Analisis Perbandingan Performansi Virtualisasi Berbasiskan
Hyper-V dan VMWare Server 2.1
Ady Rachmadi Septiadi1), Agung Sediyono2)
1) Teknik Informatika Fakultas Teknologi Industri, Universitas Trisakti
2) Teknik Informatika Fakultas Teknologi Industri, Universitas Trisakti, email: [email protected]
Abstrak
Virtualisasi adalah sebuah ide untuk melakukan partisi dan membagi sumber daya sebuah komputer menjadi beberapa mesin virtual dan dapat dijalankan secara bersama-sama.Metode virtualisasi ini pada umumnya dilakukan pada sebuah server agar semua sumber daya yang terdapat pada server tersebut dapat dimanfaatkan secara lebih optimal dan efisien sehingga dapat menghemat biaya yang dikeluarkan untuk keperluan server.Pada saat ini, telah banyak vendor-vendor besar yang bergerak di bidang teknologi informasi mengembangkan perangkat lunak virtualisasi.Beberapa perangkat lunak virtualisasi yang cukup banyak digunakan saat ini adalah Hyper-V dan VMWare Server 2.1. Paper ini akan membahas perangkat lunak virtualisasi mana yang memiliki performansi yang lebih baik untuk mengimplementasikan metode virtualisasi pada sebuah server. Pengukuran dilakukan dengan melakukan aktivitas import sampel database kepada sebuah database server untuk mengetahui tingkat utilisasi memori, prosessor dan hard disk dari kedua perangkat lunak virtualisasi tersebut.
Pendahuluan
Tingginya inflasi dan melemahnya ekonomi dunia jadi penyebab banyak perusahaan terpaksa melakukan berbagai pemangkasan, mulai dari pengurangan jumlah karyawan hingga pengurangan biaya perjalanan bisnis, sehingga tidak mengejutkan bila para pimpinan perusahaan juga dituntut menekan pengeluaran serta memaksimalkan investasi dibidang teknologi informasi sebuah perusahaan.Perusahaan harus mengeluarkan biaya yang sangat besar untuk pengadaan server.Selain itu, biasanya kapasitas yang dibutuhkan sebenarnya hanya sekitar dua puluh persen dari kapasitas yang dimiliki oleh server-server canggih tersebut.
Virtualisasi adalah tren yang belakangan banyak dibicarakan yang juga merupakan cara tepat untuk memangkas biaya server dan komponen teknologi informasi perusahaan. Jika sebelumnya departemen teknologi informasi mengatur server berdasarkan fungsi dan kebutuhan, misalnya ada server khusus untuk email, dokumen, database, akunting dan bahkan server khusus untuk printing. Dengan virtualisasi, semua fungsi tersebut dapat dilakukan antar mesin sehingga jauh lebih efisien dan perusahaan dimungkinkan untuk melakukan konsolidasi server, yaitu menyatukan beberapa server yang mempunyai fungsi masing-masing menjadi sebuah server yang dapat digunakan untuk menjalankan beberapa fungsi sekaligus.
Dari sekian banyak solusi virtualisasi yang dikembangkan oleh beberapa vendor besar,
paper ini akan membahas perbandingan performa dua perangkat lunak virtualisasi yang banyak
digunakan saat ini yaitu Microsoft Hyper-V dan VMWare Server sehingga dapat diketahui perangkat lunak virtualisasi mana yang lebih baik digunakan untuk mengimplementasikan konsep virtualisasi. Dalam penelitian ini ada variable indenpenden dan dipenden yang akan menjadi indicator sebuah performansi jaringan itu baik atau tidak.
Studi Pustaka
Secara umum virtualisasi didefinisikan sebagai menjalankan beberapa sistem operasi secara bersamaan pada sebuah server.Tetapi virtualisasi tidak hanya mencakup itu saja, virtualisasi juga bisa diterapkan pada aplikasi atau desktop sebuah sistem operasi. Aplikasi atau desktop yang berjalan pada komputer dan bisa diakses secara bersama-sama dari mesin lain juga merupakan virtualisasi (Royan, 2010). Pada dasarnya virtualisasi adalah ide untuk melakukan partisi atau membagi sumberdaya dari sebuah single server ke beberapa virtual machine yang terpisah (Antonopoulos, 2010).
