ANALISIS KOMPARASI CACHE REPLACEMENT ALGORITHM UNTUK MENINGKATKAN KINERJA PROXY SERVER PASAR GROSIR
PEKALONGAN
Eskandaru Erin Sadewa1), Muhammad Anif1), Sidiq Syamsul Hidayat1)
1
Teknik Telekomunikasi Politeknik Negeri Semarang E-mail : [email protected]
Abstract
For the sake of online marketing, it is necessary to build network infrastructure in wholesale market Pekalongan. The purpose is to give internet access for seller and visitors. It is equipped with proxy server and cache server as well. Cache replacement algorithm is needed to give space for new object in cache. There are algorithms and every algorithm has their own characteristic. Hence, it is necessary to choose cache replacement algorithm which meet the access characteristic in wholesale market Pekalongan. This research contains a comparative analysis for Least Frequency Used with Dynamic Aging (LFUDA) algorithm and Greedy Dual Size Frequency (GDSF) algorithm based on several parameters. Those are hit ratio, byte hit ratio, response time, and size distribution. Using calamaris and SARG, mean value is resulted. Mean for LFUDA hit ratio is 10,74%, while GDSF is 14,01%. Mean for LFUDA byte hit ratio is 5,30%, while GDSF is 5,78%. LFUDA response time mean is 102.574,87 sec, and GDSF is 121.188,06 sec. Size distribution for LFUDA shows that LFUDA tends to save large and popular object. GDSF tends to maximaze small and popular object and minimize large and popular object. Meanwhile the tendency of internet client access is browsing with small object size less than 100KB. Based on comparative analysis on both algorithms, also considering the tendency of internet client access, GDSF algorithm is selected as the suitable one.
Keywords: Proxy server, Cache Replacement Algorithm, LFUDA, GDSF.
Abstrak
Dalam rangka mewujudkan online marketing, pasar grosir Pekalongan akan difasilitasi infrastruktur jaringan yang melayani kebutuhan akses Internet. Infrastruktur dilengkapi dengan
proxy server yang juga berfungsi sebagai cache server. Algoritma penghapusan cache
bertujuan menjaga cache tetap memiliki ruang bagi object baru. Terdapat berbagai jenis algoritma sedangkan setiap algoritma memiliki sifat masing-masing. Oleh karena itu diperlukan pemilihan algoritma yang sesuai dengan karakteristik akses pasar grosir Pekalongan. Penelitian berisi analisis perbandingan algoritma Least Frequency Used with Dynamic aging (LFUDA) dan algoritma Greedy Dual Size Frequency (GDSF) berdasarkan parameter hit ratio, byte hit ratio, response time serta size distribution. Menggunakan tool
calamaris dan SARG, diperoleh nilai rata-rata hit ratio LFUDA sebesar 10,74%, GDSF sebesar 14,01%, diperoleh nilai rata-rata byte hit ratio LFUDA sebesar 5,30%, GDSF sebesar 5,78%, diperoleh nilai rata-rata response time LFUDA sebesar 102.574,87 sec dan GDSF sebesar 121.188,06 sec. Size distribution LFUDA menunjukkan kecenderungan menyimpan object
dengan ukuran besar dan populer. Sedangkan size distribution GDSF menunjukkan kecenderungan memaksimalkan object kecil yang populer dan meminimalkan object besar yang populer. Sementara itu kecenderungan akses client pada pasar grosir Pekalongan adalah
browsing dengan ukuran object kurang dari 100KB. Berdasarkan perbandingan algoritma, serta menimbang kecenderungan akses pasar grosir Pekalongan, dipilih algoritma GDSF sebagai algoritma yang cocok.
PENDAHULUAN
Tuntutan perkembangan zaman mendorong pelaku bisnis untuk mengembangkan usaha sehingga dapat terjangkau lebih luas. Model pemasaran secara tradisional perlahan mulai ditinggalkan oleh pelaku bisnis (Fisk,2006). Dengan media Internet, maka jangkauan pemasaran (market scalability) menjadi sangat luas kemudian hal tersebut menjadi keuntungan bagi pemilik usaha sebagai potensi untuk perkembangan usaha (Nugroho, 2011).
Pasar grosir Pekalongan sebagai salah satu pusat bisnis dan usaha memiliki potensi yang besar untuk dikembangkan agar jangkauan pemasaran menjadi luas dan tidak terbatas pada wilayah pasar. Oleh karena itu perlu dibangun website sistem informasi sebagai media penyimpanan, penampilan serta pengelolaan seluruh informasi mengenai produk, identitas toko.
