Perancangan
Virtual Storage Area Network
Sebagai Media Penyimpanan
Home Multimedia Server
Artikel Ilmiah
Peneliti
Bramadi Krisasta (672008161) Dr. Sri Yulianto J. P., S.Si., M.Kom.
Teguh Indra Bayu, S.Kom., M.Cs.
Program Studi Teknik Informatika
Fakultas Teknologi Informasi
Universitas Kristen Satya Wacana
Salatiga
1
Perancangan
Virtual Storage Area Network
Sebagai Media
Penyimpanan
Home Multimedia Server
1)
Bramadi Krisasta, 2)Sri Yulianto J.P , 3)Teguh Indra Bayu.
Fakultas Teknologi Informasi Universitas Kristen Satya Wacana JL. Diponegoro 52-60, Salatiga 50711, Indonesia
E-mail: 672008161@student.uksw.edu1), sri.yulianto@staff.uksw.edu2), teguh.bayu@staff.uksw.edu3)
Abstract
The development of Media Server makes data resources into a centralized. One of technology that has the characteristics of centralized management and control of the multimedia content is desktop virtualization. Storage Network that can be used as a storage for virtual desktop is a SAN and one of Softwar e-Defined Storage that have centralized management in the SAN is VSAN. The purpose of the design development of the multimedia home server with Application Technology cloud computing data sharing local and home media browser in a virtual desktop that is sa ved in the VSAN is eager to see the performance of the VSAN. This research is expected to provide the infrastructure that is ideal for building the infrastructure of local area network or home multimedia networks in virtual environments Sharing Server.
Keyword: Virtual Home Multimedia Server, Virtual Storage, Software Defined Storage,
Virtual SAN.
Abstrak
Perkembangan dari Media Server membuat sumber daya data menjadi terpusat.
Salah satu teknologi yang memiliki karakteristik manajemen terpusat dan dapat mengontrol konten multimedia tersebut adalah virtualisasi desktop. Storage Network yang dapat digunakan sebagai media penyimpanan virtual desktop adalah SAN dan salah satu Software-Defined Storage yang mempunyai manajemen terpusat yang ada di dalam SAN adalah VSAN. Tujuan dari perancangan pembangunan home multimedia server dengan Aplikasi Teknologi sharing data cloud computing lokal dan home media browser di dalam virtual desktop yang disimpan di dalam VSAN adalah ingin melihat performa dari VSAN tersebut. Penelitian ini diharapkan dapat menyediakan infrastruktur yang ideal untuk membangun infrastruktur lokal area network atau home networks pada lingkungan virtual multimedia Sharing Server.
Kata Kunci :Home Multimedia Server Virtual, Media Penyimpanan Virtual, Software
Defined Storage Virtual SAN.
1) Mahasiswa Fakultas Teknologi Informasi Jurusan Teknik Informatika, Universitas
Kristen Satya Wacana Salatiga.
2
1. Pendahuluan
Perkembangan dari Media Server membuat sumber daya data menjadi terpusat. Salah satu teknologi yang memiliki karakteristik manajemen terpusat dan dapat mengontrol konten multimedia tersebut adalah virtualisasi desktop. Pada Virtualisasi desktop terdapat beberapa jenis media penyimpanan / macam-macam Storage Network, yaitu DAS, NAS dan SAN. Pada penelitian ini lebih membahas menggunakan Storage Network SAN sebagai media penyimpanan dari virtual destktop / virtual machine. SAN Storage memiliki extensibility yang kuat, kinerja tinggi dan kehandalan yang tinggi dapat menjadi solusi penyimpanan yang diinginkan untuk virtualisasi desktop. Salah satu Software-Defined Storage di dalam SAN adalah Virtual SAN.
VSAN dipilih sebagai teknologi alternatif karena memiliki kelebihan antara lain lebih fleksibel, sederhana, otomatis, converged, lebih aman karena traffic terisolasi, dan menggunakan hardwarestandart industri [1]
Tujuan dari perancangan pembangunan home multimedia server dengan Aplikasi Teknologi sharingdata cloud computing lokal dan home media browser di dalam virtual desktop yang disimpan di dalam VSAN adalah ingin melihat performa dari VSAN tersebut. Penelitian ini diharapkan dapat menyediakan infrastruktur yang ideal untuk membangun infrastruktur lokal area network/ home networks pada lingkungan virtual multimedia Sharing Server.