memiliki efek yang diinginkan pada perangkat keras virtualisasi. Sementara itu, kode ditingkat user akan dieksekusi secara langsung pada prosessor untuk mendapatkan virtualisasi dengan performa tinggi. Perangkat lunak virtualisasi menyediakan setiap mesin virtual semua layanan dari sistem komputer fisik termasuk virtual BIOS, virtual devices, dan Virtualized Memory Management (VMM). Kombinasi transalasi biner dan eksekusi langsung menyediakan full virtualization karena sistem operasi guest diabstraksikan penuh dari perangkat keras oleh lapisan virtualisasi (VMWare, 2007); (2) Paravirtualization adalah suatu teknik virtualisasi yang mengacu kepada komunikasi antara sistem operasi guest dengan perangkat lunak virtualisasi (hypervisor) untuk meningkatkan kinerja dan efisiensi. Paravirtualization melibatkan modifikasi pada kernel sistem operasi guest untuk menggantikan instruksi-instruksi yang tidak dapat divirtualisasikan (non-virtualizable) dengan hypercall yang berkomunikasi langsung dengan layer virtualisasi pada perangkat lunak virtualisasi (hypervisor). Perangkat lunak virtualisasi (hypervisor) juga menyediakan interface
hypercall untuk operasi kernel lainnya seperti memory management, interrupt handling dan time
keeping (VMWare, 2007); (3) Hardware-assisted virtualization adalah teknik virtualisasi yang
menggunakan bantuan perangkat keras prosessor. Prosessor yang telah mendukung teknik virtualisasi ini diantaranya yaitu Intel-VT dan AMD-V. Kedua prosessor ini menargetkan instruksi-instruksi privileged dengan fitur mode eksekusi CPU baru yang memungkinkan Virtualized
Memory Management (VMM) untuk berjalan pada mode baru, yaitu root mode di bawah ring 0
seperti yang ditunjukkan oleh gambar 2.4. Instruksi-instruksi yang privileged dan sensitif akan secara otomatis di-trap dan kendali akan diserahkan kepada perangkat lunak virtualisasi
(hypervisor) (VMWare, 2007).
Hyper-V adalah perangkat lunak virtualisasi yang menggunakan pendekatan hardware-assisted virtualization buatan Microsoftyang tersedia sebagai role bersama dengan sistem operasi Windows Server 2008 R2. Hyper-V merupakan perangkat lunak virtualisasi yang bertipe
bare-metal yang memerlukan CPU x86-64 dan mendukung sistem operasi desktop/server dari Windows
Server 2000 hingga Windows Server 2008 dan beberapa distribusi GNU/Linux. Sedangkan VMWare Server adalah perangkat lunak virtualisasi buatan VMWare yang dulunya bernama VMWare GSX Server. VMWare Server merupakan perangkat lunak virtualisasi yang bertipe
hosted dan mendukung arsitektur x86 maupun x86-64 dengan system operasi GNU/Linux dan
Windows sebagai host. VMWare Server dapat melakukan virtualisasi dengan menggunakan teknik/pendekatan full virtualization, paravirtualization dan hardware-assisted virtualization.
Organisasi dan manajemen memori sangat mempengaruhi kinerja komputer. Manajemen memori melakukan tugas penting dan kompleks yang berkaitan dengan: (1) Memori utama sebagai sumber daya yang harus dialokasikan dan dipakai bersama diantara sejumlah proses yang aktif. Agar dapat memanfaatkan pemroses dan fasilitas input-output secara efisien, maka diinginkan memori yang dapat menampung sebanyak mungkin proses; (2) Upaya agar pemrogram atau proses tidak dibatasi kapasitas memori fisik di system komputer.
Pada system multiprogramming, memori utama dibagi menjadi dua bagian, satu bagian untuk system operasi (monitor resident) dan satu bagian untuk program yang sedang dieksekusi. System multiprogramming, bagian ”pengguna” dari memori dibagi lagi untuk mengakomodasi berbagai proses. Tugas pembagian dilaksanakan secara dinamis oleh system operasi dan dikenal sebagi manajemen memori.Manajemen memori efektif, penting untuk system multiprogramming. Seandainya beberapa proses berada dalam memori, maka sebagian besar waktu semua proses akan menunggu I/O dan prosessor dalam keadaan idle. Jadi, memori diperlukan untuk dialokasikan secara efisien guna memasuki proses sebanyak mungkin ke dalam memori (Stallings, 2003).
Manajemen memori mempunyai beberapa fungsi, diantaranya yaitu: (1) Mengelola informasi memori yang dipakai dan tidak dipakai; (2) Mengalokasikan memori ke proses yang memerlukan; (3) Mendealokasikan memori dari proses telah selesai; (4) Mengelola swapping antara memori utama dan disk.
Secara umum, tugas utama manajemen proses meliputi : (1) mengelola siklus hidup proses-proses; (2) melakukan penjadwalan proses-proses; (3) menangani komunikasi antar proses-proses; (4) mengelola alokasi sumber daya komputer ke proses.
Sistem operasi bertanggung jawab untuk melakukan penjadwalan proses. System operasi modern umumnya merupakan system multitasking yaitu system yang memiliki kemampuan untuk menjalankan sejumlah proses secara konkruen. Untuk mendapatkan efek konkruen maka system operasi bertugas melakukan penjadwalan terhadapa proses-proses untuk menggunakan prosessor secara berselang-seling.
