yang lebih tinggi dan membuat peningkatan penerimaan business-critical jasa.
Replikasi
Replikasi adalah penciptaan satu atau lebih salinan “file system” (Munoz 2000). Menurut George (2001) Replikasi adalah suatu teknik untuk melakukan copy dan pendistribusian data dan objek-objek basis data ke basis data lain dan melaksanakan sinkronisasi antar database sehingga konsistensi data dapat terjamin. Teknik replikasi memungkinkan data dapat didistibusikan ke lokasi yang berbeda melalui koneksi jaringan lokal maupun internet, juga memungkinkan untuk mendukung kinerja aplikasi penyebaran data fisik sesuai dengan
Tabel 1 Availability Availability Unavailability of the system
0.99 Unavailable for one hour in 4 days
5 penggunaannya seperti pemprosesan transaksi online dan DSS atau pemprosesan basis data terdistribusi melalui beberapa server. Replikasi digunakan untuk menggandakan semua perubahan yang terjadi pada suatu server, disebut master server atau master, ke server lain yang disebut slave server atau slave (Howard 2010). Dua hal penting dari replikasi adalah menciptakan backup dari server utama untuk menghindari kehilangan data jika master mengalami kerusakan dan untuk memiliki salinan dari server utama untuk menjalankan reporting dan analisis kerja tanpa mengganggu jalannya bisnis. Replikasi, seperti migrasi atau sinkronisasi data, dikerjakan dalam basis data, antara sumber (source) dan tujuan (target) (Hart 2004).
Replikasi Multimaster
Salah satu arsitektur yang menjadikan salah satu komputer berfungsi sebagai master server dan yang lainnya berfungsi sebagai master server juga. Proses ini memungkinkan setiap komputer dapat write dan read data dalam basis data sehingga ketika terjadi perubahan pada data master server 1, maka otomatis data pada master server 2 akan berubah, berlaku sebaliknya (Davies 2010). Gambar 1 merupakan ilustrasi arsitektur Replikasi Multimaster.
DB1 DB2
Sever utama
Pengguna
Membaca dan mengedit Membaca dan mengedit
Mereplikasi Mereplikasi
Gambar 1 Arsitektur Replikasi Multimaster Proses Replikasi Basis Data
6
Keuntungan Replikasi Basis Data
Keandalan data yang tersimpan selalu tersedia karena fasilitas pengembalian yang saling melengkapi ketika salah satu basis data mengalami kegagalan. Kinerja yang meningkat terutama untuk proses permintaan karena dapat melakukan penyeimbangan permintaan pengguna dalam pemanfaatan akses ke basis data yang berbeda sehingga dapat mempertahankan kierja seluruh server.
Pengurangan beban mengacu kepada replikasi yang dapat digunakan untuk mendistribusikan data melalui beberapa lokasi. Pengguna juga dapat mengakses server dari beberapa tempat tanpa harus mengakses server utama sehingga secara signifikan mengurangi network traffic. Komputasi terputus mengacu pada bagaimana replikasi didukung oleh snapshot. Shapshot adalah salinan lengkap atau parsial (replika) dalam rentang waktu tertentu. Snapshot memungkinkan pengguna untuk bekerja pada subset dari basis data perusahaan ketika server basis data utama terputus. Kemudian, bila sudah tersambung kembali, pengguna dapat mensingkronisasi (refresh) snapshot dengan basis data perusahaan. Hal ini memungkinkan snapshot menerima update dari basis data perusahaan atau basis data perusahaan menerima update dari snapshot dengan data yang konsisten.