2. Tinjauan Pustaka
3
Flexible Learning yang bebasis Moodle, datacenter, dan lain sebagainya yang berimbas pada kebutuhan perangkat keras yang meningkat.
Software Defined Storage (Virtual SAN)
Virtual SAN (VSAN) adalah salah satu dari Software-Defined Storage yang merupakan partisi logical pada fisik Storage Area Network (SAN) (Rouse Margaret, 2011). VSAN memungkinkan traffic yang dapat diisolasi pada SAN [2]. Menurut VMWare Press: Essential Virtual SAN, Software-defined storage adalah istilah yang telah digunakan dan terlalu banyak dimanfaatkan oleh banyak vendor. Karena software-defined storage saat ini didefinisikan dalam banyak cara yang berbeda, seperti kutipan dari salah satu vendor, VMWare : Software Defined Storage adalah otomatisasi dan penyatuan / pooling storage melalui suatu software control plane, dan kemampuan untuk menyediakan storage dari standar server industri. SD-Storage menawarkan penyederhanaan secara signifikan terhadap media-media penyimpanan/storage yang telah ditetapkan dan dikelola, dan juga membuka jalan dan memperkecil sebagian dari biaya pengeluaran pada media penyimpanan/storage di standar server-server industri.
Sebuah produk software-defined storage adalah solusi yang dapat meringkas hardware dan memudahkan dalam menyatukan / membuat pool untuk semua sumber daya dan menyajikannya kepada konsumen dengan menggunakan antarmuka yang user-friendly (UI) atau API. Software-defined storage dapat memberikan solusi untuk meningkatkan dan menurunkan skalabilitas tanpa meningkatkan upaya operasional.
Persyaratan penyimpanan VM dapat secara dinamis dipakai. Tidak perlu mengatur ulang path dari LUNs atau volume. Beban kerja dan persyaratan dari VMs dapat dirubah sewaktu waktu, dan penyimpanan yang mendasari dapat disesuaikan dengan beban kerja setiap saat. VSAN bertujuan untuk menyediakan layanan penyimpanan dan tingkat layanan otomatisasi kesepakatan melalui lapisan software pada host yang menyatu, abstrak, dan kolam hardware.
Manfaat dari solusi seperti VSAN :
Software yang didefinisikan (SDS): Menggunakan hardware standar industri. Fleksibel: besar ukuran / skalabilitas / kapasitas dapat diatur sesuai yang
diperlukan, baik ditambahkan atau dikurangi.
Sederhana: Sangat mudah dalam pengelolaan dan pengoperasiannya. Otomatis: Per-VM dan manajemen disk policy-based.
Converged: Dapat memungkinkan membuat solusi dense/building-block-style, lebih tertata rapi pengaturan dan manajemen penyimpanannya.
Virtual desktop: Model Scale-out menggunakan blok infrastruktur prediktif dan berulang sehingga menurunkan biaya dan menyederhanakan operasi. Tes dan dev: Menghindari akuisisi penyimpanan mahal (menurunkan total
biaya kepemilikan [TCO]), waktu cepat untuk penyediaan.
4
Gambar 1. Gambaran sederhana dari cluster VSAN (Sumber:Essential Virtual SAN (VSAN) Administrator's Guide to VMware Virtual SAN (VMware Press Technology))
Media Server
Sebuah server media adalah perangkat komputasi yang dapat berkerja sebagai penyimpanan yang menyediakan dan berbagi media digital seperti video, audio, gambar, buku, dll. Berbagai jenis format media tersebut disimpan pada fisik harddisk media server, dan akses ke media tersedia dari lokasi lokal atau lokasi jarak jauh melalui internet.
Persyaratan penting dari server media adalah metode penyimpanan dan kecepatan yang cukup untuk memungkinkan akses [3]. Pertama, kapasitas penyimpanan yang tinggi adalah kebutuhan yang paling penting dari server media. Berikutnya adalah reliability dan availability. Seperti server lain, server media harus dapat dipercaya/reliable.
