Rancang Bangun Lab Komputer Virtual Berbasis Cloud
Computing Menggunakan Proxmox Pada Jaringan Terpusat
Ahmad Hamim Thohari
1), Sumarto
2), Meyti Eka Apriyani
3) 1) Jurusan Teknik In format ika, Po lite knik Negeri Bata m, Bata m 29461ema il: h a mi mt o h a r i @ro c ke t ma i l .c o m
2) Jurusan Teknik In format ika, Po lite knik Negeri Bata m, Bata m 29461 ema il: s u ma rt o . ju n io r @g ma i l. c o m
3) Jurusan Teknik In format ika, Po lite knik Negeri Bata m, Bata m 29461 ema il: meyti@polibata m.ac.id
Abstrak – Jurusan Te kn ik In formatika Po litekn ik Negeri Bata m merupa kan pendid ikan vo kasi d imana
prakt iku m mendapat bobot pembe la jaran yang leb ih tingg i bila diband ingkan dengan teori. Sa lah satu kendala yang terjadi pada pe mbela ja ran pra ktiku m ada lah penggunaan lab ko mputer masih terbatas pada sesi kuliah, sementara untuk tugas dan praktiku m mahasiswa butuh mengakses lab lebih dari sesi perkuliahan yang ada. Dengan perke mbangan tekno logi saat in i, ka mpus dapat me manfaat kan metode c loud co mputing. Lab ko mputer d iberikan sebagai layanan kepada mahasiswa secara v irtua l. Sete lah me la kukan rancang bangun dengan menggunakan Pro xmo x pada server dengan spesifikasi te rtentu, dila ku kan pengujian dengan me mberi beban pada server. Beban men ja lankan ko mpute r virtual untuk startup, me mbuka ap likasi dan co mp ile secara bersamaan . Pengu jian yang dila ku kan mendapat hasil beberapa ha l yang me mpengaruh i performa ko mputer virtua l antara la in, kecepatan akses hard disk, kapasitas RAM, kecepatan processor serta infrastruktur jaringan. Serve r yang digunakan dala m pengujian hanya ma mpu menja lan kan 15 ko mputer v irtua l dengan baik, sementara pada studi kasus terdapat 30 ko mputer setiap lab. Ma ka untuk dapat me menuhi kebutuhan tersebut, perlu menggunakan hard disk be rkec epatan tingg i seperti SAS, men ingkat kan in frastru ktur ja ringan, dan mena mbah kapasitas RAM serta upgrade processor. Sela in itu perlu imple mentasi grid co mputing untuk me mbag i ko mputer virtual pada beberapa server.
Kata Kunci : Lab Ko mputer Virtual, Pro xmo x, Cloud Computing
Abstrac t - Informatics Department of Bata m State Polytechnic is vocational education where practical gets
higher allocation than theory. One of the problems in practical learn ing is use of laboratory still limited in session, while the students need to access laboratory more than the session for doing assignment. Ca mpus can take advantage of cloud computing technology to solve this problem. Co mputer lab is given as a service to students virtually. Cloud platform that used in this research is Pro xmo x. After built Pro xmo x server some test given to the server, test based on some para meter such as startup time, opening application and run a script together on some virtual computers. Result of the test, known some aspect that affect the performance of virtual computer is hard disk speed, amount of RAM, processor speed and network infrastructure. Server that used in testing only able to run 15 virtual co mputers well. Meanwhile in case study there are 30 co mputers in each lab. So to meet these needs, it is necessary to use high speed hard disk such as SAS, imp rove network infrastructure, and increase the capacity of RAM and processor. In addition imp le mentation of grid co mputing is reco mmended.
