Implementasi dan Analisa Load-Balancing pada suatu Web-Server Lokal

(1)

Implementasi dan Analisa Load-Balancing pada suatu Web-Server Lokal

1

Ariyani Abdullah

2

S. N. M. P. Simamora

3

Henry Rossi Andrian

1Program studi Teknik Komputer Politeknik TELKOM([email protected])

2Program studi Teknik Komputer Politeknik TELKOM([email protected])

3Program studi Teknik Komputer Politeknik TELKOM([email protected]) Ringkasan

Penyediaan web-server untuk layanan hosting dianggap penting pada sebuah institusi/lembaga pendidikan, khususnya seperti Politeknik TELKOM. Situs, blog, atau forum adalah beberapa contoh implementasi aplikasi berbasis web sebagai sarana untuk berbagi informasi. Penggunaan halaman web menjadi lebih interaktif dan memudahkan pengguna ketika melihat objek pada halaman web tersebut. Perkembangan ini mengakibatkan peningkatan beban pada web server karena meningkatnya kebutuhan untuk melayani permintaan. Pada saat yang sama pengguna mengharapkan peningkatan ketersediaan dan meminimalkan waktu tanggap dari web-server. Dilema ini dapat diselesaikan dengan menerapkan load-balancing antara web-server yang melayani permintaan dari klien. Load-balancing dapat mencegah terjadinya overload melalui penggunaan beberapa server dengan membagi beban. Makalah ini mengambarkan penerapan sistem load balancing pada web-server yaitu dengan menggunakan fungsi Algoritma Round Robin yang disedi- akan oleh Server DNS (Domain Name System) BIND (Berkeley Internet Name Domain) untuk membagi jumlah permintaan dari klien yang akan menuju ke web-server. Selain itu, perangkat lunak seperti mod backhand digunakan untuk mengalihkan permintaan ketika Server Web Apache tidak mampu melayani permintaan dan memilih web server lain dengan sumber daya yang tersedia lebih besar untuk menangani permintaan tersebut. Penggunaan spread dan wackamole dimaksudkan untuk memastikan bahwa pengguna masih dapat mengakses suatu domain meskipun salah satu web-server down atau dengan kata lain, spread dan wackamole membantu peningkatan ketersediaan dari web-server sehingga tidak perlu khawa- tir untuk menjalankan layanan DNS Round-Robin.

Keywords: load-balancing, server load-balancing, web-server, DNS server, Mod-Backhand, Round-Robin DNS.

Kata Kunci : Robot Penjejak Garis, Nirkabel, Frequency Shift Keying.

1 Pendahuluan

Seiring dengan berkembangnya teknologi informasi, penggunaan web untuk mengakses informasi pun semakin banyak digunakan seperti forum dan blog karena dengan mudah pengguna dapat mengakses dan mendapatkan informasi dalam jangka waktu yang relatif singkat dan dapat diakses 24 jam. Di satu sisi, keberadaan web-server pada jaringan intranet sebuah lembaga pendidikan dianggap penting karena baik dosen, mahasiswa maupun staf kampus dapat saling bertukar informasi melalui situs, forum atau blog yang mereka buat.

Web-server bertanggung jawab melayani permintaan Hyper-Text Transfer Protocol (HTTP) dari aplikasi klien yang dikenal dengan web-browser. Web- server akan mencari data dari Uniform Resour-

ce Locator (URL) yang diminta dan mengirimkan kembali hasilnya dalam bentuk halaman-halaman web yang umumnya berbentuk dokumen Hypertext Markup Language (HTML) dan semua isi (content) dari suatu situs ke komputer klien.

Peningkatan permintaan pada situs, menyebabk- an web- server sibuk menjawab permintaan klien dan terkadang pula web-server mengalami down atau fail jika terlalu banyak permintaan sehingga web-server tidak dapat menanganinya. Hal ini akan merugikan pihak yang mempercayakan situsnya pada suatu web-server, karena situs-situs tersebut tidak dapat diakses untuk sementara waktu.

Parameter seperti waktu tanggap, kemerataan beban dan keberhasilan pelayanan merupakan parameter yang menentukan kinerja suatu web server.