Pada komputer PC atau desktop hanya mengakomodasi interaksi dengan satu pengguna setiap waktu, algoritma penjadwalan umumnya akan memilih proses sedang dijalankan oleh pengguna dibandingkan dengan proses system yang berjalan secara background. Proses yang sedang melakukan operasi I/O akan berstatus blocked dan tidak ikut dalam penjadwalan proses. Proses-proses yag banyak siklus operasi I/O nya atau disebut I/O bound pada umumnya memiliki durasi kompoutasi dan penggunaan prosessor yang singkat. Sementara proses yang sebagian besar siklus hidupnya melakukan komputasi atau disebut dengan compute-bound proporsi operasi I/.O sangat kecil.
Pada system yang demikian, prioritas diberikan kepada proses yang I/O bound. Jadi, begitu proses yang I/O bound beralih dari block ke ready system operasi segera menjadwalnya dan kemungkinan proses tersebut kemudian akan memamnggil operasi I/O berikutnya. Dengan demikikan kesinambungan dari proses I/O bound tetap terjaga, sedangkan selama operasi I/O nya system operasi dapat menjadwal proses-proses yang compute-bound. Cara yang demikian dapat meningkatkan keluaran per satuan waktu (throughput) proses secara keseluruhan (Kusnadi dkk, 2008).
Dalam melakukan penjadwalan proses, system operasi mempertimbangkan sejumlah faktor antara lain : (1) Keadilan (fairness), proses-proses harus diperlakukan sama, yaitu mendapatkan jatah waktu prosesssor secara adil, namun tidak berarti jatah waktunya sama. Selain itu, perlu dipastikan tidak terjadi starvation, yaitu terdapat proses yang tidak terlayani dalam jangka waktu yang lama; (2) Efisiensi (Processor Utilization), penjadwalan menjaga agar prosessor terpakai secara terus menerus selama masih ada proses yang aktif diantrean ready. Umumnya proses-proses yang sedang menunggu inputan hingga pengguna ataupun operasi I/O akan diblok dan berstatus
blocked, sehingga tidak ikut dalam penjadwalan proses dan tidak memboroskan siklus hidup
proses; (3) Response Time, Response Time pada system interaktif adalah durasi waktu antara pengguna memberikan input dengan system operasi memberikan output atau umpan balik kepada pengguna. Faktor ini juga disebut dengan terminal response time. Pada system real-time, response
time merupakan durasi antara suatu kejadian, baik eksternal maupun internal, dengan saat system
operasi memberikan tanggapan sehingga sering juga disebut dengan event response time; (4)
Waiting Time, pada lingkungan system komputer konkruen berprosessor tunggal, dalam suatu
waktu hanya satu proses yang running, sedangkan proses-proses lainnya menunggu diantrean
ready. Waiting time merupakan durasi waktu yang dihabiskan suatu proses dalam antrean ready
selama siklus hidupnya; (5) Turn around time, terjadinya penjadwalan menyebabkan waktu total yang dibutuhkan suatu proses untuk menyelesaikan tugasnya menjadi lebih lama karena harus menunggu jika prosessor dijadwalkan ke proses lainnya. Turn around time merupakan hasil penjumlahan antara durasi eksekusi proses (running), durasi menunggu diantrean ready serta durasu proses terblok (blocked); (6) Throughput, Throughput merupakan rata-rata proses yang dapat diselesaikan per satuan waktu. Algoritma penjadwalan yang baik harus memiliki nilai
throughput yang tinggi (Kusnadi dkk, 2008).
Metodologi Penelitian
Metodologi penelitian yang akan diterapkan pada penelitian ini adalah melakukan percobaan dengan urutan kegiatan: (i) penetapan kriteria evaluasi dengan didasari teori, (ii) penetapan design percobaan, (iii) cara pengukuran, dan analisis dan pengambilan kesimpulan. Kriteria evaluasi system mengunakan parameter memori utilization, processor utilization dan hard
disk utilization.Pengukuran yang dilakukan dengan parameter tersebut adalah indikator penunjuk
daya CPU oleh sistem komputer yang dibutuhkan untuk memproses dan mengeksekusi sebuah instruksi. Memory utilization merupakan rasio dari total memori yang digunakan terhadap total memori yang tersedia. Hard disk utilization menunjukkan rasio dari besarnya pemanfaatan sumber daya hard disk yang tersedia terhadap keseluruhan kapasitas hard disk.
Kriteria evaluasi perlu dilakukan untuk menetukan variable dependent dan independent. Pada percobaan ini variable dependent yang akan digunakan adalah memori utilization, processor
utilization dan hard disk utilization sedangkan untuk variable independent yang digunakan adalah
besar data set yang digunakan. Variable data yang digunakan dalam percobaan ini adalah ukuran 2.7 gigabyte, 3.4 gigabyte dan 3.6 gigabyte.
