Opsi benchmark dibedakan antara halaman peta dengan halaman indeks. Benchmark pada halaman peta hanya dilakukan sebanyak empat kali permintaan karena loading halaman ini cukup lama, sedangkan benchmark pada halaman indeks dilakukan selama 60 detik.
Benchmark dilakukan sebanyak tiga kali
ulangan pada tiap tingkat konkurensi, kemudian diambil rataannya. Di antara tiap ulangan, diberikan jeda 30 detik agar jumlah proses anak server PostgreSQL dan Apache kembali normal. Server tidak di-restart supaya cache aplikasi web tetap ada. Jika cache hilang, kinerja server akan menurun dan mempengaruhi hasil
benchmark. Berikut adalah contoh skrip shell
untuk mengotomatisasi prosedur benchmark seperti di atas. #!/bin/bash MAP="http://localhost/scibun/map.php" IDX="http://localhost/scibun/index.php" for c in 4 8 16 32 64 128 256 512; do echo "konkurensi = $c" for i in 1 2 3; do echo " ulangan ke-$i"
siege -b -c $c $MAP -r 4 2>>map.txt sleep 30
siege -b -c $c $IDX -t 60s 2>>idx.txt sleep 30
done done
HASIL DAN PEMBAHASAN Lingkungan Pengujian
Spesifikasi Server
Server untuk aplikasi web GIS memiliki prosesor dengan arsitektur 64-bit (x86-64). Jumlah RAM pada server ini adalah 2 GB.
Scale-up perlu dilakukan pada server untuk
memanfaatkan jumlah RAM ini secara optimal. Berikut adalah spesifikasi server ini.
Name: Extron NetSystem E400
CPU: Intel Xeon E5606 Quad Core 2.13 GHz RAM: UDIMM DDR3 2 GB - 1333 ECC
Harddisk: SATA 500 GB, 7200 RPM Network: 2x Gigabit Ethernet NIC
Kecepatan tulis dan baca harddisk pada server adalah 88 MB/s dan 107 MB/s. Metode pengukuran kecepatan harddisk dilakukan menggunakan program 'dd' dengan perintah di bawah ini.
# dd if=/dev/zero of=bigfile bs=8k \ count=500000 && sync
# dd if=bigfile of=/dev/null bs=8k
Nilai count didapat dari jumlah total RAM
dikalikan dua, kemudian dibagi dengan bs (blocksize) sebesar 8 kB. Tujuan dari besar file
dua kali dari jumlah RAM adalah untuk menghindari disk caching ke RAM.
S
istem Operasi
Sistem operasi yang dipilih untuk server ini adalah Debian GNU/Linux 6.0, kernel 2.6.32-5-amd64. Debian merupakan distribusi GNU/Linux yang banyak digunakan sebagai server web. Menurut data survei bulan Juni 2011 dari W3Techs, 9.3% situs web tersibuk di dunia memakai Debian.
Perangkat lunak server memakai distribusi 64-bit. Keuntungan arsitektur 64-bit dari segi kinerja adalah kecepatan server akan meningkat. Kinerja server Apache meningkat 39.2% dengan menggunakan perangkat lunak 64-bit (Tonkikh 2006).
Server hanya diinstal perangkat lunak yang dibutuhkan. Semua paket aplikasi diunduh dari repositori resmi Debian dengan pilihan distribusi versi stable. Aplikasi server yang dipakai pada server ini antara lain:
• PostgreSQL 8.4.7 • PostGIS 1.5.1 • Apache 2.2.16 • PHP 5.3.3 • MapServer 5.6.5 • TileCache 2.03 Waktu E ksekusi PHP
Nilai waktu eksekusi maksimum skrip PHP
default adalah 30 detik. Karena permintaan data
spasial yang berukuran besar, maka waktu 30 detik ini terkadang tidak cukup, sehingga banyak permintaan yang terhenti di tengah jalan dan mengakibatkan kegagalan akses. Untuk mengatasinya, opsi waktu eksekusi maksimum ditambah menjadi 60 detik. Berikut adalah perintah untuk mengubah opsi ini.
# editor /etc/php5/apache2/php.ini max_execution_time = 60
Konsumsi RAM
Konsumsi RAM aplikasi server diukur dengan menggunakan program 'htop', yaitu dengan mencatat nilai tertinggi pada kolom RES (resident memory) untuk setiap proses aplikasi server Apache dan PostgreSQL. Konsumsi RAM server saat idle adalah 54 MB, sedangkan konsumsi RAM untuk satu proses aplikasi server setelah melayani permintaan untuk halaman peta dan indeks pada tingkat konkurensi 16 dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Konsumsi RAM per proses
Halaman PostgreSQL Apache
Peta 50 MB 90 MB
Indeks 6 MB 16 MB
Kinerja Awal
Kinerja awal server secara keseluruhan dapat dilihat pada Tabel 2. Server hanya mampu melayani permintaan halaman peta dengan baik sampai tingkat konkurensi 16. Kinerja server menurun drastis pada tingkat konkurensi 32. Adapun untuk halaman indeks, server masih mampu melayani permintaan untuk tingkat konkurensi yang lebih tinggi lagi.
