KINERJA KOMPUTASI AWAN PRIVAT
Indra Suryatama1, Hartanto Kusuma Wardana2, Darmawan Utomo3, Banu Wirawan Yohanes4
Fakultas Teknik Elektronika dan Komputer, Universitas Kristen Satya Wacana, Salatiga
Jl. Diponegoro 52-60 Salatiga 50711, Jawa Tengah, Indonesia
1
indra_suryatama@hotmail.com,
2hkwardana@yahoo.com,
3du88@yahoo.com,
4
bona_yo@yahoo.co.id
ABSTRAK
Komputasi awan telah digunakan oleh industri yang berbasis teknologi informasi dan komunikasi (TIK) seperti IBM, Amazon, Google, Rackspace, dan Microsoft. Tujuan dari komputasi awan adalah penyediaan sistem komputasi menggunakan teknologi virtualisasi yang on-demand sehingga perusahaan dapat lebih fleksibel dalam melayani kebutuhan pelanggan. Makalah ini menjelaskan pembangunan infrastruktur sistem komputasi awan privat. Dan dilanjutkan dengan penelitian kinerja dari komputasi awan privat ini terhadap sumber daya komputasi dan akses ke ruang penyimpanan. Pengujian dilakukan dengan melakukan operasi komputasi sehari-hari seperti konversi jenis file dari teks dokumen kepada PDF, dari MP3 kepada WAV, dari MPG menjadi AVI, beserta operasi kompresi dan dekompresi file. Percobaan dilakukan dengan mengubah jumlah instansiasi yang bervariasi dari tunggal kepada jamak. Hasil percobaan menunjukkan bahwa setiap instansiasi pada sistem komputasi awan akan berjalan secara mandiri. Berdasarkan pengujian sistem diperoleh potensi efisiensi dalam pengelolaan jaringan komputer internal, dari segi pembiayaan sumber daya dan waktu pembangunan termasuk pemeliharaan sistem. Infrastruktur komputasi awan privat ini juga menjadi permulaan dalam membangun sistem komputasi awan hibrid, gabungan dari publik dan privat.
Kata kunci: komputasi awan (cloud computing), virtualisasi, Infrastructure-as-a-Service
1. Pendahuluan
Saat ini perkembangan teknologi informasi dan komunikasi menuju kepada konsep-konsep jejaring sosial, keterbukaan dan pertukaran informasi secara luas, mobilitas, skalabilitas dan terdistribusi, kolaborasi antar berbagai disiplin ilmu. Salah satu area yang masih terus digali dalam penelitian di berbagai belahan dunia adalah sistem komputasi awan. Komputasi awan merupakan sebuah istilah umum bagi semua hal yang berkaitan dengan pengiriman layanan yang memiliki induk (hosted) melalui Internet. Definisi lain, komputasi awan merujuk kepada penggunaan dan pengaksesan sumber daya komputasi berbasis server yang jamak (multiple) melalui jaringan digital seperti Local/Wide Area Network (L/WAN) atau Internet. Pengguna komputasi awan akan dapat mengakses sumber daya server menggunakan sebuah komputer,
Gambar 1. Diagram Visual Sistem Komputasi Awan
Aplikasi dikelola dan disediakan oleh server dan data juga disimpan secara terpisah. Pengguna tidak perlu mengunduh aplikasi dari Web dan menginstal pada komputer pribadinya, tetapi semua pemrosesan dan penyimpanan akan diatur oleh server.
Layanan komputasi awan memiliki tiga karakteristik [2] yang membedakannya dari hosting
secara tradisional. Pertama, komputasi awan dijual berdasarkan permintaan (on-demand), biasanya dalam hitungan menit atau jam. Kedua, elastis dalam arti seorang pengguna dapat memilih jumlah layanan yang diinginkan pada suatu waktu tertentu. Ketiga, layanan dikelola sepenuhnya oleh penyedia layanan. Pengguna hanya membutuhkan sebuah komputer pribadi dan akses Internet. Inovasi pada teknologi virtualisasi [8,9], komputasi terdistribusi, dan perkembangan akses kepada Internet berkecepatan tinggi, serta ekonomi yang melemah telah memacu minat pada komputasi awan selama lima tahun ke depan [10].