Mendukung banyak pengguna yang membutuhkan banyak aplikasi dalam menggunakan dan memanipulasi data. mendukung manajemen advance applications data perusahaan tidak hanya untuk online transaction processing (OLTP) sistem tetapi juga untuk analisis data aplikasi seperti kemajuan pergudangan, online analytical processing (OLAP), dan data mining. (Connolly 2005)
Model Data dalam Basis Data
Menurut Indrajani (2015) kriteria untuk menghasilkan model data yang optimal harus konsisten dengan definisi enterprise dan informasi organisasi (validasi struktural). Mudah dimengerti oleh professional sistem informasi maupun pengguna non-teknik (Kesederhanaan). Kemampuan untuk membedakan antara data yang berlainan dan hubungan antara data dengan batasan-batasan (ketepatan). Pengeluaran informasi yang tidak berhubungan dengan data lain dan representasi setiap bagian informasi hanya satu kali (tidak rangkap). Model data tidak ditentukan aplikasi atau teknologi tertentu dan dapat digunakan oleh banyak pengguna (digunakan bersama). Kemampuan untuk menyusun dan mendukung kebutuhan baru dengan akibat sampingan yang minimal terhadap pengguna yang telah ada (perluasan pengguna). Konsistensi dengan cara yang digunakan oleh enterprise dan pengaturan informasi (integritas). Kemampuan untuk merepresentasikan model menggunakan notasi diagram yang mudah dimengerti (representasi diagram).
Load Balancing
7 dapat diimplementasikan dengan hardware khusus, software maupun gabungan keduanya. Konfigurasi standar yang ada memberi gambaran bahwa satu mesin ditempatkan diantara clien dan server, mesin ini disebut sebagai director karena tugasnya adalah memberikan balancing pada request dan clien ke server. Sebuah load balancer adalah perangkat jaringan yang dipasang diantara clien dan server, bekerja sebagai saklar untuk permintaan dari clien. Load balancer mengimplementasikan beberapa metode penjadwalan yang akan menentukan ke arah server mana request dari clien akan diteruskan (Rabu 2012)
Beberapa keuntungan yang diperoleh dari teknik load balancing sebagai berikut:
1. Flexibility : Server tidak lagi menjadi inti sistem dan resource utama, tetapi menjadi bagian dari banyak server yang membentuk cluster. Hal ini berarti bahwa performa per unit dari cluster tidak terlalu diperhitungkan, tetapi performa cluster secara keseluruhan. Sedangkan untuk meningkatkan performa dan cluster, server atau unit baru dapat ditambahkan tanpa mengganti unit yang lama.
2. Scalability : Sistem tidak memerlukan desain ulang seluruh arsitektur sistem untuk mengadaptasi sistem tersebut ketika terjadi perubahan pada komponen sistem.
3. Security : Unfuk semua trafik yang melewati load balancer, aturan keamanan dapat dimplementasikan dengan mudah. Dengan private network digunakan untuk real servers, alamat lPnya tidak akan diakses secara langsung dari luar sistem cluster.
4. High-availability : Load balancer dapat mengetahui kondisi real server dalam sistem secara otomatis, jika terdapat real server yang mati maka akan dihapus dari daftan real server, dan jika real server tersebut kernbali aktif maka akan dimasukkan ke dalam daftar real server. Load balancer juga dapat dikonfigurasi redundant dengan load balancer yang lain.
3
METODE
Metode penelitian ini secara garis besar terdiri dari beberapa tahap, yaitu identifikasi sistem berjalan, pembangunan prototipe dan pengujian. Alur proses penelitian dapat dilihat pada Gambar 2.
Identifikasi Sistem Berjalan
8
Mulai
Identifikasi sistem berjalan
Pembangunan prototipe
Arsitektur prototipe
Pengujian
Pengujian replikasi Pengujian kinerja
Selesai Desain server basis data
Gambar 2 Alur proses penelitian
Arsitektur sistem terdiri dari sebuah server dan dua buah unit client dengan menggunakan arsitektur 2-tier sebagai dasar topologi. Arsitektur Sistem Informasi yang berhubungan dengan kegiatan akademik dapat dilihat pada Gambar 3 menggunakan 2-tier (client-server) dalam melakukan kegiatan mengolah data. Server utama digunakan sebagai server basis data sedangkan aplikasi terdapat pada komputer client 1 dan client 2. Spesifikasi server dan client yang berjalan dapat dilihat pada Tabel 2
Client 1 192.168.10.140
Client 2 192.168.10.150 Sever utama
192.168.10.244
9 Tabel 2 Spesifikasi Server dan Client yang berjalan
Spesifikasi Server Client
Processor Hardisk RAM OS
Intel® CoreTM I3 CPU 540@3.07GHz 500 GB
Arsitektur jaringan yang berjalan (Lampiran) memiliki dua buah router yang membagi menjadi dua jaringan : 1. Jaringan Internal yang dapat dikoneksikan dari PC yang berada di setiap ruangan, 2. Jaringan Eksternal yang terhubung kepada seluruh WiFi yang dapat diakses oleh mahasiswa maupun pegawai. Pemisahan jaringan diperlukan untuk memperkecil kemungkinan rusaknya data server oleh gangguan dari pihak lain sehingga dibuat dua jaringan yang terpisah.