Tabel 2. Kinerja server awal
Konkurensi Peta Indeks
trx/s gagal trx/s gagal 4 0.31 0% 78.81 0% 8 0.31 0% 80.48 0% 16 0.31 0% 80.12 0% 32 0.05 8% 79.67 0% PostgreSQL
Konfigurasi server PostgreSQL terletak pada /etc/postgresql/8.4/main/postgresql.conf. Penjelasan dari PostgreSQL Global Develop-ment Group (2009) mengenai opsi-opsi yang akan dikonfigurasi adalah sebagai berikut: • shared_buffers: Opsi ini mengatur jumlah
RAM yang dialokasikan sebagai shared
buffer. Nilai yang disarankan adalah 25%
dari jumlah RAM yang tersedia. Nilai awalnya adalah 24 MB.
• effective_cache_size: Opsi ini menunjuk-kan ukuran cache yang tersedia bagi query
planner. Jika cache mencukupi, maka akan
digunakan index scan daripada sequential
scan biasa. Nilai awalnya adalah 128 MB.
• max_connections: Opsi ini mengatur jumlah koneksi maksimum yang dapat dilayani oleh server dalam satu waktu. Opsi ini digunakan untuk meminimalkan disk swapping. Nilai awalnya adalah 100.
• work_mem: Opsi ini mengatur jumlah RAM yang dialokasikan untuk operasi sorting internal. Nilai awalnya adalah 1 MB.
Scale-up
shared_buffers = 256MB effective_cache_size = 768MB max_connections = 32
Konfigurasi PostgreSQL perlu dilakukan
scale-up untuk memanfaatkan RAM pada server
secara optimal. Alokasi RAM server dapat dilihat pada Gambar 2. Jumlah RAM yang dialokasikan untuk PostgreSQL dan sistem operasi adalah 1024 MB. Nilai shared_buffers adalah 25%-nya, yaitu 256 MB. Nilai effective_cache_size adalah 75%-nya, yaitu 768 MB (Smith 2010). Nilai max_connections didapat dari jumlah alokasi RAM untuk PostgreSQL dibagi dengan rataan konsumsi RAM per proses PostgreSQL (Temme 2007). Jika tidak terjadi swapping, maka nilai ini dapat dinaikkan lagi.
koneksimax= alokasi RAM
konsumsi RAM per proses
Dari rumus di atas, didapat nilai max_connections: 768 MB / ((50+6)/2) MB = 768 / 28 ≈ 27. Setelah dilakukan benchmark, ternyata masih ada RAM yang tersisa, sehingga nilai max_connections dapat dinaikkan lagi. Pada saat max_connections 32, penggunaan RAM sudah optimal tanpa terjadi swapping.
Hasil konfigurasi ini dapat dilihat pada Tabel 3 dan Gambar 3. Kinerja server secara umum sama seperti kondisi awal. Akan tetapi, server sekarang mampu melayani permintaan halaman peta dengan baik sampai tingkat konkurensi 256. Artinya, konfigurasi scale-up ini telah berhasil memperbaiki kemampuan server dalam melayani permintaan pada konkurensi yang lebih tinggi.
Tabel 3. Kinerja server setelah scale-up PostgreSQL
Konkurensi Peta Indeks
trx/s gagal trx/s gagal 4 0.31 0% 78.88 0% 8 0.31 0% 80.61 0% 16 0.31 0% 80.07 0% 32 0.62 0% 79.83 0% 64 1.21 0% 79.28 0% 128 2.21 0% 73.45 0% 256 4.17 0% 70.42 0% 512 6.82 10% 71.78 16%
Koneksi Maksimum max_connections = 100
Penambahan jumlah koneksi belum tentu meningkatkan kinerja server. Kinerja server justru turun menjadi 0.05 transaction/second pada tingkat konkurensi 32. Jumlah koneksi yang melebihi kapasitas RAM ini akan menyebabkan swapping berlebihan. Akibatnya, server menjadi sangat lambat, karena prosesor harus berulang kali mengambil data dari swap
disk.
Jadi, jumlah koneksi perlu dibatasi agar server tetap berjalan optimal. Jika permintaan melebihi jumlah koneksi, maka kelebihan permintaan tersebut langsung ditolak, sehingga tidak mengganggu jalannya permintaan lain yang sedang diproses.