Ke ywor ds: Co mputer lab, Pro xmo x, Cloud Co mputing
1. PENDAHUL UAN
Sistem pe mbela jaran di Po lite knik Negeri Bata m terdiri dari 60% prakte k dan 40% teori. Sistem tersebut me mbuat tugas dan beban perkuliahan cenderung pada praktiku m di lab. Mahasiswa perlu mengakses lab untuk kebutuhan perkuliahan lebih dari sesi perku liahan yang ada. Meskipun sebagian mahasiswa telah me miliki ko mputer maupun laptop pribadi, lisensi perangkat lunak dan sistem operasi yang digunakan dala m perku liahan sangat mahal.
Pe mbaja kan ke mudian menjadi solusi instan bagi mahasiswa.
keleb ihan lab ko mputer virtual d ibandingkan lab ko mputer fisik atau konvensional [2].
Penelit ian ini dibatasi untuk studi kasus di Politeknik Negeri Bata m, ya itu ditargetkan 30 ko mputer v irtual setiap lab. Lab ko mputer virtual yang dibangun berdasarkan kebutuhan mata kuliah Pe mrogra man Berbasis Obje k.
Pengujian dila kukan dengan beberapa parameter, parameter tersebut dipilih berdasarkan studi kasus yang digunakan seperti sta rtup, membuka aplikasi dan run program pada ko mputer virtual. Untuk mengetahui ke ma mpuan server, a ktiv itas tersebut dila kukan secara bersama pada sejumlah ko mputer virtual yang jumlahnya ditambah secara bertahap. Berdasarkan data hasil pengujian, dianalisa faktor yang mempengaruhi performa ke mud ian didapat reko mendasi spesifikasi server yang sesuai.
2. LANDAS AN T EOR I
Penelitian Sebelumnya
Stephen D. Burd dkk mela kukan penelitian mengenai perbandingan antara lab komputer virtual dengan metode komputasi cloud dan lab komputer konvensional. Penelitian tersebut dimuat dalam Journal of Information Technology Education: Innovations in Practice [2]. Penelitian tersebut didasarkan pada survei terhadap sejumlah mahasiswa yang telah menggunakan lab komputer konvensional dan virtual. Hasilnya adalah lab komputer virtual lebih baik dalam hal ketersediaan, keamanan fisik. Se lain itu, terdapat penghematan biaya tahunan untuk pengelolaan lab. Kekurangan dari lab ko mputer virtual yang dikeluhkan yaitu akses file menjadi lebih sulit dan performa grafis yang kurang maksimal.
Cloud Computing
Cloud Computing adalah sebuah model ko mputasi / comput ing, d imana su mber daya seperti proce ssor / computing power, stora ge, network, dan softwa re menjad i abstra k dan d iberikan sebagai layanan d i jaringan / inte rnet menggunakan pola a kses remote [1].
Sebuah setup infrastruktur mode l cloud computing biasanya di kena li sebagai 'Cloud'. Berikut ada lah beberapa kategori layanan yang tersedia dari sebuah 'Cloud' seperti: me mpunyai atribut seperti 'Cloud’ d i atas.
Cloud computing berbeda dengan Grid computing atau Pa ra lel Computing, dimana Grid computing dan Pa ra lel computing adalah leb ih me rupakan sebuah bagian dari prasarana fisik bagi penyed iaan konsep Cloud computing.
Sarana Pe ndi dikan
sarana pendidikan adalah peralatan dan perlengkapan yang secara langsung dipergunakan untuk menunjang proses pendidikan, khususnya dalam proses belajar mengaja r, seperti gedung, ruang kelas, me ja, kursi serta alat-alat dan media pengajaran [3].
Pr oxmox
Menurut Onno W. Purbo, [1] Pro xmo x ada lah sebuah distro berbasis Debian (64 bit ) yang mengusung OpenZV dan KVM. Pro xmo x me mungkin kan untuk me laku kan manaje men terpusat dari banyak server fisik. Sebuah Pro xmo x terdiri dari minima l satu master dan beberapa node (min ima l satu master dan satu node).