Salah satu mekanisme untuk lebih mengoptimalk-

(2)

an penggunaan sumber daya yang ada adalah dengan mekanisme load-balancing yang akan menyeimbangkan beban dari seluruh server yang ada pada cluster. Melalui penggunaan mekanisme load- balancing, permintaan koneksi HTTP yang datang pada web-server akan ditangani oleh server dengan kondisi yang paling baik, dimana pemilihan terse- but dilakukan dengan sistem kandidasi.

Berdasarkan latar belakang yang telah dikemu- kakan sebelumnya, maka rumusan masalah yang diangkat dalam penelitian ini adalah:

1. Bagaimana meningkatkan skalabilitas dari sebuah web-server dengan mendistribusikan beban ke beberapa server untuk mencegah overload.

2. Bagaimana pengolaan sumber daya web- server agar terjadi pemerataan pelayanan terhadap permintaan akses web site (situs) 3. Bagaimana mengarahkan trafik pada web-

server ke web-server lain sehingga dapat meningkatkan ketersediaan server dan down time dari server dapat diminimalisasi.

Adapun batasan masalah pada penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Penelitian menggunakan Sistem Operasi Linux CentOS, dengan alasan free, open-source, dan memiliki utilitas yang banyak sehingga memudahkan pengimplementasian serta penggunaan web server dan DNS server.

2. Penelitian dilakukan di Laboratorium Politek- nik TELKOM Bandung menggunakan jaringan LAN (Local Area Network) dan implementasi load-balancing dilakukan dalam satu domain.

3. Penerapan load-balancing pada web server ini akan terdiri dua komputer yang berperan sebagai web-server (dapat bertambah sesuai dengan keperluan) dan satu komputer untuk implementasi Round-Robin pada DNS server.

4. Sistem load-balancing pada web-server ini akan menguji hingga 100 klien ketika web-server tersebut diakses dalam rentang waktu yang berdekatan.

5. Analisa kinerja web-server dilakukan pada beberapa parameter seperti: waktu tanggap, keberhasilan pelayanan, dan kemerataan beban pada masing-masing web-server.

6. Pada penelitian kali ini, tidak memperhatikan aspek jenis media transmisi yang digunakan (wireless atau wireline) dan aspek keamanan web-server.

7. Pengujian load-balancing menggunakan Siege- 2.69. Tujuan pada penelitian ini adalah:

(a) a.Menganalisa implementasi load- balancing untuk meningkatkan skalabilitas web-server dengan cara mendistribusikan beban ke beberapa server.

(b) Menganalisa ketersediaan dari web- server dengan menerapkan sistem load-balancing yang mengarahkan trafik ke server lain sehingga down-time dari web-server dapat diminimalisasi.

(c) Menganalisa kinerja web-server dengan diterapkannya sistem load-balancing pada beberapa parameter seperti jumlah transaksi, waktu tanggap, ketersediaan, dan kecepatan transaksi.

2 Landasan Teori

2.1 Web-server

Web-server merupakan perangkat lunak yang melayani permintaan HTTP dari web-browser dan mengirimkan kode-kode dinamis ke server aplikasi.

Server aplikasi inilah yang menerjemahkan dan memproses kode-kode dinamis menjadi kode-kode statis HTML dalam suatu halaman statis yang ke- mudian dikirimkan ke browser oleh web-server.

Web-server biasanya disebut juga sebagai HTTP server karena basisnya menggunakan protokol HTTP.

Ketika user mengetik sebuah URL atau meng-klik sebuah link, maka web-browser akan mengirimkan permintaan halaman web. Melalui alamat URL, diketahui server mana yang menyimpan halaman web tersebut, selanjutnya server menerima permintaan dan mencari halaman web yang diminta, apabila halaman web yang diminta terdapat di web- server tersebut, maka server akan mengirimkan halaman web yang diminta melalui Jaringan Internet atau Intranet ke browser di komputer klien. Keti- ka halaman tersebut tiba di komputer, web-browser segera menerjemahkan bahasa hypertext dan me- nampilkannnya di komputer klien, proses ini hanya berjalan dalam hitungan detik. Komputer klien dapat mengakses homepage dan halaman web secara online apabila terkoneksi ke suatu jaringan komputer, sebab web-server selalu dikoneksikan melalui jaringan komputer. Melalui jaringan inilah komputer klien dapat berinteraksi langsung dengan jutaan web-server yang tersebar di dunia, begitu juga dengan web-server yang akan melayani ribuan bahk- an jutaan permintaan halaman web setiap harinya.