Dalam percobaan yang akan dilakukan pada tugas akhir ini maka harus ditentukan nilai-nilai pengukuran yang akan dilakukan. Berikut adalah nilai-nilai-nilai-nilai pengukuran yang akan digunakan dalam percobaan ini: (i) Dependent variable yang digunakan pada penelitian tugas akhir ini adalah resources utilization seperti, CPU utilization, hard disk utilization, dan memory utilization, (ii) Variable data yang digunakan dalam percobaan ini adalah ukuran 2.7 gigabyte, 3.4 gigabyte dan 3.6 gigabyte, (iii) perangkat virtualisasi yang digunakan dalam penelitian ini yaitu Hyper-V yang berupa role dalam Microsoft Windows Server 2008 R2 dan VMWare Server versi 2.1 yang akan diinstal secara bergantian dalam sistem operasi host, yaitu Windows Server 2008 R2.
Skenario yang akan diimplementasikan yaitu melakukan request yang berupa import
database kepada sebuah server yang dibuat dengan menggunakan konsep virtualisasi. Database
tersebut nantinya akan digunakan untuk menjalankan aplikasi MineMarket 4.3.58 yang digunakan oleh user.
Pengujian yang dilakukan tanpa menggunakan virtualisasi melibatkan dua buah komputer, satu sebagai client dan satu sebagai server dan sebuah switch.Untuk konfigurasi ini maka topologi jaringan hanya berupa point-to-point antara dua komputer, komputer server dan komputer
client.Untuk dapat melakukan pengukuran, pada komputer client akan dilakukan request berupa
aktivitas import database kepada komputer yang dijadikan sebagai database server, setelah proses
import berhasil, selanjutnya application server siapuntuk menjalankan aplikasi MineMarket 4.3.58.
Pada saat server melakukan respons terhadap request yang dilakukan client, maka akan dilakukan pengukuran pada sisi komputer yang menjadi server untuk mengetahui seberapa besar tingkat
resources utilization yang menjadi parameter pada penelitian tugas akhir ini.
Gambar 1. Topologi Jaringan Percobaan
Hasil dan Pembahasan
Gambar 2.Grafik Perbandingan Memori Utilization Gambar 3. Grafik Perbandingan Utilisasi Prosessor
Gambar 4. Grafik Perbandingan Utilisasi Hard disk Gambar 5. Grafik Perbandingan Utilisasi Hard disk
Dalam penelitian ini telah di dapatkan hasil bahwa tingkat utilisasi memori pada VMWare Server 2.1 yang menunjukkan angka rata-rata 23,1091%, lebih tinggi dibandingkan dengan Hyper-V yang menunjukkan angka rata-rata 22,1431%.Tingkat utilisasi prosessor pada Hyper-VMWare Server 2.1 yang menunjukkan angka rata-rata 20,4889%, lebih tinggi dibandingkan dengan Hyper-V yang menunjukkan angka rata-rata 18,8449%.Tingkat kecepatan Hard Disk saat membaca data pada VMWare Server 2.1 yang menunjukkan angka rata-rata 8,573/sec lebih tinggi dibandingkan dengan Hyper-V yang menunjukkan angka rata-rata 6,105/sec.Tingkat utilisasi Hard Disk saat menulis data pada VMWare Server 2.1 yang menunjukkan angka rata-rata 86,000/sec, lebih tinggi dibandingkan dengan Hyper-V yang menunjukkan angka rata-rata 67,417/sec.
Kesimpulan
Dapat disimpulkan bahwa Hyper-V adalah perangkat lunak virtualisasi yang lebih baik dibandingkan VMWare Server 2.1 dalam melakukan virtualisasi pada sebuah server karena memiliki utilisasi memori dan prosessor yang lebih rendah. Namun VMWare Server 2.1 memiliki keunggulan dalam hal kecepatan hard disk dalam membaca dan menulis data serta memiliki waktu eksekusi proses import yang lebih cepat dibandingkan dengan Hyper-V.
Daftar Pustaka
Antonopoulos, Nick. 2010. Cloud Computing Principle, Syestem and Application. London : Springer-Verlag London Limited.
Keppel, Jason A. & Anthony T. Valte.2009. Microsoft Virtualization with Hyper-V. New York : McGraw-Hill.
Kusnadi,& Kusworo Anindito. 2008. Sistem Operasi. Yogyakarta : Penerbit Andi.
Royan, Lutfi. 2010. Pengantar Microsoft Virtualization. Jakarta : Microsoft MVP.
Supriyanto, Aji. 2005. Pengantar Teknologi Informasi. Jakarta: Salemba Infotek.
Stallings, William. 2003. Computer Organization and Architecture. New Jersey : Prentice-Hall.