Alg oritma Sie ve of Atkin
Adalah a lgorit ma yang mengh itung bilangan prima sa mp ai N mengguna kan O (N = log log N) pena mbahan d an N1 = 2 + o (1) b it me mori. Algorit ma menyebutkan representasi bilangan bulat o leh b entuk kuadrat bin er tertentu [4].
Algorit ma in i b iasa diguna kan dala m me la ku kan
Tabel 1. Spesifikasi Server
Parameter Nilai
Processor Intel(R) Xeon(R) 8 CPU W3530 @2.80GHz
RAM 24 GB DDR 3 PC 10600
Harddisk 1 TB SATA 7200RPM
Ethernet 1 Broadcom 5761 Gigabit Ethernet Ethernet 2 D-Link RTL8139 Fast Ethernet
Spesifikasi server (tabel 1) be lu m me menuhi reko mendasi dari pro xmo x teruta ma kecepatan dan spesifikasi ha rd disk. Sementara untuk setiap ko mputer virtual dialo kasikan 1GB RAM dan 32 GB ha rd disk spa ce.
Jaringan terpusat yang digunakan dalam pengujian adalah local a rea network. Kabel jaringan yang digunakan adalah kabel UTP CAT 5E 100mbps. Pengujian dilaku kan sebanyak 8 kali untuk setiap indikator, ke mud ian dia mbil rata-rata dari data tersebut. Ini dilaku kan untuk men ingkatkan akurasi data hasil pengujian.
Proses pengujian direncanakan me la kukan pengujian bertahap dari 1 sampai 30 ko mputer virtual. Na mun dikarena kan pada saat pengujian 20 ko mputer virtual server mengala mi overload, ma ka pengujian dihentikan. Hasil pengujian wa ktu startup untuk 20 ko mputer virtual dapat dilihat pada gambar 1:
Gambar 1: Grafik hasil pengujian waktu startup
Melihat grafik (ga mbar 1) terdapat anomali data yaitu peningkatan waktu sta rtup yang signifikan saat dila kukan pengujian 20 ko mputer virtual bersamaan, dibandingkan dengan 15 ko mputer virtual. Rata-rata Membutuhkan waktu lebih dari 7 men it untuk sta rtup 20 ko mputer virtual bersa maan, padahal norma lnya berkisar 1 sa mpai 2 menit.
Ha l ini disebabkan beberapa faktor pada server, pertama adalah kecepatan ha rd disk. Pada grafik dibawah ini (ga mbar 2) diga mbarkan performa CPU dan iowa it server. Iowa it adalah persentase waktu dimana CPU idle menunggu proses pada disk selesai.
Gambar 2: Grafik persentase CPU dan iowait saat star tup
Persentase iowa it berbanding terbalik dengan CPU. Terlihat pada grafik (ga mbar 2) bahwa io wait sangat tinggi menyebabkan CPU idle dan proses startup men jadi la mbat.
Sela in iowa it, RAM pada server saat proses startup 20 ko mputer virtual me lebihi 80% sehingga terjadi antrian proses. Penggunaan RAM saat startup terlihat pada grafik berikut (ga mbar 3):
Gambar 3: Grafik penggunaan RAM
Indikator berikutnya adalah waktu untuk me mbuka aplikasi, aplikasi yang dipilih adalah aplikasi Netbeans. Aplikasi ini dip ilih karena sesuai dengan mata ku liah studi kasus dan load aplikasi in i cukup besar jika kita menyertakan banyak module dan plugin. Dala m pengujian, aplikasi hanya me muat module dan plugin defa ult serta satu project berisi alogorit ma prime sieve. Hasil pengujian wa ktu me mbu ka aplikasi Netbeans tergambar pada grafik berikut (ga mbar 4):
Gambar 4: Grafik hasil pengujian waktu membuka aplikasi Netbeans
Gambar 5: Grafik persentase CPU dan iowait saat membuka aplikasi Netbeans
Load CPU yang tinggi dala m wa ktu yang lama pada server (gambar 5) me mbuat proses me mbuka aplikasi men jadi la mbat. In i disebabkan saat proses me mbuka aplikasi, banyak file yang dibutuhkan aplikasi dia kses bersamaan.