3. Metode Pengembangan Sistem
5
Gambar 2 NDLC (Sumber : Applied Data Communications, A business-Oriented Approach,
James E. Goldman, Philips T. Rawles, Third Edition, 2001, John Wiley & Sons : 470).
Metode ini dipilih karena mengandung unsur-unsur yang tepat digunakan saat penelitian berlangsung dari mulai awal hingga akhir. Metode ini terdiri dari tahap-tahap mulai dari analysis, design, simulation prototyping, implementation, monitoring dan management. Sistem dapat mengalami perbaikan pada saat terjadi tahap management.
Penelitian dimulai dari tahap analysis dengan melakukan analisis perencanaan kerja berdasar latar belakang dan tujuan yang akan dicapai., dimulai dengan mempersiapkan teknologi yang akan digunakan dalam penelitian, meliputi perangkat keras dan lunak. Teknologi virtualization yang akan digunakan untuk membangun sistem dengan menggunakan platform Hypervisor VMware ESXi dan dihubungkan dengan server penyimpanan/storage tesendiri menggunakan sistem operasi Nas4Free. Perangkat keras dalam studi kasus media server juga memerlukan wifi adapter yang support/compatible dengan Server VMWare ESXI agar nantinya dapat diakses secara wireless oleh perangkat jaringan rumah. Daftar kebutuhan perangkat keras secara lengkap ada pada Tabel 1.
Tabel 1 Kebutuhan Hardware
Hardware Spesifikasi
ESXi Server
- Intel® Xeon® Processor E3-1230 (8M Cache, 3.20 GHz)
- RAM 24GB
- Hard disk SATA 2TB - Gigabit Ethernet Card
ISCSI Storage
(OS : NAS4Free Storage Server)
- Intel® Core™ i3-3220 Processor (3M Cache, 3.30 GHz)
- RAM 8GB
- Hard disk SATA 700GB - Gigabit Ethernet Card
6
Perangkat Tambahan - 8 Port Switch Gigabit Ethernet
- Wifi Adapter (Support VMWare ESXi 5.5)
- Remote PC / Laptop
Di dalam ESXi server, terdapat beberapa server virtual ESXi (clustering) yang diinstal sebagai syarat dari fitur VMWare ESXI yaitu Virtual SAN, dan terdapat 2 sistem operasi linux yang diinstal setelah membangun Software-Defined Storage virtual SAN, dengan sistem dan software yang sama sebagai media server dan diinstal di dalam storage vSAN dan lokal storage yang digunakan sebagai studi kasus dengan perbandingan performa dan skalabilitas dari masing-masing teknologi media penyimpanannya. Spesifikasi dari server-server tersebut ditunjukan pada Tabel 2.
Tabel 2 Spesifikasi Server Virtual, Server Storage dan Software
Cluster
Server ESXi HQ
(Standalone/Datacenter Server/Local Storage)
- AD Experiment Lab (Windows Server
2008)
- vCenter Server Experiment Lab(Windows
Server 2008)
- Local SSD-Datastore 931GB
- vsanDatastore 371GB
Media Server I
- Linux Mint 17.3 Operating System
Media Server II
- Linux Mint 17.3 Operating System
Software
Emby Media Server Owncloud 8.1.4
7
Gambar 3 Topologi Jaringan Fisik dan Virtual Media Server
Sistem yang dibuat menggunakan dua buah server yang saling terhubung dalam satu jaringan membentuk sebuah home datacenter. Satu server fisik digunakan untuk memasang hypervisor yang berperan sebagai tempat virtual machine berjalan, antara lain Nested ESXi I dan II, vCenter Server, Active Directory dan 2 Media Server. Server ESXi Headquarters tersebut digabungkan dengan virtual machine Nested ESXi I dan Nested ESXi II membentuk sebuah cluster yang merupakan syarat dalam membangun software-defined storage Virtual SAN VMWare, yang membutuhkan gabungan dari harddisk masing-masing host. Satu buah server digunakan untuk menjadi media penyimpanan salah satu host menggunakan platform NAS4Free dengan protokol ISCSI.