Hal-hal yang diamati pada basis data berjalan adalah konsistensi data meliputi penamaan serta panjang data dan melihat data yang rangkap pada basis data berjalan. Basis data diperoleh dengan meng-export basis data dari server dengan format file .DMF kemudian meng-convert-nya menggunakan aplikasi konverter sehingga format data menjadi .sql selanjutnya file tersebut di-import ke dalam server basis data menggunakan tools MySQL Workbench.
Prototipe Sistem
Arsitektur prototipe
Tahap ini meliputi perancangan replikasi dan arsitektur sistem terdistribusi mulai dari model client-server sampai perencanaan sistem yang dijadikan rekomendasi sebagai pengembangan dari sistem yang telah berjalan. Replikasi digunakan untuk menggandakan semua perubahan yang terjadi pada suatu server yang disebut master server atau master, ke server lain yang disebut slave server atau slave (Howard 2010). Dengan mengembangkan sistem yang berjalan menggunakan replikasi multi-master. Salah satu komputer berfungsi sebagai master server dan yang lainnya berfungsi sebagai master server juga.
10
Arsitektur yang dibangun untuk memenuhi kebutuhan replikasi multi-master akan menggunakan dua buah server yang berisi basis data. Dengan merancang salah satu server menjadi server master bagi server slave lain dan menjadi server master bagi server slave yang lainnya. Prototipe arsitektur replikasi multi-master dapat dilihat pada Gambar 4.
192.168.10.111 192.168.10.121
M1
M2 S1
S2
Gambar 4 Model replikasi multi-master
192.168.10.111 192.168.10.121
192.168.10.130
Gambar 5 Topologi load balancer
Untuk memenuhi permintaan dari pengguna maka diperlukan sebuah perangkat atau load balancer yang akan menentukan koneksi terhadap salah satu server. Perangkat tersebut akan mendaftarkan kedua server dan menentukan server mana yang akan melayani permintaan dari pengguna. Adapun topologi load balancer dapat dilihat pada Gambar 5. Terdapat tiga buah server yang terlibat, server dengan alamat 192.168.10.130 digunakan sebagai load balancer sedangkan server dengan alamat 192.168.10.111 dan 192.168.10.121 merupakan server basis data.
11 waktu (diwakili menit dan detik) yang dijalankan pada command shell kemudian diintegrasikan kedalam mesin server yang sama dengan mesin server load balancer sehingga keakuratan pencatatan hasil mendekati waktu sebenarnya. Penempatan file pengujian dapat dilihat pada Gambar 7. Dengan script sebagai berikut :
<?php $page = $_SERVER['PHP_SELF'];$sec = "1";
$output = shell_exec('sudo /usr/bin/jumlah');
echo "<pre>$output</pre>";echo date("Y-m-d H:i:s");
$jam = date("H");$menit = date("i");$detik = date("s");
echo "<br> Jam $jam, Menit $menit, Detik $detik";
12
Desain Server Basis Data
Tahap ini melakukan konfigurasi terhadap server yang bertujuan kedua server tersebut dapat saling mereplikasi satu sama lain. Dengan memastikan koneksi antar server basis data yang saling terhubung dan saling mengenali satu sama lain. Selanjutnya melakukan penambahan hak akses sebagai pengguna basis data, bertujuan agar setiap perubahan disebuah server akan dikenali dan dicatat pada file log sehingga server lain dapat melakukan penyesuaian.