Sistem komputasi awan dapat berbentuk privat, publik atau hibrid, gabungan publik dan privat, seperti ditunjukkan pada Gambar 2. Sistem publik menjual layanan melalui Internet, contohnya sekarang ini Amazon Web Services merupakan salah satu penyedia layanan komputasi awan publik yang terbesar. Sedangkan sebuah sistem privat adalah suatu jaringan milik sendiri atau pusat data yang menyediakan layanan berinduk kepada sejumlah orang secara terbatas dalam ruang lingkup yang kecil. Ketika sebuah penyedia layanan menggunakan sumber daya publik untuk membuat sistem privat, maka hasilnya disebut sebagai virtual private cloud. Kedua jenis komputasi awan tersebut, baik publik atau privat, bertujuan untuk menyajikan akses sumber daya komputasi dan layanan teknologi informasi (information technology, IT) yang mudah dan memiliki skalabilitas yang baik [13]. Di sisi yang lain, Intel membuat terobosan dengan membuat cepis 48 IA32 yang terdiri dari 48 prosesor dengan arsitektur 32 bit [11] untuk mewujudkan virtualisasi yang ideal. Ketika tidak digunakan, prosesor dapat dimatikan sehingga menghemat daya.
2. Konsep Layanan Komputasi Awan
Gambar 2. Tiga Macam Tipe Sistem Komputasi Awan
IaaS seperti Amazon menyediakan antarmuka pemrograman aplikasi (application programming interface, API) bagi instansiasi virtual server untuk memulai, memberhentikan, mengakses dan mengkonfigurasi virtual server dan tempat penyimpanan data (storage). Pada skala enterprise
[7], komputasi awan memampukan perusahaan untuk membayar sebanyak kapasitas sumber daya yang dibutuhkan dan membawa sumber daya melalui on-line secepat mungkin ketika diperlukan. Karena model bayar-yang-kamu-pakai (pay-what-you-get) menyerupai tarif listrik, bahan bakar, dan air yang digunakan, maka sistem komputasi awan dapat disebut utility computing.
PaaS adalah sekumpulan perangkat lunak dan alat pengembang produk yang berinduk pada infrastruktur penyedia layanan. Sedangkan pada model SaaS vendor menyediakan infrastuktur perangkat keras, produk perangkat lunak dan interaksi kepada pengguna melalui portal front
-end.
Pada penelitian ini dibangun IaaS bagi sistem komputasi awan privat menggunakan Ubuntu Enterprise Cloud (UEC) versi 1.62 dari Linux Ubuntu Server 10.04, dengan kode nama Lucid Lynx [3,4]. Infrastruktur ini menyediakan beberapa mesin virtual (VM) yang dapat diakses melalui jaringan komputasi awan. UEC difasilitasi oleh Eucalyptus, sebuah platform perangkat lunak open-source yang dilengkapi berbagai teknologi virtualisasi seperti VMware, Xen dan
Kernel-based Virtual Machine (KVM) sebagai hypervisor. Pada UEC, mesin-mesin virtual diperoleh dari Eucalyptus Machine Image (EMI) sebagai kombinasi dari virtual disk image, kernel, dan ramdisk image. Images tersebut merupakan pola/template dari instansiasi yang dibuat. Setiap instansiasi yang dijalankan mempunyai ID serta sumber daya komputasi virtual tersendiri.
UEC terdiri dari lima (5) komponen utama [3] seperti ditunjukkan pada Gambar 3, yaitu: 1. Cloud Controller (CLC)
Bagian front-end yang berhubungan dengan klien secara langsung dan bertanggung jawab terhadap semua komponen pada infrastruktur komputasi awan. CLC juga memantau semua instansiasi yang dijalankan dan memberikan informasi ketersediaan sumber daya bagi Cloud Controller Host [5].
2. Walrus Storage Controller (WS3)
Tempat penyimpanan semua EMI dan pengaturan akses Storage Controller dari VM
jaringan virtual pada instansiasi yang dijalankan. CC berkomunikasi dengan CLC pada sebuah sisi dan di sisi lain berkomunikasi dengan Node Controller.