Memori Kerja work_mem = 8MB
Peningkatan memori kerja dari 1 MB menjadi 8 MB tidak meningkatkan kinerja server. Hal ini disebabkan query data geografis ke server PostgreSQL tidak terdapat operasi
sorting yang kompleks. Apache
Konfigurasi utama server web Apache terletak pada /etc/apache2/apache2.conf. Penjelasan dari Apache Software Foundation (2008) mengenai opsi-opsi yang akan dikonfigurasi adalah sebagai berikut:
• MaxClients: Opsi ini mengatur jumlah koneksi maksimum yang dapat diproses
secara konkuren. Nilai ini juga menunjukkan jumlah proses anak maksimum yang dapat dibuat untuk melayani permintaan. Nilai awalnya adalah 100.
• KeepAliveTimeout: Opsi ini mengatur berapa detik server akan menunggu untuk melayani permintaan selanjutnya dari koneksi yang sama, sebelum koneksi tersebut diputus. Nilai awalnya adalah 15.
• DirectoryIndex: Opsi ini berisi urutan daftar berkas yang akan ditampilkan jika klien mengakses sebuah direktori. Urutan awalnya adalah: index.html, index.cgi, index.pl, index.php, index.xhtml, dan index.htm.
Scale-up
MaxClients 64
Jumlah RAM yang dialokasikan untuk server Apache adalah 1024 MB. Satu proses Apache memerlukan jumlah RAM sebesar 16 MB untuk melayani halaman indeks. Jumlah klien maksimum ini didapat dari alokasi RAM untuk Apache dibagi dengan dengan konsumsi RAM per proses Apache (Temme 2007). Hasil perhitungan untuk jumlah klien maksimum adalah sebagai berikut: 1024 MB / 16 MB = 64.
Hasil scale-up dapat dilihat pada Tabel 4. Kinerja server meningkat secara signifikan pada tingkat konkurensi di atas 64. Kinerja halaman peta dan indeks masing-masing meningkat 5% dan 10%.
Tabel 4. Kinerja server setelah scale-up Apache
Konkurensi Peta Indeks
trx/s gagal trx/s gagal 64 1.21 0% 78.48 0% 128 2.35 0% 78.93 0% 256 4.50 0% 78.85 1% 512 6.93 18% 78.77 16% Keep Alive KeepAliveTimeout 2
Penurunan waktu KeepAliveTimeout hanya sedikit meningkatkan kinerja server. Hasilnya dapat dilihat pada Tabel 5. Kinerja halaman peta dan indeks masing-masing meningkat 2% dan 0.3% pada tingkat konkurensi 64 ke atas.
Hal ini dikarenakan benchmark server hanya dilakukan di localhost saja, sehingga efek jaringan tidak terlihat. KeepAlive sangat berguna bagi halaman yang memiliki banyak objek berukuran kecil dan bagi klien yang memiliki koneksi internet yang lambat.
Gambar 3. Kinerja server sebelum dan setelah
scale-up PostgreSQL untuk halaman peta.
4 8 16 32 64 128 256 512 0 1 2 3 4 5 6 7 8 sebelum sesudah konkurensi tr x / se c
Tabel 5. Kinerja server setelah menurunkan KeepAliveTimeout Apache
Konkurensi Peta Indeks
trx/s gagal trx/s gagal 64 1.21 0% 79.00 0% 128 2.37 0% 79.13 0% 256 4.51 0% 78.96 1% 512 7.42 14% 78.78 9% Directory Index # editor /etc/apache2/mod-enabled/dir.conf DirectoryIndex index.php index.html
Konfigurasi ini hanya berlaku untuk halaman indeks. Biasanya klien mengakses halaman hanya dengan menuliskan nama direktori saja, misalnya http://localhost/scibun/. Server kemudian melihat opsi ini untuk mencari berkas indeks yang akan ditampilkan. Karena nama berkas halaman indeks Scibun adalah 'index.php', maka server akan redirect menuju http://localhost/scibun/index.php.
Hasil konfigurasi ini meningkatkan kinerja halaman indeks yang diakses tidak secara langsung sebesar 0.4% pada tingkat konkurensi 128.
Mematikan Modul AutoIndex dan CGI # a2dismod autoindex cgi
Modul Apache yang tidak digunakan sebaiknya dimatikan, karena modul ini akan menambah konsumsi RAM per proses Apache. Selain itu, modul AutoIndex juga dapat menjadi celah keamanan bagi server. Jika modul ini aktif, klien dapat menjelajahi isi direktori server dengan leluasa.
Hasil konfigurasi ini dapat dilihat pada Tabel 6. Kinerja halaman peta dan indeks masing-masing meningkat 5% dan 0.2% pada tingkat konkurensi 64 ke atas.