Dalam rangka mengoptimalkan infrastruktur jaringan Internet yang dibangun, maka digunakan proxy server sebagai server yang menjembatani jaringan internal pasar dengan jaringan Internet. Proxy server merupakan sistem komputer yang berada diantara client yang melakukan permintaan object dan server yang melayani permintaan
object (Saputra dan Witono, 2013). Salah satu fungsi utama proxy server adalah sebagai
cache server dan sebagai content filter. Cache akan mengurangi bandwidth jaringan eksternal dan dapat mengurangi rerata waktu pemuatan sebuah web page (Dilley, Arlitt, dan Perret, 1999).
Namun, ruang penyimpanan cache yang ada pada proxy server memiliki kapasitas yang tetap sehingga akan ada saat ketika penyimpanan cache pada proxy telah penuh terisi object. Dengan demikian perlu dilakukan penghapusan object pada cache atau yang biasa disebut cache replacement policy. Terdapat berbagai macam algoritma dalam menentukan object yang dapat dihapus, seperti Least Frequency Used with Dynamic aging (LFUDA) dan Greedy Dual Size Frequency (GDSF).
Dengan karakteristik serta kebutuhan akses user Internet di pasar grosir Pekalongan, maka dilakukan pengujian sehingga diketahui aktivitas browsing yang menjadi karakteristik penggunaan Internet di jaringan pasar grosir Pekalongan. Kemudian dapat diketahui performansi kedua cache replacement algorithm tersebut sebagai algoritma penghapusan yang paling optimal untuk diterapkan pada proxy server pasar grosir Pekalongan. Caching adalah salah satu manfaat yang dimiliki proxy server. Cache
menyimpan object-object yang diminta oleh client dari server asli. Dengan demikian permintaan Z
PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM
Pada Gambar 1 dijelaskan tentang topologi jaringan yang akan dibangun. Sistem yang akan dibangun bertujuan untuk memberi akses Internet pada pasar. Client yang ada di pasar grosir terhubung dengan jaringan melalui perangkat access point yang tersebar di pasar. Access point tersebut kemudian terhubung dengan kantor melalui antena point to point. Di kantor, terdapat perangkat router, server serta modem GPON.
Router di kantor menjadi perangkat yang menghubungkan jaringan akses client serta
INTERNET
Router juga akan mengalihkan akses Internet web dari client ke proxy terlebih dahulu. Dengan demikian, semua akses http Internet dilakukan oleh proxy server. Squid proxy server menyimpan object yang diambil langsung dari Internet ke dalam cache. Sehingga jika terdapat client yang mengakses object yang sama, squid akan meneruskan object
yang telah disimpan di cache. Squid merupakan aplikasi server yang digunakan dalam membangun proxy server ini. Proxy server akan dikonfigurasi menjadi transparent
proxy. Selain menggunakan squid, dibutuhkan tools yang mampu mengukur parameter yang akan diteliti pada tugas akhir ini. Aplikasi Calamaris, serta SARG menjadi tool
yang digunakan untuk mengukur parameter hit ratio, byte hit ratio, response time serta
sizedistribution.
Perancangan Pengambilan Data dan Penggantian CacheReplacementAlgorithm
Pada penelitian ini dilakukan pengujian terhadap dua algoritma penghapusan
cache (cache replacement algorithm) yaitu algoritma LFUDA dan GDSF. Pengujian terhadap kedua algorima ini dilakukan dengan menerapkan algorima satu per satu masing-masing dua minggu. Pengujian pertama menggunakan algoritma LFUDA selama dua minggu, kemudian setelah itu digunakan algoritma GDSF pada dua minggu setelah itu.
Selama empat minggu tersebut setiap request dari client akan dilayani oleh proxy server. Squid menyimpan object-object dan menempatkan pada cache sebelum diteruskan ke client. Selama pelayanan request dari client, squid menyimpan aktivitas yang dilakukan di dalam log. Terdapat tiga log yang dimiliki squid yakni access.log,
cache.log, dan store.log (Saini, 2011). Log tersebut digunakan aplikasi Calamaris dan SARG sebagai input sebelum diolah dan disajikan dalam bentuk web.
Squid proxy menggunakan cache memory sebesar 64 MB. Sedangkan kapasitas tersebut digunakan untuk menyimpan object maksimum berukuran 4 MB dan minimum berukuran 0KB.
Pembuatan Sistem
Sistem dibangun dengan melakukan instalasi jaringan beserta konfigurasi server
dengan menghapus tanda pagar, serta menambahi perintah yang diperlukan. Perintah untuk membuka file squid.conf tersebut adalah nano /etc/squid/squid.conf
HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan parameter yang diteliti, data dikelompokkan menjadi empat. Data hit ratio, data byte hit ratio, data response time, serta data sizedistribution. Data hit ratio,
byte hit ratio dan sizedistribution diambil dari calamaris, sedangkan data response time
diambil dari SARG.