4. Storage Controller (SC)
Lokasi penyimpanan dari jaringan yang dapat dipakai oleh setiap VM. 5. Node Controller (NC)
Server tempat menjalankan teknologi virtualisasi, dengan KVM sebagai hypervisor. NC juga mengendalikan aktifitas VMs termasuk eksekusi, inspeksi dan terminasi instansiasi VM pada UEC [8].
Gambar 3. Desain UEC
Penggunaan UEC dapat menghemat biaya dan waktu pembangunan infrastruktur karena UEC menyediakan komponen yang dapat dipakai ulang dan dikonfigurasi. Dengan sistem komputasi awan privat ini menghilangkan ketergantungan kepada jumlah karyawan IT yang besar untuk instalasi, konfigurasi, dan perawatan sistem. Karena menggunakan UEC hanya perlu menjalankan VM yang sudah lengkap dengan instalasi aplikasi di dalamnya.
Eucalyptus menyediakan antarmuka kepada pengguna dengan menyediakan kebutuhan infrastruktur seperti mesin virtual, jaringan dan media penyimpan data bagi sistem komputasi awan. Eucalyptus juga mengandung paket euca2ools yang digunakan untuk mengatur UEC baik secara internal maupun eksternal. Teknologi virtualisasi yang digunakan adalah KVM, sebagai hypervisor.
KVM, sebagai implementasi mesin virtual dari kernel sistem operasi, merupakan salah satu solusi virtualisasi bawaan Linux. Mesin virtual yang dibuat dapat memiliki perangkat keras virtual seperti kartu antarmuka jaringan, media penyimpanan data, kartu grafis adapter.
3. Metode Penelitian
Penelitian dilakukan dengan membangun sebuah sistem komputasi awan privat dan konfigurasi sistem. Kemudian dilakukan beberapa percobaan untuk menguji performa akses terhadap sumber daya komputasi dan media penyimpanan data dari sistem tersebut. Seluruh riset dilakukan pada sistem yang dibangun menggunakan UEC 1.62 pada Linux Ubuntu Server 10.04 [3,4].
Secara garis besar pembangunan sistem komputasi awan privat terdiri dari lima tahap. Pertama, adopsi teknologi virtualisasi mesin. Kedua, penghitungan aplikasi profil, memori dan penggunaan media penyimpan data, beserta persyaratan performa minimal yang diharapkan. Ketiga, konsultasi pengembangan mesin virtual. Keempat, pengembangan kebijakan akuntansi dan isi ulang yang disesuaikan dengan layanan-diri sendiri. Kelima, pembangunan infrastruktur komputasi awan privat.
sebagai CLC, WS3, CC, dan SC; sepuluh buah komputer sebagai node atau NC dan sebuah komputer sebagai Cloud Controller Host. Sistem juga dilengkapi dengan dua buah switch yang memiliki kecepatan transfer data maksimum 100 Mbps dan 1 Gbps untuk membentuk dua jaringan komputer LAN, masing-masing pada bagian front-end dan back-end.
Beberapa metode percobaan yang digunakan untuk diujikan adalah perubahan jumlah node baik ditambah atau dikurangi, penghitungan waktu yang dibutuhkan oleh instansiasi untuk berubah keadaan dari tidak aktif menjadi aktif, dan menjalankan beberapa perangkat lunak standar yang sering dipakai dalam pekerjaan sehari-hari seperti aplikasi pengolah dokuman, konversi dan kompresi file. Percobaan tersebut dilakukan dengan variasi data dan NC terhadap waktu. Kemudian hasil perubahan kecepatan akan ditabelkan dan dianalisis.
4. Hasil dan Analisa
Berdasarkan hasil pengujian, skalabilitas dan reliabilitas sistem dapat dicapai dengan penambahan/pengurangan jumlah node. Sebuah mesin virtual bertipe large atau xlarge setara dengan dua buah mesin virtual bertipe small atau medium. Jenis mesin virtual yang disediakan oleh sistem tidak akan melebihi spesifikasi dari NC yang digunakan, terlepas dari berapapun jumlah NC. Setiap instansiasi dapat berjalan secara mandiri pada NC tertentu. Ketika sejumlah NC terputus dari jaringan sistem maka instansiasi tetap berjalan pada NC tersebut, namun tidak dapat berkomunikasi dengan bagian front-end dari sistem.