Indikator ketiga yang digunakan dalam pengujian adalah proses run program. Da la m mata ku liah pemrogra man berbasis objek, tentu akan sering terjadi proses compile a nd run oleh mahasiswa selama praktiku m. Ma ka dilaku kan uji coba apakah server ma mpu menerima beban run program dari seju mlah ko mputer virtual dala m waktu bersamaan. pengujian menggunakan algorit ma prime sieve untuk mene mu kan berapa banyak bilangan prime dala m sederet angka. Limit yang digunakan dala m progra m adalah 178.836.827.
Norma lnya program tersebut me mbutuhkan waktu compile a nd run 3 sampai 4 detik. Saat dilakukan percobaan secara bersama beberapa komputer virtual, hasilnya tergambar da la m gra fik dibawah ini (ga mbar 6):
Gambar 6: Grafik hasil pengujian r un program
Grafik menunjukkan peningkatan yang linier. Pada pengujian 20 ko mputer virtual, dibutuhkan wa ktu rata-rata 41 detik (ga mbar 6), terla lu la ma jika dibandingkan dengan waktu norma l 3 sampa i 4 detik. Pada beban puncak server saat pengujian 20 ko mputer virtua, performa CPU meningkat sampa i 100% seperti pada grafik berikut:
Gambar 7: Grafik persentase CPU dan iowait
Grafik diatas menunjukkan (waktu 17.50-18.10) peningkatan performa CPU setiap dilakukan run program bersama (gambar 7). Meskipun tidak mencapai 100%, besarnya alokasi cache memory untuk me mproses algoritma, me mbuat durasi run program semakin la ma. Durasi run program juga dipengaruhi banyaknya komputer virtual me lakukan run bersama.
Berdasarkan hasil-hasil pengujian yang dilakukan terlihat batas kema mpuan server dalam menjalankan sejumlah ko mputer virtual. Tidak ada aturan baku untuk perbandingan spesifikasi server dan jumlah komputer virtual yang mampu dijalankan, karena tergantung pada apa yang dilakukan komputer virtual. Pengujian ini dapat me mberikan reko mendasi spesifikasi s erver untuk kebutuhan lab komputer virtual sesuai kebutuhan mata kuliah pemrograman berbasis objek.
4. KES IMP ULAN
Server ma mpu men jalan kan 15 ko mputer virtual dengan baik. Untuk me mbangun sarana pembelajaran berupa lab komputer virtual dengan kapasitas 30 ko mputer virtual setiap lab, sesuai studi kasus di Politeknik Negeri Bata m, d ire ko mendasikan menggunakan dua server dengan imple mentasi grid computing, tiap server me miliki spesifikasi, Quad Socket Processor, 32 GB RAM, 500 GB SAS Hard disk, 2 Gigabit NIC serta menggunakan kabel UTP CAT 6 1 Gbps dala m ja ringan.
Se l a in it u d is a ra n ka n u n t u k me la ku ka n p e n g u jia n d e n g a n p l a t fo r m v irt u a l is a s i la in n y a . M e la ku k a n p e n g u j ia n p a d a ja r in g a n W A N d a n me la ku ka n p e n e l it ia n me n g e n a i ma n a je me n u s e r.
DAFTAR R EFER ENS I
[1] Purbo, Ono. W, “Membuat Sendiri Cloud Computing Server Menggunakan Open Source”, Yogyakarta: Andi Offset , 2012.
[2] Burd. Stephen D, et al, 2009, “Virtual Computing Laboratories: A Case Study with Comparisons to Physical Computing Laboratories” Journal of Information Technology Education: Innovations in Practice
[3] Mulyasa, “Menjadi Kepala Sekolah Profesional”, Bandung: PT Remaja Rosda karya, 2007.