2.2 Load-balancing

Load-balancing adalah suatu teknik mendistribusikan beban kerja (workload) secara merata antara dua atau lebih komputer, link jaringan, CPU (Cen- tral Processing Unit), hard- drive, atau sumber da-

(3)

ya lain, dalam rangka untuk mendapatkan peman- faatan sumber daya yang optimal, memaksimalk- an throughput, meminimalkan waktu tanggap, dan menghindari overload.

Load-balancing bukan merupakan konsep baru dalam ruang server atau jaringan. Beberapa produk mempraktekkan berbagai jenis dari load-balancing.

Sebagai contoh, router dapat mendistribusikan trafik melalui beberapa jalur ke tujuan yang sama, menyeimbangkan beban ke resource jaringan yang berbeda. Sebuah server load balancer mendistribusikan trafik di antara sumber daya server ketimbang sumber daya jaringan.

2.3 DNS Round Robin

Umumnya DNS server berisi satu alamat IP yang di- peta-kan menjadi sebuah nama situs tertentu. Ak- an tetapi DNS server juga dapat digunakan untuk menyeimbangkan beban server dengan cara meng- elola beberapa alamat IP yang berbeda untuk sebuah nama situs. Alamat-alamat IP tersebut mewakili mesin-mesin dalam sebuah cluster, dan semuanya di-peta-kan ke satu nama situs yang sama.

Algoritma Round Robin digunakan pada DNS server untuk menyeimbangkan beban pada beberapa server. Penjadwalan Algoritma Round Robin memberikan tugas-tugas ke semua bagian dalam bentuk matematika; Round Robin memilih server dengan i

= (i+1) mod n setiap kali, dimana n adalah jumlah server. Prosedur formal penjadwalan Round Robin sebagai berikut:

S = {S0, S1, ..., Sn-1}, where n > 0;

i indicates the server selected last time, and i is initialized with -1; j = i;

do { j = (j + 1) mod n;

if (Available(Sj)) {

{

i = j;

return Si;

} }

while (j != i);

return NULL;

Gambar 1: DNS Round Robin Load balancing

2.4 Load Balancing Apache Mengguna- kan Mod Backhand

Mod Backhand merupakan suatu modul pada Apa- che web-server yang bertujuan untuk menyediakan fasilitas load- balancing di dalam cluster. Tujuan khusus dari Mod Backhand adalah menyediakan in- frastruktur untuk mengalokasikan ulang permintaan HTTP ke setiap mesin dalam cluster, mengum- pulkan dan mendistribusikan statistik resource untuk setiap server pada cluster, dan efektivitas untuk mengambil keputusan yang fleksibel karena Mod Backhand bekerja berdasarkan per-permintaan.

Ketika web-server Apache memproses permintaan HTTP, server melakukan siklus terhadap permintaan tersebut melalui semua modul di berbagai tahap. Pada tahap pertama, Mod Backhand secara administratif menentukan apakah load- ba- lancing perlu dilakukan atau tidak, untuk URL ini.

Setelah itu, server melewatkan informasi permintaan melalui rangkaian fungsi pengambilan keputusan atau yang disebut dengan fungsi candidacy.

Fungsi ini bertanggung jawab untuk mengurutkan kumpulan server yang tersedia menjadi urutan server yang "terbaik". Fungsi candidacy memiliki akses ke struktur request_rec untuk permintaan saat ini, begitu juga dengan segmen memori bersama yang memegang informasi penggunaan sumber daya yang terkelola. Fungsi dalam rangkaian ini di- definisikan pada file konfigurasi Apache dan dapat dibedakan untuk direktori atau ekstensi yang berbeda. Fungsi candidacy juga dapat memilih meto- de pengalokasian kembali permintaan yang digunakan.