Tahap selanjutnya merancang model replikasi multi-master pada server basis data untuk kemudian diintegrasikan terhadap sistem usulan. Dalam merancang model replikasi multi-master hal pertama memastikan koneksi antar server basis data saling mengenali dan terhubung. Jika belum terhubung dapat melakukan penambahan domain ke dalam file /etc/hosts seperti pada Gambar 6 dan 9 dan melakukan uji koneksi antar server dengan melakukan ping dari dan terhadap server lain
Gambar 8 Penambahan domain server basis data pertama pada server ke dua
Gambar 9 Penambahan domain server basis data kedua pada server pertama Kemudian memastikan port 25, 110, dan port 3306 terdaftar di-firewall pada iptables masing-masing server dalam file /etc/sysconfig/iptables
Tabel 3 Penjelasan fungsi port yang digunakan
No Port Fungsi Keterangan
1 25 SMTP (Simple Mail Transport Protokol)
Digunakan dalam hal mengirim email (data)
2 110 POP3 (Post Office Protokol) atau IMAP4 (Internet Message Access Protocol)
Digunakan untuk menerima atau mengakses email (data)
3 3306 MySQL Digunakan untuk mengakses
MySQL
13 grant replication slave on *.* to rad_slave@’%’
identified by ‘istaslave’;
Sebelum melakukan konfigurasi perlu mengetahui posisi master_log_file (sebagai filelog yang dijadikan acuan dalam teknik replikasi) dengan mencatat nama master_log_file dan position file tersebut dengan menulis syntac show master status;
Kemudian melakukan konfigurasi dengan menambahkan host, user, password, file dan posisi master dengan perintah :
change master to
setelah konfigurasi slave di lakukan selanjutnya menjalankan slave dengan perintah slave start;
Proses konfigurasi load balancer menggunakan aplikasi PEN dengan metode round robin serta melakukan sedikit penyesuaian agar aplikasi tersebut berjalan sesuai dengan kebutuhan, yaitu dengan menyantumkan IP server basis data pertama dan IP server basis data kedua yang diikuti dengan pencantuman port 3306 (MySQL) pada baris berikut :
14
Tabel 4 Skenario pengujian ketersediaan server
Parameter Skenario
1 2 3 4
Servers kondisi1 kondisi2 kondisi3 kondisi4 User Requests request1 request2 request3 request4
Request dikirim dengan membangkitkan beberapa koneksi kemudian dihitung berapa besar waktu rata koneksi, waktu rata request dan rata-rata pengembalian yang dilakukan oleh server. Test duration merupakan lama waktu yang dibutuhkan dalam melakukan pengujian, berikut merupakan rumus yang digunakan dalam pengujian kinerja :
Connection rate = Connections ∕ Test-Duration (3)
Request rate = Requests ∕ Test-Duration (4)
Reply time = Reply ∕ Test-Duration (5)
Pengujian kinerja dilakukan mengunakan aplikasi httperf yang diinstall pada komputer client dengan memanggil script
--server=192.168.10.130 Alamat server yang akan diuji --uri=/mahasiswa.php File target yang akan diakses --num-conns=1000 Menentukan banyaknya koneksi
--rate=1000 Menentukan banyaknya request per detik Pengujian dilakukan terhadap alamat index.php, dtlmahasiswa.php dan cetaktranskrip.php di mana pada halaman tersebut merupakan halaman login dan halaman yang berisikan tentang hasil query data (NIM, Nama, Tanggal Lahir) mahasiswa serta query yang menampilkan transkrip (nama, NIM, Prodi, matkul, sks, nilai dan IPK) mahasiswa yang memiliki IPK≤2. Banyaknya koneksi yang akan dilakukan pengujian terhadap server adalah sebanyak 100-1000 koneksi sedangkan banyaknya request per detik yang akan dikirimkan sebanyak 1000 req/s. Adapun skenario pengujian dapat dilihat pada Tabel 5
Tabel 5 Skenario pengujian respon time
15
Pengujian pada skenario pertama dilakukan dengan cara menghidupkan seluruh server dan melakukan pengecekan apakah seluruh server sudah terhubung satu sama lain atau belum yang ditandai dengan adanya reply ketika dilakukan ping keseluruh alamat server. Hal ini dimaksudkan agar seluruh server dalam keadaan siap menerima request. Kemudian dilakukan pencatatan terhadap posisi server dengan melihat IP yang tercatat oleh script pengujian yang ditanamkan pada mesin web server, hasilnya secara default load balancer akan menunjuk server 1 sebagai server utama.
