Peningkatan Kinerja Sistem Grid dengan Optimasi Penjadwalan Alokasi Job Berbasis Metode Heuristik (Studi Kasus Indonesian Education Grid)

(1)

Peningkatan Kinerja Sistem Grid dengan Optimasi

Penjadwalan Alokasi Job Berbasis Metode Heuristik (Studi

Kasus Indonesian Education Grid)

TESIS

DOSEN PEMBIMBING:

Waskitho Wibisono, S.Kom, M.Eng., Ph.D

I Nyoman Rudy Hendrawan

5111201025

PROGRAM MAGISTER

JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA FAKULTAS TEKNOLOGI INFORMASI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER 2013

(2)

Latar Belakang

Grid

Heterogen

Penjadwalan

(Scheduling)

Eksperimen dengan

karakteristik yang sesuai

dengan kondisi nyata

Simulasi sebagai

sebagai alternatif

Metode Heuristik, yaitu

berdasarkan algoritma

Tabu-search

Meningkatkan kinerja

berdasarkan parameter

makespan dan flowtime

Lingkungan grid

IndoEdu-Grid

Xhafa dan

Carretero (2009)

Simulator

GridSim

Dinamis

(3)

Perumusan Masalah

Bagaimana mengimplementasikan topologi

jaringan IndoEdu-Grid di dalam simulasi

Bagaimana melakukan penjadwalan alokasi job

berdasarkan algoritma Tabu-search untuk

meminimalisasi makespan dan flowtime

Bagaimana mengintegrasikan penjadwalan

alokasi job berdasarkan metode heuristik pada

sistem IndoEdu-Grid dalam ranah simulasi

(4)

Tujuan Penelitian

Melakukan penjadwalan alokasi job

berdasarkan algoritma Tabu-search untuk

meminimalisasi nilai parameter makespan

dan flowtime

Mengimplementasikan topologi jaringan

IndoEdu-Grid

Mengintegrasikan penjadwalan alokasi job

berdasarkan algoritma Tabu-search pada

sistem IndoEdu-Grid

(5)

Manfaat & Kontribusi

Makespan

dan flowtime yang lebih

rendah sehingga menghasilkan

perbaikan dari purwarupa lingkungan

sistem grid yang telah dibangun

sebelumnya yaitu IndoEdu-Grid

Memperbaiki kinerja dari sebuah

sistem grid untuk studi kasus

Indonesian Education Grid

dengan

membangun model simulasi optimasi

alokasi job berbasis metode heuristik

(6)

Metoda Penelitian [1]

NAD Server Lampung Server NAD Users Lampung Users

Kalbar Server Kaltim Server

Kalbar Users

Kaltim Users

Sulsel Users

Sultra Users

Sulsel Server Sultra Server

Maluku Users Maluku Server Papua Users Papua Server Banten Server Jatim Server

Banten Users Jatim Users

Bali Server

NTB Server NTT Server _{NTT Users}

NTB Users Bali Users Sumatera Leaf Router Kalimantan Leaf Router Sulawesi Leaf Router Maluku Leaf Router Papua Leaf Router Bali-NTB-NTT Leaf Router Java Leaf Router 100 Mbps 10 Mbps Rentang jumlah GIS_1 GIS_2 GIS_3

Perancangan

Topologi Jaringan

(7)

Metoda Penelitian [2]

Sumber

Daya Grid

JobSubmission System

Scheduler

Entitas utama simulasi

grid IndoEdu-Grid

(8)

Metoda Penelitian [3]

Skema

Komunikasi

Sumber Daya Grid

· Menerima job dan mengeksekusi job

· Mengirimkan kembali job yang telah dieksekusi

Job Submission System

· Membuat deskripsi job

· Menerima informasi tentang penjadwalan

· Mengirimkan job ke sumber daya yang telah ditentukan oleh

penjadwal (scheduler)

· Menerima kembali job dari sumber daya grid

· Mengirimkan informasi acknoledgement ke penjadwal (scheduler) Penjadwal (Scheduler) · Melakukan penjadwalan job · Mengirimkan informasi penjadwalan ke Job Submission System · Perbarui informasi tentang sumber daya grid dan jadwalkan job yang baru

1

2

3

4

5

Job Generator Membangkitkan job

(9)

Metoda Penelitian [4]

Kriteria Optimasi

Kriteria optimasi yang dicari adalah

meminimalisasi nilai makespan dan nilai

flowtime.