Implementasi Mod Backhand sebagai load- balancer dapat dikombinasikan dengan DNS Ro- und Robin untuk mengarahkan permintaan atau trafik ke beberapa Apache web-server yang terhu- bung ke cluster yang telah dikonfigurasi directive Mod Backhand didalamnya seperti contoh pada Gambar 3. Pada sistem ini, Apache web-server tidak hanya memproses permintaan HTTP, tetapi juga dapat menelusuri resources dari setiap web- server. Hal ini bertujuan untuk mengalihkan permintaan tersebut ke web-server lain yang identik (kecuali alamat IP) dan dengan directive Mod Bac- khand yang sama, jika salah satu web-server tersebut sibuk dan kurangnya resources yang tersedia untuk memproses permintaan pengguna seperti yang diilustrasikan pada Gambar 3

3 Model Konseptual

Model konseptual dari penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 4, yang dapat dijelaskan sebagai berikut:

Penelitian diawali dengan melakukan konfigurasi pada DNS server, yaitu dengan mengaktifkan fi-

(4)

Gambar 2: Sketsa Implementasi Mod Backhand pada Apache

Gambar 3: Load Balancing DNSRR dan Mod Bac- khand

tur Round Robin pada file konfigurasi utama dari DNS server agar alamat IP dari suatu nama domain yang tersimpan pada DNS server diberikan secara bergantian ketika klien ingin mengakses web- server. DNS Round Robin dirancang untuk mengarahkan permintaan dari pengguna ke lebih dari satu web-server. Pada web-server yang berada dalam cluster, dilakukan penginstalasian modul Mod Backhand, spread, serta wackamole. Konfigurasi dilakukan pada file konfigurasi Apache dan Mod Backhand yaitu file http.conf, sehingga setiap web- server dapat menganalisa informasi yang dipubli- kasikan oleh semua web- server yang berada dalam cluster. Selain itu, konfigurasi juga dilakukan pada file spread.conf untuk mendeklarasikan alamat IP real dari server yang tergabung dalam cluster dan pada file wackamole.conf konfigurasi dilakukan untuk mendefinisikan alamat IP virtual yang di- daftarkan pada DNS server dan akan dikelola oleh wackamole. Flow chart untuk mengilustrasikan si- tuasi yang terjadi ketika pengguna mengakses situs web yang dikelola oleh Apache web-server terlihat pada Gambar 5.

Gambar 4: Model Konseptual Penelitian

Gambar 5: Flow Chart Ketika user Mengakses web- site

4 Analisis dan Perancangan

4.1 Analisis Spesifikasi Kebutuhan

Penerapan sistem load-balancing yang akan di im- plementasikan merupakan sistem baru dan bukan pengembangan dari sistem yang telah ada sebelumnya. Penelitian menggunakan pemodelan jaringan untuk mensimulasikan sistem load-balancing yang akan diterapkan, terdiri dari dua komputer untuk Apache web-server serta satu komputer berfungsi sebagai DNS server untuk mengaktifkan fitur Ro- und Robin. Sistem load-balancing yang diterapkan ini, diharapkan dapat menyeimbangkan beban pada web-server untuk mencegah terjadinya overload serta meningkatkan ketersedian web-server sehingga server masih dapat melayani permintaan minimal 100 pengguna yang mengakses web-server dengan rentan waktu yang berdekatan atau bersama- an. Berikut ini mengenai spesifikasi perangkat lunak dan perangkat keras yang digunakan pada penelitian.

(5)

Tabel 1: Spesifikasi Perangkat Lunak

No Perangkat Lunak

Web Server

DNS Server

Klien

1 Sistem Operasi

Linux CentOs

5.2

Linux CentOS

5.2

Linux Ubuntu

9.04

2 Aplikasi Apache Bind Mozilla

Firefox

3 Editor Gedit Gedit Gedit

4 Perangkat lunak tambahan

Mod backhand

Spread Wackamo-

le

- Siege-2.69

Tabel 2: Spesifikasi Perangkat Keras

No. Perangkat Keras

Web Server DNS Server

1 Motherboard Asus P5 Asus P5 2 Processor Intel

Pentium 4CPU 3.00

GHz

Pentium 4 CPU 3.00 GHz

3 RAM DDR RAM

512 MB PC3200

DDR RAM 512 MB

4 Hard Disk Seagate Baraccuda SATA-40GB

Seagate Baraccuda 40GB

5 LAN Card OnBoard 100Mbps

OnBoard 100Mbp- sNIC Allied Telesyn AT2500TXL/

RTL8139D 100Mbps

6 Monitor Samsung

Sync Master 740n 14”