Skenario kedua melakukan reboot pada mesin server pertama dan melihat perubahan data berupa IP dan waktu yang tercatat, secara otomatis load balancer memilih server 2 dengan ditandai dengan tercatatnya IP server 2 pada tabel record dengan waktu perpindahan dengan rata-rata 47 s. server 1 yang sudah dalam status standby tidak serta mengembalikan koneksi dari client melainkan posisi koneksi masih terhubung dengan server 2.
Skenario ketiga melakukan reboot terhadap server dua dan kemudian didapat perubahan koneksi load balancer yang akan mengarahkan ke server 1 dengan waktu rata-rata 54s. Skenario terakhir memastikan tersedianya server 2 dan melihat perpindahan IP, namun perpindahan IP tidak terjadi melainkan load balancer akan tetap memilih server 1 walau server 2 sudah kembali normal. Hal tersebut menunjukan bahwa pergantian server hanya akan terjadi jika salah satu server mengalami kegagalan koneksi dengan demikian sistem yang telah dibangun dapat menjaga ketersediaan meningkatkan request client.
Tabel 7 Pengujian index.php
16
Tabel 8 Pengujian dtlmahasiswa.php
Banyak test connection request reply koneksi duration (s) rate (conn/s) rate (req/s) time (s)
17
Gambar 10 Grafik perbandingan test duration, ̶ ◊ ̶ index.php, ̶ □ ̶ dtlmahasiswa.php, ̶ ∆ ̶ cetaktranskrip.php
Testduration
Waktu pengujian menunjukkan lamanya kegiatan pengujian dilakukan dalam satu kali pengujian. Waktu pengujian yang dilakukan terhadap alamat index.php memiliki lama waktu yang paling cepat hal ini dikarenakan alamat index.php berisikan halaman login. Banyaknya data juga mempengaruhi waktu pengujian oleh karena itu halaman dtlmahasiswa.php yang berisi data yang besar memiliki lama waktu pengujian yang paling besar.
Gambar 10 menunjukkan lama waktu yang dilakukan dalam mengakses halaman index.php, dtlmahasiswa.php, dan cetaktranskrip.php. Secara berurutan nilai terbaik masing-masing halaman terdapat pada jumlah koneksi 1000, 900, dan 800 dengan nilai waktu pengujian sebesar 10.008s, 147.061s, dan 106.009s.
Gambar 11 Grafik perbandingan connection rate, ̶ ◊ ̶ index.php, ̶ □ ̶ dtlmahasiswa.php, ̶ ∆ ̶ cetaktranskrip.php
0
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Waktu
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
18
Connection rate
Rata-rata koneksi sangat penting untuk mengetahui seberapa besar kecepatan koneksi yang dilakukan. Rata-rata koneksi dapat dikatakan baik jika memiliki nilai yang besar, sedangkan jika semakin kecil maka koneksi tersebut semakin buruk karena akan semakin lama waktu reply time dari server.
Dalam percobaan ini nilai tertinggi dimiliki oleh alamat index.php, dtlmahasiswa.php, dan cetaktranskrip.php dengan banyak koneksi 700, 1000, dan 1000 dengan masing-masing rata-rata koneksi 155.6conn/s, 7.753conn/s, dan 10.227conn/s
Gambar 12 Grafik perbandingan request rate, ̶ ◊ ̶ index.php, ̶ □ ̶ dtlmahasiswa.php, ̶ ∆ ̶ cetaktranskrip.php
Request rate
Rata-rata permintaan merupakan banyaknya permintaan yang dikirimkan. Semakin banyak rata-rata permintaan yang dikirim maka semakin cepat reply time. Gambar 12 menunjukan bahwa rata-rata permintaan yang dibangkitkan alamat index.php lebih cepat dibanding dtlmahasiswa.php dan cetaktranskrip.php. Besar koneksi 700, 800, dan 1000 dengan besar request rate masing-masing 155.6req/s, 3.357req/s dan 4.973req/s.
Gambar 13 Grafik perbandingan reply time, ̶ ◊ ̶ index.php, ̶ □ ̶ dtlmahasiswa.php, ̶ ∆ ̶ cetaktranskrip.php
0
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Rata
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
19
Reply time
Waktu pengembalian (reply time) adalah lamanya waktu server menjawab permintaan (request) pengguna. Reply time menunjukkan seberapa cepat server dalam melayani permintaan semakin kecil reply time maka sebuah sistem akan dikatakan semakin baik. Gambar 13 menunjukan bahwa query terhadap halaman dtlmahasiswa.php memiliki nilai reply time yang paling besar, hal tersebut terjadi karena banyaknya data yang ditampilkan sehingga mempengaruhi lamanya reply time yang dilakukan oleh server.