Tabel 6. Kinerja server setelah mematikan modul AutoIndex dan CGI Apache
Konkurensi Peta Indeks
trx/s gagal trx/s gagal 64 1.21 0% 79.42 0% 128 2.36 0% 79.19 0% 256 4.50 1% 79.22 1% 512 8.83 14% 78.57 9% Hasil Keseluruhan
Kinerja server Apache secara keseluruhan
meningkat setelah dilakukan beberapa konfigurasi di atas. Perbandingan kinerja server sebelum dan sesudah konfigurasi Apache untuk halaman peta dan indeks dapat dilihat masing-masing pada Gambar 4 dan 5. Kinerja server untuk halaman indeks juga menjadi lebih stabil pada tingkat konkurensi di atas 64.
PHP
Konfigurasi PHP secara umum dilakukan dengan cara mengubah kode sumber PHP Scibun. Pengubahan ini diusahakan seminimal mungkin tanpa mengubah fungsi aplikasi web. Selain itu juga ditambahkan modul caching pada PHP untuk meningkatkan kinerja server.
Gambar 4. Kinerja server setelah konfigurasi Apache untuk halaman peta.
4 8 16 32 64 128 256 512 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 sebelum sesudah konkurensi tr x / se c
Gambar 5. Kinerja server setelah konfigurasi Apache untuk halaman indeks.
4 8 16 32 64 128 256 512 64 66 68 70 72 74 76 78 80 82 sebelum sesudah konkurensi tr x / se c
Perbaiki Pesan Peringatan
Setelah melihat log kesalahan Apache, ternyata Scibun banyak menimbulkan pesan peringatan. Hal ini disebabkan oleh penulisan kode PHP yang kurang cermat. Selain memperlambat kinerja server, berkas log kesalahan juga akan memenuhi harddisk jika server banyak diakses.
Cara mengatasinya adalah dengan memperbaiki kode PHP yang bermasalah. Namun karena keterbatasan waktu, diambil jalan pintas yaitu mengatur supaya PHP tidak melaporkan pesan peringatan. Potongan kode di bawah ini perlu ditambahkan pada bagian paling atas kode sumber PHP supaya hanya pesan kesalahan yang akan dilaporkan.
<?php
error_reporting(E_ERROR); ?>
Hasil perbaikan ini dapat dilihat pada Tabel 7. Kinerja halaman peta dan indeks masing-masing meningkat 1.6% dan 0.3% pada tingkat konkurensi 64 ke atas. Tapi perlu diingat bahwa solusi di atas adalah solusi sementara. Solusi yang ideal adalah dengan memperbaiki semua pesan peringatan sehingga kinerja dan keamanan aplikasi web meningkat.
Tabel 7. Kinerja server setelah memperbaiki pesan peringatan PHP
Konkurensi Peta Indeks
trx/s gagal trx/s gagal
64 1.21 0% 79.56 0%
128 2.36 0% 79.45 0%
256 4.51 0% 79.50 1%
512 9.38 16% 78.72 9%
Perbaiki Include Path
Setelah menelusuri system call Apache pada halaman indeks, ternyata ada satu include path yang kurang tepat. Akibatnya PHP akan mencari berkas yang akan disertakan tersebut pada setiap include path. Hal ini tentunya membuang waktu prosesor tanpa guna. Untuk mengatasinya, include path perlu diperbaiki sesuai dengan path berkas yang akan disertakan.
Hasil perbaikan ini dapat dilihat pada Tabel 8. Kinerja halaman indeks meningkat 0.3% pada tingkat konkurensi 64 ke atas, sedangkan untuk halaman peta tidak ditemukan include
path yang bermasalah.
Tabel 8. Kinerja server setelah memperbaiki
include path PHP Konkurensi Indeks trx/s gagal 64 79.74 0% 128 79.78 0% 256 79.69 1% 512 78.85 8% Op code Cache
PHP adalah interpreted language. Skrip PHP dikompilasi menjadi opcode untuk kemudian dijalankan oleh interpreter PHP. Hasil kompilasi ini perlu disimpan ke dalam suatu cache, sehingga server tidak perlu melakukan kompilasi ulang setiap kali halaman web diakses.
Salah satu implementasi opcode cache untuk PHP adalah APC (Alternative PHP Cache). APC akan menyimpan opcode hasil kompilasi ke dalam shared memory secara otomatis. Kinerja aplikasi web PHP semakin meningkat karena opcode disimpan di dalam RAM.