Samsung Sync Mas- ter 740n 14”

Tabel 3: Spesifikasi Perangkat Keras Jaringan

No. Perangkat Keras

Spesifikasi Jumlah

1 Switch D-Link

Switch 16 Port

1

2 Kabel UTP UTC Cat 5 10 – 100 Meter

4.2 Perancangan Sistem

Pada penelitian ini, jumlah minimal komputer yang berfungsi sebagai web-server load balancing adalah dua buah komputer dan dapat bertambah sesuai dengan kebutuhan yang diinginkan, dan untuk mengaktifkan fitur Round Robin dapat diterapkan pada DNS server.

Implementasi sistem load balancing ini, akan di- simulasikan pada pemodelan skema jaringan seperti pada gambar berikut:

Gambar 6: Skema Jaringan Simulasi Load- balancing

Tabel 4: Pengaturan Penamaan dan Pengalamatan Host

Server Nama Host

Nama Domain FQDN

DNS Server

ns1 poltekhost.org ns1.poltekhost.org

ApacheWeb server

www1 poltekhost.org www1.poltekhost.org www2 poltekhost.org www1.poltekhost.org

5 Implementasi dan Pengujian

5.1 Implementasi Sistem Load- balancing

Implementasi sistem load balancing pada penelitian kali ini, dilakukan konfigurasi pada DNS server yaitu file konfigurasi named.conf serta file zone yang terlibat. Sedangkan pada sisi apache web server yaitu file httpd.conf, spread.conf, serta wackamole.conf.

File konfigurasi named.conf digunakan untuk memetakan dari alamat komputer ke nama komputer. Setelah melakukan konfigurasi file named.conf langkah selanjutnya adalah konfigurasi file zone. Pindah ke direktori spesifik yang dise- butkan dipilihan blok {} pada file named.conf yaitu /var/named/chroot/var/named/. Mulai meng- konfigurasi file zone poltekhost.org.zone (yang di- sebutkan pada blok file zone pada file named.conf.

di baris keempat).

Terlihat pada Gambar 7, tertera alamat IP dari www.poltekhost.org adalah 192.168.2.9, dan 192.168.2.10. Ketika dilakukan pengujian melalui mesin web-server 1 dengan cara yang sama, DNS server memberikan balasan alamat IP yaitu 192.168.2.10 dan 192.168.2.9 seperti yang terlihat pada Gambar 8. Berdasarkan informasi dari kedua gambar terlihat perbedaan urutan alamat IP yang

(6)

diberikan oleh DNS server. Hal ini dikarenakan di- terapkannya Algoritma Round Robin.

Gambar 7: Pengujian Round Robin pada DNS Server

Gambar 8: Pengujian DNSRR oleh web-server

5.2 Pengujian Sistem Load-balancing pada Web-Server

Apabila semua layanan yang dibutuhkkan telah di- aktifkan dan dikonfigurasi dengan benar, maka kinerja dari web server dapat diuji. Pada penelitian ini kinerja web server akan diuji dengan mengacu pada beberapa parameter seperti jumlah transaksi, persentasi ketersediaan, waktu tanggap dan kecepatan transaksi.