Halaman cetaktranskrip.php yang memiliki query lebih kompleks dari halaman dtlmahasiswa.php dan index.php. Ketiganya secara berurutan memiliki nilai terbaik pada koneksi 900, 900 dan 500 dengan besar reply time 49.860s, 81.897s dan 0.818s.
Hasil Uji Signifikan
Analisis pengujian dilakukan dengan menggunakan ANOVA untuk mengetahui nilai signifikan dari hubungan variabel koneksi yang dibangun dengan variabel test-duration, connection rate, request rate dan reply time.
Tabel 10 Hasil uji berdasarkan nilai test-duration Derajat
Tabel 11 Hasil uji berdasarkan nilai connection rate Derajat
20
Tabel 13 Hasil uji berdasarkan nilai reply time Derajat
Berdasarkan tabel 11 diketahui bahwa hubungan antar koneksi yang dibangkitkan dengan test-duration saling mempengaruhi (signifikan), hal tersebut ditandai dengan besar F-Value 0.11 sedangkan Tabel 11,12,dan 13 menunjukan hubungan jumlah koneksi dengan connection rate, request rate dan reply time tidak saling mempengaruhi (tidak signifikan) dengan nilai F-Value sebesar 0.02,0.02 dan 0.07.
5
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Metode Replikasi Multi-master dapat dijadikan solusi atas masalah kehilangan data karena data 100% tereplikasi, karena sifat multi-master yang saling mem-backup satu sama lain. Sistem yang dihasilkan mampu menjaga ketersediaan data dengan delay waktu perpindahan 1 menit. Rata-rata respon time dipengaruhi dengan besarnya data yang diakses, waktu yang dibutuhkan dalam mengakses file index.php sebesar 0.658s, rata-rata query alamat dtlmahasiswa.php sebesar 63.569s dan alamat cetaktranskrip sebesar 45.730s.
Saran
Penelitian selanjutnya diharapkan melakukan penambahan jumlah server dan mencoba dengan model replikasi lain.
DAFTAR PUSTAKA
Aida K, Wataru N, Yoshiaki Fu. 2003. Distributed Computing with Hierarchical Master-woker Paradigm for Parallel Branch and Bound Algorithm. Proceedings of the 3rd IEEE/ACM International Symposium on Cluster Computing and the Grid (CCGRID’03).
Chen b,Weidong Z, Yaping Z, Lionel z. Li, “Internet Service Control Based on Customer Choice”. Proceedings of the 7th. World Congress on Intelligent Control and Automation June 25 - 27, 2008, Chongqing, China
Connolly T, Begg C. 2005. Database System, 4th Edition. California, Addison Wesley Publishing Company, Inc.
21 George C, Jean D, Tim K. 2001. Distributed Systems Concept and Design. 3rd
Edition. Addison Wesley. USA.
Hart M, Jesse S. 2004. Oracle Database 10g: High Availablity with RAC Flashback & Data Guard. Osborne, McGraw-Hill Companies, Inc.
Howard G, Irving, SM, Sceales AM, Sauvage AMF, penemu; Celona Computer Network Aplication. IEEE. 1169-1172. 978-1-4244-4905-8/09. Morgan DE, Taylor DJ, Custeau G. A Survey of Methods for Improving
Computer Network Reliability and Availability[J]. Computer. 1977(11): 42~50 Munoz J, Syracuse N. 2000. Replication and Migration.
https://www.ietf.org/proceedings/49/slides/NFSV4-4.pdf
Popek G, Walker B, Chow J, Edwards D, Kline C, Rudisin G, Thiel G. 1981. LOCUS A Network Transparent, High Reliability Distributed System. ACM SIGOPS Operating Systems Review 15(5):169
Rabu JA, Purwadi J, Raharjo WS. 2012. Implementasi Load Balancing Web Server Menggunakan Metode LVS-NAT. Jurnal Informatika. Vol.8(2):169-180. Ricky, Michael Y. 2011. Aplikasi Migrasi Database dan Replikasi Bi-Directional.