Hit ratio
Hit ratio mendeskripsikan perbandingan jumlah request yang hit dibanding dengan total request dari client. Pada hasil percobaan ditunjukkan kedua Tabel hit ratio
dari kedua algoritma. Jika dibandingkan adalah sebagai berikut
Gambar 2 Hit ratio
Pada Gambar 2 dapat dilihat bahwa dalam 14 hari pengujian, algoritma GDSF memiliki hit ratio yang lebih tinggi pada semua hari pengujian. Hal tersebut menunjukkan bahwa GDSF memiliki performa hit ratio yang lebih baik daripada LFUDA selama 14 hari pengujian. Hal tersebut dimungkinkan terjadi karena GDSF mempertimbangkan ukuran atau size object untuk menentukan apakah object tersebut dihapus atau tidak. Dengan demikian, size object yang besar lebih cenderung cepat dihapus, sehingga tersedia ruang lebih untuk menyimpan banyak object kecil yang berpotensi menambah hit ratio.
Byte hit ratio
Byte hit ratio adalah perbandingan byte yang diterima dari cache dengan byte
keseluruhan yang diterima client. Dari hasil percobaan mengenai byte hit ratio dapat ditunjukkan pada Gambar 3. Pada Gambar 3 ditunjukkan performa kedua algoritma mengenai byte hit ratio. Pengujian hari ketiga GDSF dapat menyusul nilai byte hit ratio
dari LFUDA. Hal tersebut dapat terjadi karena keberhasilan GDSF memelihara object
kecil dan populer semakin banyak dirujuk oleh client sehingga meski ukuran object
Gambar 3 Byte hit ratio
Response time
Response time adalah ukuran waktu yang dihitung dari saat client mengirimkan
request object hingga client menerima object tersebut. Dari hasil pengujian, dapat dibandingkan response time kedua algoritma seperti berikut ini
Gambar 4 Response time
Pada Gambar 4 ditunjukkan nilai response time kedua algoritma menunjukan nilai waktu dalam satuan milisec. Algoritma GDSF memiliki response time yang besar pada pengujian hari pertama, hari ketujuh dan hari ke empat belas. Hal ini terjadi karena pada hari tersebut banyak object yang diambil dari server asli, sehingga membutuhkan waktu yang lebih besar untuk object sampai ke client.
Karakteristik Akses
Data size distribution dibagi menjadi beberapa tabel. Setiap tabel memiliki variabel interval ukuran object yang dibagi menjadi delapan kategori yaitu
I untuk sizeobject interval 0 - 0 Byte
Pendistribusian ukuran object perlu dipahami untuk mengetahui persentasi hit serta byte
hit berdasarkan ukuran object. Namun sebelum dibahas mengehai hal tersebut perlu dipahami karakteristik client dalam mengakses Internet dari jaringan pasar grosir Pekalongan. Dari hasil pengujian selama empat minggu diperoleh karakteristik client
sebagai berikut ini
Gambar 5 Karakteristik Akses Client
Sesuai dengan yang ditunjukkan pada Gambar 5 selama waktu pengujian, dari delapan kategori object client cenderung mengakses ukuran file dengan kategori kategori II, III dan IV merupakan kategori ukuran object yang sering diakses oleh client. Pada pengujian pertama kategori II, III, dan IV menempati 94% dari total request object. Sedangkan pada pengujian kedua kategori II, III dan IV menempati 93% dari total request object. Hal tersebut menunjukkan bahwa karakteristik client dalam mengakses internet adalah browsing dengan ukuran object kurang dari 100KB.
Distribusi Persentasi Hit ratio
Gambar 6 Distribusi Persentasi Hit ratio
Dari Gambar 6 di atas dapat dilihat bahwa LFUDA memiliki kecenderungan untuk memasukan object ke dalam cache tanpa melihat ukuran object. Terlihat pada hari pertama hingga hari ke empat LFUDA cenderung mempertahankan object dengan ukuran besar (kategori V). Selain itu, object kategori VI juga dimasukkan ke dalam
cache di awal hari pengujian dan semakin kecil di akhir hari pengujian. Persentasi hit untuk object dengan kategori III cenderung lebih sedikit dari yang dilakukan GDSF. Di lain sisi, GDSF mempertahankan object dengan kategori II, serta memaksimalkan
bahwa GDSF meminimalkan object dengan kategori V untuk masuk ke dalam cache. GDSF sangat kecil memasukkan kategori VI ke dalam cache.