Di dalam hypervisor tersebut dipasang dua buah virtual machine yang menjalankan dan mengelola sistem di dalam cluster yang dibangun. Pertama adalah virtual server Active Directory untuk mengatur akses user pada vCenter, selanjutnya adalah virtual server vCenter Server yang berfungsi sebagai server pemusatan dan pengelolaan seluruh virtual machine pada 3 Server ESXi (1 ESXi Server fisik, 2 Nested ESXi Server). Untuk mengelola lingkungan Cluster yang dibangun dan SDS Virtual SAN dalam hypervisor ini dengan menggunakan vCenter Server dengan VMWare VSphere versi Web sebagai interface pada remote PC Client. Setelah konfigurasi Cluster selesai dibangun, selanjutnya adalah mengkonfigurasi Virtual SAN dengan mengklaim storage yang sudah didaftarkan pada masing masing host sesuai dengan ukuran yang diinginkan. Storage yang sudah dikalim di dalam sistem Virtual SAN tersebut tidak terpengaruh lagi pada tipe hardware harddisk.
8
keuntungan dalam mengatur efisiensi dan skalabilitas suatu Virtual Machine. Dalam kasus ini Virtual Home Multimedia Server yang di dalamnya dipasang software cloud / sharing data lokal dan media browser akan di uji coba performanya pada saat aktifitas streaming, download dan upload data. Rincian Software dan Kegunaannya:
Emby Media Server (streaming)
Owncloud (syncronizing, upload dan download, hampir mirip seperti Google Drive)
Pada tahap simulation prototyping pemodelan jaringan dibuat menggunakan bantuan perangkat lunak Cisco Packet Tracer. Dalam simulasi ini digambarkan virtual cluster yang terbentuk menjadi sebuah kesatuan jaringan dan sudah terpasang software-defined storage Virtual SAN.
Gambar 4 Simulation Prototyping dengan Cisco Packet Tracer
9
Tabel 3 Daftar Alamat IP dan Hostname
Server Alamat IP Hostname
ESXI Server HQ 192.168.22.9 - Nested-esxi-one 192.168.22.199 - Nested-esxi-two 192.168.22.250 -
AD Experiment Lab 192.168.22.21 ad.virtualproject.com vCenter Server Experiment Lab 192.168.22.22 vc.virtualproject.com HomeVi_Media_A 192.168.22.101 -
HomeVi_Media_B 192.168.22.105 - Remote Laptop(Wifi Router) DHCP - 192.168.22.0-255 -
Ioa 192.168.22.106 -
Tahap monitoring dilakukan guna menguji sistem yang sudah dibangun untuk memastikan sistem sudah berjalan dengan baik secara menyeluruh. Pada proses ini dilakukan uji stress tester pada masing-masing virtual machine Home Media baik yg tersimpan di dalam Virtual SAN dan Virtual Lokal Storage yaitu dengan streaming, download dan upload pada masing-masing server home media tersebut. Karena keterbatasan perangkat, test tidak dijalankan bersamaan. Selain itu dilihat juga pemakaian sumber daya yang digunakan antara lain Monitoring IOPS (Input/Output Operations Per Second) dari statistik VM Disk, physical disk, dan Network di kedua virtual server Multimedia.
Pada tahap management dilakukan pengkajian ulang dengan tujuan pencapaian kinerja sistem yang optimal. Kendala yang ada dalam virtual Media Server yang dibangun ini adalah keterbatasan perangkat keras yang digunakan sehingga analisis hanya bisa dilakukan untuk lingkungan dalam skala kecil, lingkungan jaringan rumah. Meski kondisi yang kurang mendukung, sistem Multimedia Server tetap bisa berjalan secara normal.
4. Hasil dan Pembahasan
10
Gambar 5 Tampilan vCenter Server vSphere Web Client
Analisis Storage Virtual menggunakan studi kasus virtual multimedia server sebagai stress tool untuk mendapatkan performa dari masing masing media penyimpanannya. Target dari Home Multimedia Server adalah jaringan rumah / Local Area Network. Virtual Home Multimedia Server diinstal di Linux Mint 17.3. Dalam Penelitian ini menggunakan 2 Software Media Server yang digunakan, yaitu Owncloud dan Emby Media Browser.