Konfrensi Nasional Sisten dan Informatika. Bali [ID]. 242-248.
Sheth AP. 1989. Fault Tolerance In a Very large Database System : A Strawman Analysis. IEEE.
Sommerville I., 2011, Software Engineering Ninth Edition, Person Education, Addison-Wesley, USA.
Stiawan D, Hanan A, Idrus MY. 2010. Reliability Measurement of Internet Services. International Conference on Green Computing. ICGC-RCICT. Yogyakarta [ID]: Universitas Gajah Mada.
Sutanto Felix Andreas, Jeffry Alfa Razak. 2010. Jurnal Teknologi Informasi DINAMIK Volume XV, No.2, Juli 2010 : 83-89.
Tawar, Safitri W. 2011. Pembandingan Metode Backup Database MySQL antara Replikasi dan MySQLDump. Jurnal Sistem Informasi Indonesia. Yogyakarta [ID]: Universitas Ahmad Dahlan. Vol 1(1):41-52. ISSN 2087-8737.
Triyono, Joko. 2012. Replikasi untuk Meningkatkan Kinerja dan Ketersediaan Data (Study Kasus Sistem Informasi Akademik). Jurnal Teknologi Technoscientia. Yogyakarta [ID]: Institut Sains dan Teknologi AKPRIND. Vol 5(1):31-40. ISSN:1979-8415.
Yasin Shaikh Tahesin, Prof Sayyad Razak Nizam, Dr A. P. Dhande, Dr. A. R. Dani. 2012. Comparative Study of CBA and User in Waterfall Medel for Cost Effective Software. International Journal of Engineering Research and Aplication (IJERA) Vol. 2, Issue 4, pp. 709-711.
22
23 Lampiran 2 Struktur Data Tabel Sistem Informasi Berjalan
1. Daftarnilai
Collume Name Data Type (size)
nim nvarchar(10)
Collume Name Data Type (size) no_dosen nvarchar(10)
24
4. mstjenissklh
Collume Name Data Type (size) kd_jenisklh nvarchar(5)
Collume Name Data Type (size) kd_jenisklh nvarchar(10)
Collume Name Data Type (size) kd_jurusan nvarchar(10)
Collume Name Data Type (size) kd_kelompokmk nvarchar(10) nm_kelompokmk nvarchar(30)
userid nvarchar(10)
tanggal nvarchar(10)
8. mstmahasiswa
Collume Name Data Type (size)
25
Collume Name Data Type (size)
26
10. mststsdosen
Collume Name Data Type (size) kd_stsdosen nvarchar(5) nm_stsdosen nvarchar(30)
userid nvarchar(10)
tanggal nvarchar(10)
11. programGroup
Collume Name Data Type (size) kd_groupprg nvarchar(10)
Collume Name Data Type (size) kd_program nvarchar(20)
27 14. trsFRS
Collume Name Data Type (size)
nim nvarchar(10)
tahun_akd nvarchar(10) stssemester nvarchar(1)
tgl_FRS nvarchar(10)
kd_jenisklh nvarchar(5)
kd_mk nvarchar(10)
sks int
sks_praktek int
biaya_sks money
biaya_praktek money Semester nvarchar(5)
nilai_uts int
nilai_uas int
nilai_grade char(2)
grade char(2)
userid nvarchar(10)
tanggal nvarchar(10)
KodeMK nvarchar(10)
15. userProgram
Collume Name Data Type (size) useridstr nvarchar(10)
nm_user nvarchar(30)
userpwd nvarchar(10)
kd_groupprg nvarchar(10)
useridr nvarchar(10)
28
Lampiran 3 Tampilan Konfigurasi 1. Penambahan domain dari server satu
2. Penambahan domain dari server dua
29 4. File biner tempat menyimpan semua query yang dilakukan oleh server
MySQL master server satu
5. Mengaktifkan slave pada server dua
6. Status slave server dua
7. File biner tempat menyimpan semua query yang dilakukan oleh server MySQL master server satu
8. Mengaktifkan slave pada server satu
30
Lampiran 4 Tampilan pengujian 1. Pengujian ketersediaan
2. Halaman index.php
31
4. Halaman cetaktranskrip.php
32
33