Makespan

adalah waktu penyelesaian

terbesar suatu job dari seluruh rangkaian job

yang ada di suatu mesin (Zomaya, 2001);

(Xhafa et al., 2010)

Flowtime

adalah waktu total penyelesaian

(10)

Metoda Penelitian [5]

Makespan

Flowtime

Actual Completion

Time (ACT)

  



ACT

j

n



makespan



max

_j _m

,



1 ,

2 ,

3 ,....,

  





ACT

_j _m

flowtime

(11)

Metoda Penelitian [6]

Actual Completion

Time (ACT)

Ready Time (rt)

waktu yang diharapkan untuk

menyelesaikan suatu job dari

suatu mesin m (WPj

_m

)

 

m

rt

 

m

WPj

_m

ACT





b

k

WPj



k: kecepatan prosesor (MIPS)

b: beban kerja job (MI)

(12)

Metoda Penelitian [7]

Lingkungan grid

IndoEdu-Grid

Metoda Heuristik

Tabu-search

(Klusacek et al., 2008)

TS-IndoEdu-Grid

UD-IndoEdu-Grid

Nugroho dan Suhartanto, (2010)

dan Suhartanto et al., (2012)

java.util.random

(Uniform Distribution)

(13)

Metoda Penelitian [7]

No Parameter Spesifikasi

1 Iterasi Simulasi 3 2 Jumlah Sumber Daya Grid 31 3 Jumlah Mesin 31 4 Jumlah Pengguna 31

5 Jumlah Job 100, 200, 300, 400, 500, 1000, 2000 6 Jumlah Prosesor per Server 2 (dalam satuan PE – Processing Element) 7 Kecepatan Prosesor per Prosesor 300 MIPS (dalam Million Instruction per Seconds)

8 Beban Eksekusi Job (job length) 1.000, 2000, 3000, 4000, 5.000 (dalam MI - Million Instruction) 9 Ukuran Job Sebelum Dieksekusi (job file size) 1, 5, 10 (dalam Mega Byte)

10 Ukuran Job Setelah Dieksekusi (job output size) 1, 5, 10 (dalam Mega Byte) 11 INHERENT Bandwidth 100 Mbps

REGIONAL Bandwidth 10 Mbps 12 Propagation Delay 10 millidetik 13 Maximum Transmission Unit 1 MB

(14)

Metoda Penelitian [8]

· Inisialisasi jumlah job

· Inisialisasi beban job

· Inisialisasi ukuran job

Bangun mesin sumber daya grid Bangun Grid Information System Bangun entitas JobSubmission System Bangun Entitas Penjadwal (Scheduler) Bangun topologi jaringan Simpan nilai parameter makespan dan flowtime ke dalam file

· Inisialisasi jumlah mesin sumber daya

· Inisialisasi jumlah prosesor (PE)

· Inisialisasi kinerja prosesor (MIPS)

· Inisialisasi jumlah GIS

· Inisialisasi INHERENT baud rate

· Inisialisasi REGIONAL baud rate

· Inisialisasi propagation delay

· Inisialisasi maximum transmission unit

Entitas JobSubmission

System

Makespan Flowtime

Entitas Penjadwal (Scheduler) UD-IndoEdu-Grid TS-IndoEdu-Grid Simulasi Mulai Proses Simulasi Simulasi Selesai Kembalikan job Request info mesin Info mesin Kirim Job Kirim Info scheduling Request info scheduling Simpan nilai Simpan nilai Jaringan IndoEdu-Grid Grid Information System Mesin Sumber Daya Grid

Tahap-tahap Simulasi

(15)

Metoda Penelitian [9]

100 Job

1000 MI

1 MB

5000 MI

5 MB

10 MB

1 MB

5 MB

10 MB

2000 Job

Jumlah Job

Beban Job

Ukuran Job

(16)

Implementasi [1]

.