Pengaruh opcode cache pada Scibun dapat dilihat pada Tabel 9. Kinerja halaman peta dan indeks meningkat masing-masing 2% dan 76% pada tingkat konkurensi 64 sampai 256. Kinerja halaman peta hanya meningkat sedikit karena waktu prosesor lebih banyak digunakan untuk menggambar peta.
Tabel 9. Kinerja server setelah instalasi APC
Konkurensi Peta Indeks
trx/s gagal trx/s gagal 4 0.31 0% 146.36 0% 8 0.31 0% 154.08 0% 16 0.31 0% 153.56 0% 32 0.62 0% 152.74 0% 64 1.22 0% 138.29 0% 128 2.40 0% 141.99 0% 256 4.64 0% 141.33 1% 512 8.40 15% 141.82 5% Data Cache
APC juga dapat digunakan sebagai data
cache. Tujuannya adalah untuk mengurangi
koneksi ke database. Data langsung diambil dari cache, sehingga kinerja server meningkat. Ekstensi PHP 'XDebug' dapat digunakan untuk mengidentifikasi bagian kode yang menjadi
kode PHP untuk mengambil daftar provinsi dari
database yang telah ditambahkan dengan fungsi
APC.
public function getProvinsiList() { $result = apc_fetch('provinsi_list'); if ($result === FALSE) {
$sql = 'SELECT * FROM provinsi'; $result = $this->db->getAll($sql); apc_store('provinsi_list', $result); }
return $result; }
Alamat URL (Uniform Resource Locator) gambar peta yang dihasilkan oleh PHP MapScript juga dapat disimpan dalam cache. Akan tetapi, hanya tampilan peta awal yang memungkinkan, karena tampilan peta selanjutnya selalu berubah seiring dengan masuknya query dari klien. Jadi teknik caching peta ini hanya berlaku untuk gambar peta awal, tidak untuk keseluruhan halaman peta. Berikut adalah contoh potongan kode PHP untuk menggambar peta. if ($this->gbShowQueryResults) { $img = $this->map->drawQuery(); $url = $img->saveWebImage(); } else { $url = apc_fetch('initial_map_url'); if ($url === FALSE or !file_exists($WEBROOT.$url)) { $img = $this->map->draw(); $url = $img->saveWebImage(); apc_store('initial_map_url', $url); } }
Hasil implementasi data cache ini dapat dilihat pada Tabel 10. Kinerja rata-rata halaman peta meningkat tajam sebesar 128 kali lipat. Akan tetapi peningkatan kinerja ini hanya berlaku untuk halaman peta awal saja, yaitu peta administrasi. Teknik caching peta lainnya perlu dicari untuk mengatasi kekurangan tersebut.
Tabel 10. Kinerja server setelah implementasi
data cache Konkurensi Peta trx/s gagal 4 80.00 0% 8 80.00 0% 16 81.01 0% 32 81.53 0% 64 81.53 0% 128 81.01 0% 256 75.52 0% 512 72.97 5%
Hindari Include Once
Pernyataan include_once dan require_once akan memeriksa dulu apakah berkas sudah pernah disertakan sebelumnya atau tidak. Pernyataan ini sebaiknya diganti dengan pernyataan include biasa. Ekstensi PHP 'inclued' dapat digunakan untuk menelusuri hierarki include aplikasi web PHP.
Hasil penggantian include_once menjadi include dapat dilihat pada Tabel 11. Kinerja halaman peta dan indeks meningkat masing-masing 0.3% dan 0.9%.
Tabel 11. Kinerja server setelah penggantian include_once
Konkurensi Peta Indeks
trx/s gagal trx/s gagal 4 80.00 0% 147.77 0% 8 80.00 0% 154.57 0% 16 81.01 0% 154.43 0% 32 81.53 0% 153.96 0% 64 81.79 0% 139.76 0% 128 80.88 0% 140.70 0% 256 76.82 0% 143.61 1% 512 73.48 4% 145.31 5%
Data Cache Parametrik
Fungsi untuk mengambil data dari database kebanyakan memakai parameter untuk memilih data yang diinginkan. Parameter tersebut dipakai dalam klausa WHERE pada query. Hasil dari fungsi ini dapat disimpan dalam
cache dengan teknik data cache parametrik.
Berikut contoh fungsi PHP untuk mengambil daftar kabupaten dari database berdasarkan parameter provinsi. Nama parameter ditambahkan pada nama cache APC untuk membedakannya dari cache yang berjenis sama tetapi dengan parameter yang berbeda.
public function getKabupatenList($idprov) { $result = apc_fetch('kab_list'.$idprov); if ($result === FALSE) {
$sql = 'SELECT * FROM kabupaten '. 'WHERE idprov = '.$idprov; $result = $this->db->getAll($sql); apc_store('kab_list'.$idprov, $result); }
return $result; }
Hasil implementasi data cache parametrik ini dapat dilihat pada Tabel 12. Kinerja halaman peta meningkat 41%. Persentase kegagalan server juga menurun dari 5% menjadi 1% pada tingkat konkurensi 512.