5.2.1 Simulasi Pengiriman Permintaan HTTP ketika dua web-server aktif

No Jumlah Waktu Transaksi Ketersediaan Waktu Kecepatan

1 100 3 3993 100% 0.01 67.17

2 100 1 11783 100% 0.01 197.44

3 100 0 47609 100% 0.12 799.21

Tabel 5: Hasil Simulasi 100 user Mengakses Web Serve

Tabel 6: Hasil Simulasi 200 user Mengakses web- server

No Jumlah u Waktu

Tunda

Transaksi Ketersediaa Waktu Tanggap

Kecepatan

1 200 3 8005 100% 0.01 133.46

2 200 1 23516 100% 0.01 392.46

3 200 0 57041 100% 0.19 951.95

Tabel 7: Hasil Simulasi 300 user Mengakses web- server

No Jumlah user

Waktu Tunda

Transaksi Ketersediaan Waktu Tanggap

Kecepatan

1 300 3 11732 100% 0.01 197.64

2 300 1 34797 100% 0.01 582.38

3 300 0 54884 100% 0.31 920.56

5.2.2 Simulasi Pengiriman Permintaan HTTP Ketika satu web-server aktif

No Jumlah user Waktu Transaksi Ketersediaan Waktu Tanggap Kecepatan

1 100 3 7875 100% 0.01 131.4

2 100

2

23419 100% 0.01 390.45

3 100

1

30702 100% 0.3.7 512.64

Tabel 8: Hasil Simulasi 100 user Mengkases Satu web-server

No Jumlah user WaktuTunda Transaksi Ketersediaan Waktu Tanggap Kecepatan

1 200 3 11732 100% 0.01 197.64

2 200 2 34797 100% 0.01 582.38

3 200 1 54884 100% 0.31 920.56

Tabel 9: Hasil Simulasi 200 user Mengakses satu web-server

No Jumlah user WaktuTunda Transaksi Ketersediaan Waktu Tanggap Kecepatan

1 300 3 11587 100% 0.01 194.97

2 300 2 29767 100% 0.08 498.53

3 300 1 30183 100% 0.51 510.37

Tabel 10: Hasil Simulasi 300 user Mengakses satu web-server

6 Penutup

6.1 Kesimpulan

Kesimpulan yang diperoleh dari penelitian ini yaitu:

1. Pada saat jumlah pengguna yang mengakses web-server semakin banyak, maka waktu tang-

(7)

gap yang dihasilkan oleh server untuk melayani permintaan-permintan dari pengguna terse- but semakin lambat.

2. Ada saat interval waktu dari user mengakses web-server semakin cepat (nilainya semakin kecil), maka waktu tanggap server untuk melayani permintaan semakin lambat.

3. Pada saat waktu tanggap yang dihasilkan oleh server ketika melayani permintaan lebih cepat, maka jumlah transaksi yang berhasil dilayani, semakin banyak.

4. Pada saat hanya satu web-server yang aktif, waktu tanggap yang dihasilkan oleh server untuk melayani permintaan-permintan dari user lebih lambat dibandingkan dengan ketika dua server yang aktif.

5. Kinerja yang dihasilkan ketika dua server yang aktif cenderung lebih baik atau meningkat dibandingkan dengan hanya terdapat satu server, hal ini dapat dilihat hari waktu tanggap server, jumlah transaksi yang berhasil dilayani, dan kecepatan transaksi yang terjadi setiap detik.

6.2 Saran

Beberapa saran yang dapat disampaikan berikut ini yaitu:

1. Sistem load-balancing pada penelitian ini dapat dipadukan dengan perangkat keras load- balancer (seperti switch, router, atau local- director) untuk memperoleh performansi server dan jaringan yang lebih baik.

2. Sistem load-balancing yang diterapkan pada Apache web-server ini dapat diimplementasi- kan pula pada web- server yang menyediakan halaman web dengan script pemograman seperti: php, Java Servlet Page (.jsp), dan Active Server Pages (.asp) sekaligus pada web-server yang sama.

Pustaka

[1] Peter Laurie Ben Laurie. Apache The Definitive Guide 3rd Edition. O’Reilly & Associates, Inc., Sebastopol., 2002.

[2] Tony Bourke. Server Load Balancing. O’Reilly &

Associates, Inc., Sebastopol., 2001.

[3] content.websitegear.com. Load balance metho- ds.

[4] Marjorie Sayer Sailu Reddy Anshu Aggarwal David Gourley, Brian Totty. HTTP The Definitive Guide. O’Reilly & Associates, Inc., Sebastopol., 2002.

[5] Eric Hall. Internet Core Protocols The Definitive Guide. O’Reilly & Associates, Inc., Sebastopol., 2000.

[6] Nick Kew. The Apache Modules Book. Prentice Hall, New Jersey., 2007.

[7] Candra Kopparapu. Load Balancing Servers, Fi- rewalls, and Caches. John Wiley & Sons, Inc., Canada., 2002.

[8] Theo Schlossnagle. Scalable Internet Architectu- res. Sams, United States of America., 2006.

[9] S.N.M.P. Simamora. Perhitungan kinerja sistem untuk antrian multi-server pada akses ja- mak. Departemen Sistem Komputer, Fak. Teknik ITHB, Bandung., 2002.