Hal tersebut dapat dibuktikan dengan nilai rata rata setiap kategori. Rata rata persentasi kategori II, III, dan IV GDSF lebih tinggi, sedangkan untuk kategori V dan VI LFUDA lebih tinggi.
Distribusi Persentasi Byte hit ratio
Gambar 7 Distribusi Persentasi Byte hit ratio
Dari hasil persentasi byte hit yang ditunjukkan pada Gambar 7 bahwa untuk ukuran
object kategori V, LFUDA menunjukan performa lebih baik dalam byte hit. Berarti bahwa dari semua requestobject ukuran kategori V, LFUDA mampu memberikan byte
hit lebih baik dari GDSF. Namun untuk semua request kategori II GDSF lebih baik dari LFUDA. Sedangkan object kategori III dilayani baik oleh GDSF dibanding LFUDA. Dan untuk object kategori VI LFUDA menunjukkan performa lebih baik dari GDSF. Sehingga dapat disimpulkan LFUDA cenderung dapat melayani client yang mengakses
object dengan ukuran besar lebih baik dibanding GDSF.
Hal tersebut dapat dibuktikan pada rata-rata setiap kategori object. Rata rata persentasi kategori II, III, dan IV GDSF lebih tinggi, sedangkan untuk kategori V dan VI LFUDA lebih tinggi.
Analisis Perbandingan Algoritma
Benadit (2015) menuliskan perumusan pemberian nilai pada key tersebut untuk algoritma GDSF adalah
Ki = L + fi × ci / si
Dilley et al [4] menuliskan pemberian nilai pada key yang digunakan pada algoritma LFUDA adalah
Ki = fi x ci + L
Dari kedua perumusan tersebut dapat diketahui bahwa kedua algoritma memiliki rumusan yang hampir sama, tetapi berbeda pada pembagian cost dengan ukuran object
(size) yang ada pada algoritma GDSF sedangkan LFUDA tidak demikian. Dengan pembagian size pada algoritma GDSF akan cenderung memberikan nilai K yang kecil untuk sizeobject yang besar, sehingga size besar lebih cenderung untuk segera dihapus dari cache.
persentasi byte hit ratio untuk algoritma GDSF memiliki nilai yang lebih tinggi dari algoritma LFUDA pada kateogori object I sampai dengan kategori IV. Berdasarkan analisis yang telah dilakukan, kemudian perbandingan diringkas dalam Tabel 1 Matriks Perbandingan.
Tabel 1 Matriks Perbandingan
SIMPULAN
1. Algoritma LFUDA dan GDSF sama-sama mempertahankan object populer yang berada di dalam cache. Namun, perbedaan terletak pada algoritma GDSF mempertimbangkan ukuran object. Object dengan ukuran besar cenderung tidak dipertahankan di dalam cache.
2. Distribusi ukuran object pada LFUDA adalah cenderung memasukkan object
populer dan besar
3. Distribusi ukuran object pada GDSF adalah cenderung memaksimalkan object kecil yang populer serta meminimalkan object besar yang populer
4. Rata-rata Hit ratio algoritma LFUDA adalah 10,74 % dan rata-rata hit ratio GDSF adalah 14,01%
5. Rata-rata byte hit ratio algoritma LFUDA adalah 5,30 % dan rata-rata byte hit ratio
GDSF adalah 5,78%
6. Rata-rata response time algoritma LFUDA adalah 102574,87 Sec dan rata-rata
response time GDSF adalah 121188,06 Sec
7. Karakteristik akses dari client pasar grosir Pekalongan menunjukkan bahwa lebih dari 93% akses Internet adalah browsing dengan object kurang dari 100KB.
8. Berdasarkan analisis perbandingan serta menimbang karakteristik akses client
jaringan pasar grosir Pekalongan, dipilih algoritma GDSF sebagai algoritma penghapusan cache terbaik.
DAFTAR PUSTAKA
Fisk, P. "Marketing Genius". Capstone Publishing. 2006.
Nugroho, A.C. "Perencanaan Strategi Komunikasi Pemasaran (Studi Deskriptif Mengenai Perencanaan Komunikasi Pemasaran yang Diterapkan oleh Nimco Clothing Company dalam Mempromosikan Produk melalui Online Media)". Skripsi Sarjana Ilmu Komunikasi Universitas Atma Jaya Yogyakarta. 2011.
Dilley, J., Arlitt, M., & Perret, S. "Enhancement and Validation of Squid’s Cache Replacement Policy". 1999.
Saini, K. "Squid Proxy server 3.1 Beginner's Guide". PACKT Publishing. 2011. Benadit, P. Julian. "Improving the Performance of a Proxy Cache Using Expectation