Tabel 12. Kinerja server setelah implementasi
data cache parametrik
Konkurensi Peta trx/s gagal 4 114.29 0% 8 114.29 0% 16 116.36 0% 32 117.43 0% 64 116.89 0% 128 116.89 0% 256 106.56 0% 512 95.87 1% Hasil Keseluruhan
APC sangat bermanfaat untuk meningkatkan kinerja server pada aplikasi web PHP. Pemakaian APC sebagai opcode dan data cache dapat meningkatkan kinerja aplikasi web PHP dari dua sampai 100 kali lipat atau lebih. Perbandingan kinerja server sebelum dan sesudah konfigurasi PHP untuk halaman peta dan indeks dapat dilihat masing-masing pada Gambar 6 dan 7.
MapServer
Prosedur benchmark MapServer berbeda dari prosedur sebelumnya. Benchmark MapServer menggunakan program 'shp2img' untuk menguji kinerja mapfile. Program ini dijalankan dalam mode debug sebanyak lima kali ulangan. Berikut adalah contoh penggunaan program ini serta keluarannya.
$ shp2img -m administrasi.map \ -map_debug 3 -c 5 -o out.png We will draw 5 times...
msDrawMap(): Layer 0 (provinsi), 4.858s msDrawMap(): Layer 1 (kabupaten), 0.558s msDrawMap(): Layer 2 (jalan), 5.106s msDrawMap(): Drawing Label Cache, 0.000s msDrawMap() total time: 10.524s
msSaveImage() total time: 0.056s ...
Opsi-opsi mapfile yang akan dikonfigurasi dijelaskan pada daftar berikut ini (MapServer Team 2011).
• PROCESSING "CLOSE_CONNECTION=DEFER": Jika opsi ini aktif, maka koneksi database PostgreSQL akan tetap terbuka dan dapat dipakai ulang oleh layer MapServer selanjutnya.
• PROJECTION: Opsi ini mengatur jenis proyeksi untuk objek peta dan layer. Proyeksi dapat ditentukan dengan kata kunci PROJ.4 atau melalui kode EPSG.
• MAXSCALEDENOM: Jika penyebut skala peta melebihi nilai opsi ini, maka layer tidak akan digambar. Opsi ini dapat digunakan di dalam objek layer dan class.
Koneksi Database
Data geografis mapfile pada tiap layer diambil dari database yang sama. Opsi PROCESSING "CLOSE_CONNECTION=DEFER" harus diaktifkan supaya koneksi database tidak langsung ditutup jika MapServer telah selesai menggambar satu layer. Koneksi ini dapat dimanfaatkan ulang, sehingga layer selanjutnya tidak perlu membuat koneksi baru ke database yang sama. Berikut adalah contoh penulisan opsi ini pada mapfile.
Gambar 7. Kinerja server setelah konfigurasi PHP untuk halaman indeks.
4 8 16 32 64 128 256 512 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 sebelum sesudah konkurensi tr x / se c
Gambar 6. Kinerja server setelah konfigurasi PHP untuk halaman peta.
4 8 16 32 64 128 256 512 0 20 40 60 80 100 120 140 sebelum sesudah konkurensi tr x / se c
LAYER ...
CONNECTIONTYPE POSTGIS DATA "the_geom FROM provinsi" PROCESSING "CLOSE_CONNECTION=DEFER" ...
END
Penggunaan opsi ini mengurangi waktu yang diperlukan oleh MapServer untuk menggambar peta sebesar 0.8%, dari 10.54 detik menjadi 10.45 detik.
Proyeksi
Penulisan objek proyeksi dapat dilakukan dengan dua cara: kata kunci PROJ.4 dan kode EPSG. Walaupun lebih ringkas, cara kedua harus melihat berkas referensi dahulu untuk mengambil kata kunci PROJ.4 yang bersesuaian dengan kode EPSG. Jadi, kedua proyeksi tersebut pada dasarnya sama. Berikut adalah contoh dua cara penulisan objek proyeksi. PROJECTION "proj=longlat" "ellps=WGS84" "datum=WGS84" "no_defs" END PROJECTION "init=epsg:4326" END
Penulisan objek proyeksi dengan kode EPSG menambah waktu yang dibutuhkan oleh MapServer untuk menggambar peta sebesar 0.1%, dari 10.45 detik menjadi 10.47 detik. Jadi, penulisan objek proyeksi sebaiknya langsung memakai kata kunci PROJ.4.