11
Gambar 6 Tampilan Awal Login, Owncloud melalui Browser, melalui Desktop, dan tampilan awal login melalui Mobile
Pada owncloud, end-user dapat diatur quota space storage yang diberikan, sehingga dari segi skalabilitas owncload sangat terorganisir pembagiannya (Unlimited, 1 GB, 5GB, 10GB, Others..)
12
Emby Media Browser juga merupakan software yang memberikan service home multimedia personal, seperti video, musik, foto, dan streaming TV. Dalam penelitian ini digunakan sebagai tester performa storage pada saat diakses streaming di dalam jaringan rumah. Pada penelitian ini menggunakan client browser untuk mengakses Emby, fitur mobile merupakan fitur premium.
Gambar 8 Tampilan Awal Login Emby Media Browser
Monitoring performa dilakukan melalui pengamatan menggunakan I/O Analyzer, walaupun I/O Analyzer hanya meyediakan fitur analisis menggunakan workload yang sederhana, tetapi proses workload dilakukan bersamaan saat proses aktivitas streaming, upload dan download (3 parameter aktivitas home multimedia server sebagai dasar pengujian dari penelitian ini). Berikut tabel data pengujian pada kedua server, diambil dari performa storage/disk workload, IOPS maksimal baik write dan read, dan Network pada jaringan rumah.
Home Multimedia Server HomeVi_Media_A disimpan di dalam sistem VirtualSAN datastore, sehingga vSAN merupakan gabungan disk-disk dari beberapa host dalam satu cluster.
Tabel 4 ESXTOP Disk Statistics (VM View) HomeVi_Media_A
Streaming
A 3.56 0.00 3.56 0.00 0.30 0.00 38.85 B 14.89 2.15 12.75 0.06 0.35 2.35 0.93 C 4.31 2.50 1.81 0.06 0.04 7.54 4.29 Sum 22.76 4.65 18.12 0.12 0.69 9.89 44.07 Average 7.59 1.55 6.04 0.06 0.23 3.29 14.69
Activities CMDS/s READS/s WRITES/s MBREADS/s MBWRITES/s LAT/rd (msec)
13
Tabel 5 ESXTOP Disk Statistics (Device View) HomeVi_Media_A
DQLE Analyzer dari host 192.168.22.9; 192.168.22.199; dan 192.168.22.250
14
Tabel 6 ESXTOP Network Statistics HomeVi_Media_A
15
Tabel 7 ESXTOP Disk Statistics (VM View) HomeVi_Media_B
Streaming 8.42 4.64 3.79 0.58 0.40 9.34 4.97 Upload 37.76 0.09 37.67 0.00 14.72 27.52 85.34 Download 0.85 0.00 0.85 0.00 0.01 0.00 0.87
Tabel 8 ESXTOP Disk Statistics (Device View) HomeVi_Media_B
DQLE
Tabel 9 ESXTOP Network Statistics HomeVi_Media_B
Activities PKTTX/s MbTX/s PKTRX/s MbRX/s %DRPTX %DRPRX Streaming
Activities CMDS/s READS/s WRITES/s MBREADS/s MBWRITES/s LAT/rd (msec)
16
Data yang didapat dari I/O Analyzer menunjukan perbandingan performa dari Home Multimedia Server yang disimpan di Virtual SAN
(HomeVi_Media_A) dengan Home Multimedia Server yang disimpan di Virtual Local Storage (HomeVi_Media_B). Perbandingan pada tabel 4 dan 7 pada Disk Virtual Machine, statistik disk pada aktivitas berikut,
Streaming : rata-rata HomeVi_Media_A lebih lebih unggul, kelemahannya hanya pada proses write/s sehingga latency write menjadi tinggi.
Upload : rata-rata data dari Home_Vi Media B lebih unggul pada aktivitas ini, kekurangannya hanya latency read yang lebih tinggi.
Statistik Download : HomeVi_Media_B lebih unggul, rata-ratanya lebih unggul 2s dari HomeVi_Media_A. ESXTOP disk statistics (VM View) HomeVi_Media_B lebih unggul.