Waktu rata-rata pembangkitan sebuah instansiasi mesin virtual dari keadaan pending ke
running sebesar sekitar 175 detik yang lebih cepat daripada instalasi sistem operasi beserta program aplikasi pelengkap pada sebuah komputer terdedikasi yang dapat memakan waktu sekitar 45 menit, bagi OS MS Windows XP (Tabel 1). Pada OS Linux Ubuntu 10.04 waktu rata-rata pembangkitan instansiasi lebih singkat lagi, yaitu sekitar 118 detik dibandingkan waktu instalasi pada sebuah komputer yang dapat memakan waktu sekitar 30 menit (Tabel 1).
Pending merupakan proses pembuatan instansiasi dan mengirimkan image dari WS3 kepada NC. Sedangkan running menandakan instansiasi telah berjalan dan siap untuk diakses. Artinya instansiasi sudah memiliki sumber daya komputasi secara virtual.
Tabel 1. Waktu Pembangkitan Instansiasi
Tabel 2. Waktu Pengujian Dengan Perubahan Jumlah Instansiasi
Sistem komputasi awan menekankan kepada efisiensi waktu dan pembiayaan pembangunan sistem dengan memanfaatkan teknologi virtualisasi. Setiap instansiasi memiliki seumber daya komputasi seperti prosesor, memori, media penyimpanan data, beserta kartu grafis dan jaringan yang virtual. Sebuah komputer dengan spesifikasi yang cukup tinggi dan waktu idle
yang cukup banyak akan dapat dioptimalkan penggunaanya dengan menggunakan teknologi virtualisasi sumber daya komputasi, dalam hal ini digunakan sebagai NC yang dapat melayani sejumlah instansiasi. Kinerja setiap instansiasi tidak dipengaruhi oleh jumlah instansiasi yang dijalankan secara bersamaan, karena setiap instansiasi akan berjalan secara mandiri. Diperkirakan komputasi akan semakin murah, tetapi energi listrik semakin dominan pada masa mendatang [11].
Banyaknya ketersediaan komputer dengan spesifikasi tinggi dan keadaan ekonomi yang masih lemah berpotensi mendorong popularitas sistem komputasi awan. Meskipun perkembangan sistem komputasi awan di Indonesia belum efektif (berita dari Kompas.com pada hari Jumat, 24 Juni 2011), riset terhadap sistem akan semakin dipacu agar lebih mendalam.
Ucapan Terima Kasih
Penelitian ini didukung oleh pendanaan dari Kantor Pembantu Rektor V, bidang penelitian dan pengabdian kepada masyarakat, di Universitas Kristen Satya Wacana, Salatiga.
Daftar Pustaka
[1] Barnes, dan Frederick, R.J.D, Putting a Lock on Cloud-Based Information, Information and Management Journal, 44, 4, 2010.
[2] Durke, D., Why Cloud Computing Will Never Be Free, Communication of the ACM, 53, 5, 2010.
[3] Eucalyptus, 2010, Cloud Computing Platform User Guide Version 1.6.,Eucalyptus System Inc.
[4] Hayes, B., Cloud Computing, Communication of the ACM, 51, 7, 2008.
[6] Johnson, D., Murari, K., Raju, M., Suseendran, dkk. 2010, Eucalyptus Beginner’s Guide. UEC Edition.
[7] Lucky, R.W., Cloud Computing, IEEE Spectrum, 46, 5, 2010.
[8] Lunsford, D.L., Virtualization Technologies in Information Systems Education, Journal of Information Systems Education, 20, 3, 2009.
[9] Owen, D., Securing Elasticity in the Cloud, Communication of the ACM, 53, 6, 2010. [10] O’Connell, M., 2010, New DeveloperWorks Survey Shows Dominance of Cloud
Computing and Mobile Application Development. DeveloperWorks IBM. [11] Rattner, J.,2009, Single-chip Cloud Computer, Intel – announcement. [12] Sun, 2009, Introduction to Cloud Computing Architecture, Sun Microsystems.