Level of Detail (LOD)
Opsi MAXSCALEDENOM digunakan untuk mengimplementasikan LOD pada mapfile. Selain meningkatkan kinerja, LOD juga berfungsi untuk mengurangi kerumitan pada tampilan peta. Berikut adalah contoh penulisan opsi ini pada mapfile. Opsi ini dapat digunakan untuk objek layer maupun class.
LAYER
NAME 'Jalan' ...
CLASS
NAME 'Jalan Arteri' ...
MAXSCALEDENOM 1000000 END
CLASS
NAME 'Jalan Kolektor' ...
MAXSCALEDENOM 250000 END
END
Contoh implementasi LOD dapat dilihat pada Gambar 8 dan 9. Perinciannya adalah sebagai berikut: layer 'provinsi' akan selalu digambar, layer 'kabupaten' akan digambar jika skala peta melebihi 1:4 000 000, sedangkan
layer 'jalan' akan digambar jika skala peta
melebihi 1:1 000 000.
Implementasi LOD mengurangi waktu yang diperlukan oleh MapServer untuk menggambar peta awal sebesar 54%, dari 10.45 detik menjadi 4.86 detik.
Indeks GiST
GiST (Generalized Search Tree) menyedia- kan indeks spasial untuk kolom geometris pada PostGIS. Indeks GiST bermanfaat untuk mempercepat pencarian data spasial. Berikut adalah contoh perintah SQL untuk membuat indeks GiST pada sebuah kolom geometris di tabel 'jalan' (PostGIS Team 2010).
# CREATE INDEX jalan_the_geom ON jalan USING GIST (the_geom);
# VACUUM ANALYZE jalan;
Benchmark pada mapfile dilakukan pada extent peta tertentu. Hal ini dilakukan agar
pengaruh indeks GiST terlihat. Jika seluruh peta yang digambar, maka indeks tidak akan dipakai. Berikut adalah perintah yang dipakai untuk menggambar peta pada extent tertentu saja. Hasil gambar peta dengan extent ini dapat dilihat pada Gambar 10.
$ shp2img -m administrasi.map \ -map_debug 3 -c 5 -o out.png \
-e 105.32259 -1.73887 105.66626 -1.56686 Gambar 8. Peta sebelum implementasi LOD.
Hasil pemakaian indeks GiST ini mengurangi waktu yang diperlukan oleh MapServer untuk menggambar peta sebesar 23%, dari 0.49 detik menjadi 0.38 detik.
Hasil Keseluruhan
Implementasi LOD mampu mengurangi waktu yang dibutuhkan MapServer untuk menggambar peta lebih dari 50%. Perbandingan kecepatan MapServer sebelum dan sesudah konfigurasi ditunjukkan pada Gambar 11.
Waktu loading halaman peta awal (tanpa menggunakan cache peta) berkurang dari 10 detik lebih menjadi 6 detik. Penggunaan indeks GiST juga mempercepat loading halaman peta saat di-zoom pada extent tertentu. Konfigurasi LOD dan indeks GiST ini sangat penting dalam meningkatkan kinerja MapServer.
TileCache
Pada pembahasan sebelumnya, metode
caching peta dengan APC masih memiliki
kekurangan yang mendasar, yaitu tidak semua peta dapat dibuat cache-nya. TileCache adalah alternatif caching peta yang akan digunakan untuk mengatasi kekurangan tersebut.
Implementasi
Implementasi TileCache memerlukan arsitektur web GIS yang baru. Arsitektur lama dengan PHP MapScript sudah sulit untuk ditingkatkan lagi kinerjanya. Arsitektur baru ini semuanya mengimplementasikan standar OGC, yaitu server WMS MapServer, server WMS-C TileCache, dan klien WMS OpenLayers. Arsitektur web GIS ditunjukkan pada Gambar 12. Garis putus-putus menunjukkan arsitektur TileCache yang baru.
Server TileCache menggunakan modul CGI Apache. Program CGI MapServer juga perlu diinstal untuk menyediakan server WMS.
Mapfile juga harus ditambahkan dukungan
untuk WMS. Selain itu ruang harddisk untuk menyimpan tile peta juga perlu dipersiapkan. Cara Kerja
Jika TileCache sudah berjalan, maka semua
tile peta yang pernah diminta oleh klien akan
dibuat cache-nya. Permintaan dari klien selanjutnya akan diambil dari cache tile peta. Jika tile peta yang dimaksud tidak ada dalam
cache, maka TileCache akan meminta tile peta
ke server WMS, dan kemudian hasilnya disimpan ke dalam cache.
Seeding dan Pemrosesan Citra
Cache tile peta dapat dibangkitkan secara
otomatis dengan program 'tilecache_seed'. Arsitektur TileCache pada Gambar 12 menggunakan metode ini. TileCache tidak perlu meminta tile peta ke server WMS, karena tile peta sampai level zoom tertentu sudah ada semua di dalam cache.