--- Routing Table for Java_Leaf_Router ---

DIY_Resource

DIY_Resource_link

Router_GIS_0

GIS_0_Link_Java

Bali-NTB-NTT_Leaf_Router

INHERENT_Bali-NTB-NTT_Java

DKI_Resource

DKI_Resource_link

Jatim_Resource

Jatim_Resource_link

Sumatera_Leaf_Router

INHERENT_Java_Sumatera

Banten_Resource

Banten_Resource_link

Jateng_Resource

Jateng_Resource_link

Jabar_Resource

Jabar_Resource_link

---

.

Contoh Hasil Implementasi

(17)

Implementasi [2]

Entitas JobSubmission

System

Entitas Penjadwal

(Scheduler)

Klusacek et al., (2008)

(18)

Hasil [1]

. .

Time below denotes the simulation time. Time (sec) Description Gridlet #1611 --- 0.00 Creates Gridlet ID #1611

0.00 Assigns the Gridlet to JSS_1 (ID #135)

200.017 Allocates this Gridlet to Sumbar_Resource (ID #14) 200.017 Sets the submission time to 200.017

200.017 Sets Gridlet status from Created to Queued 432.017 Sets Gridlet status from Queued to InExec 432.017 Sets the execution start time to 432.017 439.017 Sets Gridlet status from InExec to Success 439.017 Sets the execution start time to 432.017

439.017 Sets the wall clock time to 239.00 and the actual CPU time to 7.00 439.017 Sets the length's finished so far to 2000.0

. .

makespan Gridlet_1611: 439.03265380859375 on Sumbar_Resource .

.

flowtime Gridlet_1611: 471.0 on Sumbar_Reasource .

.

Potongan Data Mentah

Hasil Simulasi

(19)

Hasil [2]

Hasil Pengujian

(20)

Hasil [3]

Jumlah Job

Nilai Makespan (Ukuran Job 10 MB) (detik)

TS-IndoEdu-Grid UD-IndoEdu-Grid

Beban Job 1000 MI Beban Job 5000 MI Beban Job 1000 MI Beban Job 5000 MI

100 212 237 216 268 200 220 269 232 302 300 227 289 236 336 400 235 322 240 370 500 243 354 248 421 1000 282 491 292 574 2000 360 765 368 931

Hasil Pengujian

Parameter Makespan

(21)

Hasil [4]

Hasil Pengujian

(22)

Hasil [5]

Jumlah Job

Peningkatan Makespan (detik)

TS-IndoEdu-Grid UD-IndoEdu-Grid Nilai Selisih (%) Nilai Selisih (%)

100 25 10,5 52 19,4 200 49 18,2 70 23,2 300 62 21,5 100 29,8 400 87 27,0 130 35,1 500 111 31,4 173 41,1 1000 209 42,6 282 49,1 2000 405 52,9 563 60,5

Hasil Pengujian

Parameter Makespan

(23)

Hasil [6]

Hasil Pengujian

(24)

Hasil [7]

Hasil Pengujian

(25)

Hasil [8]

Hasil Pengujian

(26)

Hasil [9]

Hasil Pengujian

(27)

Hasil [10]

Jumlah Job Beban Job (MI) Nilai Flowtime (Ukuran Job 10 MB) (detik)

TS-IndoEdu-Grid UD-IndoEdu-Grid 100 1000 4 9 2000 7 15 3000 11 25 4000 14 27 5000 17 36 500 1000 4 34 2000 7 58 3000 11 94 4000 14 119 5000 17 145 2000 1000 4 131 2000 7 231 3000 11 361 4000 14 459 5000 17 554

(28)

Analisis [1]

Beban kerja job

Ukuran Job

Kemampuan prosesor

Status mesin

TS-IndoEdu-Grid

UD-IndoEdu-Grid

Makespan &

(29)

Analisis [2]

. .

200.017 Sets Gridlet status from Created to InExec 200.017 Sets the execution start time to 200.017 204.017 Sets Gridlet status from InExec to Success 204.017 Sets the execution start time to 200.017

. .

.

flowtime Gridlet_1550: 4.0 on Sumbar_Resource .

.

waiting_time Gridlet_1550: 0.0 on Sumbar_Resource

(30)

Analisis [3]

. .

200.017 Sets Gridlet status from Created to Queued 432.017 Sets Gridlet status from Queued to InExec 432.017 Sets the execution start time to 432.017 439.017 Sets Gridlet status from InExec to Success 439.017 Sets the execution start time to 432.017