Perbandingan tabel 5 dan 8, sisi fisik disk / device, berdasarkan Kb Article 1008205 dari VMWare, latency metrik disk utama yang perlu diperhatikan dalam mengukur performa disk adalah CMDS/s, DAVG/cmd, KAVG/cmd, GAVG/cmd , jika dijumlahkan point-point penting tersebut dari performa tiap Home
Multimedia Server memang HomeVi_Media_A poinnya lebih tinggi (poin rendah lebih baik karena dilihat dari kecepatan respon performa), akan tetapi jika dilihat dari rata-rata jumlah poin tersebut yang diambil dari beberapa fisik disk yang tergabung dalam virtual SAN, HomeVi_Media_A lebih unggul daripada HomeVi_Media_B yang hanya berjalan pada Single Disk.
Statistik Streaming : HomeVi_Media_A lebih unggul.
Statistik Upload : pada aktivitas ini HomeVi_Media_B lebih unggul, hanya poin pada proses CMDS/s (total amount of commands per second and includes IOPS (Input/Output Operations Per Second) and other SCSI commands) cukup tinggi.
Statistik Download : HomeVi_Media_A lebih unggul.
Perbandingan tabel 4.3 dan 4.6, analisis performa ESXTOP Statistik Network, metrics yang dianalisis disini adalah MbTX/s (Megabit Transmit) dan MbRX/s (Megabit Receive), sedangkan %DRPTX and %DRPRX dapat menjadi indikator apakah suatu jaringan sibuk atau saturated.
Statistik Streaming : HomeVi_Media_B lebih unggul jika dilihat dari rata-rata MbTX/s dan MbRX/s
17
Statistik Download : HomeVi_Media_A lebih unggul pada saat mengirimkan / transmit data.
5. Simpulan dan Saran
Adanya sistem storage, salah satu Software-Defined Storage yaitu Virtual SAN dapat menambah opsi alternatif dalam lingkungan media penyimpananan virtual. Dengan adanya Virtual SAN, manajemen penyimpanan dapat lebih terorganisir dan terpusat, sehingga cocok untuk server- server multimedia yang mempunyai banyak file dan data-data yg berhubungan dengan space dan performa dari suatu media penyimpanan. Selain itu, user dapat meng-costumize ukuran dan tipe jenis storage-nya, sehingga dari segi skalabilitas Virtual SAN patut dipertimbangkan. Berdasarkan hasil pengamatan dan analisis yang telah dilakukan, maka dapat diambil beberapa kesimpulan bahwa kinerja yang didapatkan dari monitoring jaringan rumah dengan memanfaatkan teknologi storage virtual, baik lokal maupun virtual SAN, masing-masing memiliki keunggulan dan kelebihannya tersendiri. Pada analisis performa dilihat dari Disk Virtual Machine, Home Multimedia Server yang disimpan di dalam VSAN , performa VSAN tidak terlalu berbeda jauh dengan virtual machine yang disimpan di dalam local storage, hanya pada besarnya latency pada VSAN, dikarenakan memiliki jalur tersendiri dan diakses oleh beberapa disk dalam suatu cluster. Performa dilihat dari statistik fisik disk / device dan Statistik Network, performa virtual home multimedia server yang diakses dari virtualSAN memang lebih kompleks dalam pembangunannya tetapi kinerja dari tiap aktivitasnya lebih stabil dan reliable dibandingkan dengan lokal storage, karena aktivitas pada vSAN dipecah pada berbagai sumber daya yang saling terkoneksi, sehingga beban dari proses yang berlangsung dapat ditanggung bersama, sedangkan pada lokal storage hanya Single Disk.
18
6. Daftar Pustaka
[1] Hogan Cormac and Epping Duncan, "Essential Virtual SAN Administrator’s Guide to VMware® Virtual SAN", VMWare Press, 2015.
[2] Rouse Margaret. (2011). Definition Virtual Storage Area Network (VSAN) (Online). Tersedia : http://searchstorage.techtarget.com/definition/virtual-storage-area-network.
[3] Sotirchos Stavros, Koziris Nectarious, and Papakostantinou George, “A