Tile peta di dalam cache yang dihasilkan
oleh proses seeding dapat diproses lebih lanjut. Program 'optipng' akan digunakan untuk mengoptimalkan ukuran citra PNG. Sebanyak 9101 tile peta hasil seeding berkurang ukuran totalnya sebesar 53%, yaitu dari 13.4 MB menjadi 6.3 MB dengan program ini. Ukuran
tile peta yang lebih kecil ini bermanfaat bagi
klien dengan koneksi yang lambat.
Berikut adalah contoh perintah untuk
seeding dan optimisasi citra PNG.
Gambar 10. Peta pada extent tertentu.
Gambar 12. Perbandingan arsitektur web GIS.
Gambar 11. Perbandingan kecepatan MapServer setelah konfigurasi.
Sebelum Sesudah 0 2 4 6 8 10 12 w a k tu ( d e tik )
# tilecache_seed \ "http://localhost/cgi/tilecache.cgi?" \ administrasi 0 9 \ "95.0111,-12.267,141.007,6.0777" # cd /var/www/tilecache/ # chown -R www-data:www-data *
# find -name "*png" | nice xargs optipng -q Metode Benchmark
Benchmark TileCache dilakukan dengan dua
cara. Cara pertama: memakai ekstensi 'Firebug' untuk Firefox. Metrik yang dibandingkan adalah waktu loading halaman peta pada OpenLayers. Program siege tidak dapat dipakai karena OpenLayers menggunakan Ajax untuk meminta tile peta dari server, sehingga output program siege menjadi tidak valid.
Cara kedua: program siege akan dipakai dalam benchmark untuk satu permintaan tile peta langsung ke server WMS MapServer dan TileCache. Metrik yang dibandingkan adalah nilai transaction per second.
Berikut adalah alamat WMS untuk tile peta tersebut. Alamat pertama akan meminta gambar peta dari server WMS MapServer. Alamat kedua akan meminta tile peta dari TileCache. Kedua alamat tersebut memiliki parameter yang sama, sehingga tile yang dihasilkan adalah sama. Skala tile peta ini adalah 1:28 000 000.
Tile peta yang digunakan sebagai objek benchmark kedua ditunjukkan pada Gambar 13.
http://localhost/cgi-bin/administrasi ?LAYERS=provinsi,kabupaten,jalan &FORMAT=image/png &SERVICE=WMS &VERSION=1.1.1 &REQUEST=GetMap &STYLES= &SRS=EPSG:4326 &BBOX=112.5,22.5,135,0 &WIDTH=256 &HEIGHT=256 http://localhost/cgi-bin/tilecache.cgi ?LAYERS=administrasi &FORMAT=image/png &SERVICE=WMS &VERSION=1.1.1 &REQUEST=GetMap &STYLES= &SRS=EPSG:4326 &BBOX=112.5,22.5,135,0 &WIDTH=256 &HEIGHT=256
Konfigurasi server TileCache terletak pada /etc/tilecache.cfg. Konfigurasi untuk layer 'administrasi' di atas adalah sebagai berikut. [cache] type=Disk base=/var/www/tmp/tilecache [administrasi] type=WMSLayer url=http://localhost/cgi-bin/administrasi? layers=provinsi,kabupaten,jalan Konfigurasi OpenLayers
Konfigurasi OpenLayers yang digunakan dalam benchmark pertama yaitu:
• ukuran viewport: 1000 × 500 piksel • ukuran tile: 256 × 256 piksel • buffer: 0
Hasil Benchmark
Waktu yang diperlukan OpenLayers untuk menampilkan peta dari server WMS MapServer dan TileCache masing-masing adalah 5.04 detik dan 0.66 detik. TileCache mengurangi waktu
loading peta sebesar 87%.
Perbandingan kinerja TileCache dengan server WMS MapServer dalam melayani permintaan satu tile peta ditunjukkan pada Tabel 13 dan Gambar 14. Kinerja TileCache unggul 100 kali lipat dari server WMS pada tingkat konkurensi di bawah 32. Kinerja TileCache sangat stabil di setiap tingkat konkurensi. Tabel 13. Perbandingan kinerja server WMS
MapServer dengan TileCache
Konkurensi WMS TileCache trx/s gagal trx/s gagal 4 0.86 0% 96.45 0% 8 0.86 0% 95.95 0% 16 0.86 0% 94.00 0% 32 1.39 25% 93.24 0% 64 6.52 13% 92.94 0% 128 13.86 6% 92.92 0% 256 24.47 3% 92.82 1% 512 20.00 18% 92.43 7%
