PROPOSAL TUGAS AKHIR
PERBANDINGAN KINERJA SERVER VIRTUAL (OPERATING SYSTEM-LEVEL VIRTUALIZATION) DENGAN SERVER KONVENSIONAL
Oleh: Firdaus Ashri NIM: 0704105020020
BIDANG STUDI
TEKNIK INFORMATIKA dan KOMPUTER
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SYIAH KUALA DARUSSALAM – BANDA ACEH Oktober 2012
Pernyataan Calon Dosen Pembimbing
Saya menyatakan bahwa proposal penelitian ini telah saya baca/pelajari dan layak untuk diajukan sebagai proposal Tugas Akhir. Sejauh yang saya ketahui proposal ini tidak mengandung unsur PLAGIAT.
Darussalam, 27 September 2012
Pembimbing I,
Yudha Nurdin, ST., MT
Pembimbing II,
Dr. Ir. Rizal Munadi, MM, MT
NIP. 19791001 201012 1 002
NIP. 19670815 199303 1 005
ABSTRAK
Teknologi virtualisasi server merupakan suatu teknologi yang bertujuan untuk mengefisiensikan resources yang ada pada server konvensional. OpenVZ merupakan software virtualisasi yang mengadopsi teknik virtualisasi Operating System-level Virtualization yang mudah untuk digunakan. Pemilihan teknik vitualisasi akan mempengaruhi kinerja dari server virtual itu sendiri, seperti load CPU, penggunaan memory serta kecepatan transfer data ethernet card nya, karena proses virtualisasi server membagibagi resources yang terdapat pada server konvensional seperti CPU Core, CPU Usage, RAM, dan Storage/ruang penyimpanan kepada server-server virtual. Pada penelitian ini penulis membandingkan kinerja Load CPU, penggunaan memory serta kecepatan transfer data ethernet card antara server virtual berbasis OpenVZ dengan server konvensional menggunakan metode uji t(t-test) dan juga cohen, dimana uji t merupakan teknik pengujian nilai perbandingan rerata data(sampel) yang berasal dari populasi berbeda namun memiliki variable yang sama dengan tujuan untuk meyakinkan bahwa hasil yang diperoleh benar-benar dikarenakan perlakukan berbeda terhadap kedua server, dan cohen sendiri merupakan metode yang dapat digunakan untuk menetukan besar kecilnya perbedaan yang terdapat antara rerata data(sampel)yang dibandingkan.
Kata Kunci: t -test, Cohen’s d, Operating System-level Virtualization, Load CPU, penggunaan memory, kecepatan transfer data ethernet card
BAB I. PEDAHULUAN
Perkembangan ilmu di bidang teknologi komputerisasi telah sampai kepada tahapan virtualisasi, dimana telah mampu membentuk wujud maya dari sesuatu yang bersifat nyata/fisik dengan cara membagi sumberdaya yang terdapat Host OS (komputer yang menjalankan aplikasi virtualisasi) kepada Guest OS (Komputer yang berjalan didalam komputer konvensional) (Sufehmi, Harry., 2009). Saat ini terdapat tiga teknik untuk membangun server virtual, yaitu Full Virtualization, Paravirtualization dan Operating System-level Virtualization. Yang dimaksud dengan Full Virtualization adalah teknik virtualisasi yang dapat diterapkan pada setiap sistem operasi, dengan artian bahwa setiap sistem operasi dapat bertindak sebagai Host OS dan Guest OS baik itu sistem operasi berbasis Linux maupun yang berbasis Windows. Paravirtualization adalah teknik yang mewajibkan Host OS nya merupakan sistem operasi berbasis Linux, sedangkan untuk Guest OS nya dapat digunakan OS apapun. Sedangkan Operating System-level Virtualization merupakan teknik virtualisasi yang hanya bisa diterapkan menggunakan Host OS yang berbasis Linux dan Guest OS nya juga berbasis Linux (Suprianto. 2009). Ada beberapa software yang dapat digunakan untuk menerapkan teknologi virtualisasi server, diantaranya adalah VMware Server, OpenVZ, Xen, KVM serta OpenVZ. Selain software virtualisasi, kini sistem operasi khusus untuk virtualisasi juga sudah ada, dan sistem operasi Proxmox VE merupakan sistem operasi yang dikhususkan untuk virtualisasi
karena telah memasukkan aplikasi virtualisasi KVM dan OpenVZ sebagai aplikasi default. Virtualisasi server merupakan metode membagi sumber daya/resources sebuah server menjadi beberapa server virtual. Server virtual tersebut memiliki kemampuan menjalankan sistem operasi sendiri layaknya sebuah server konvensional. Resources server konvensional yang dialokasikan kepada server-server virtual meliputi CPU Core, CPU Usage, RAM, dan Storage/ruang penyimpanan(Suprianto. 2009). Pemilihan software virtualisasi yang digunakan akan mempengaruhi kinerja dari load CPU, penggunaan memori serta kecepatan transfer data ethernet card nya karena setiap software virtualisasi memiliki kualitas isolasi
yang berbeda-beda. Isolasi yang dimaksud adalah penguasaan dan pengendalian resources yang telah diberikan sehingga tidak mengganggu server virtual lainnya. Parameter Load CPU, penggunaan memory serta kecepatan transfer data ethernet card sangat berperan penting pada kestabilan kinerja sebuah server, baik itu server virtual maupn server konvensional. Pada tugas akhir ini penulis melakukan perbandingan kinerja Load CPU, penggunaan memory serta kecepatan transfer data ethernet card antara server konvensional dengan server virtual berbasis OpenVZ yang menerapkan teknik virtualisasi Operating System-level Virtualization menggunakan metode perbandingan t-test sample independent untuk melihat perbedaan yang ditimbulkan oleh perlakuan yang berbeda terhadap kedua server tersebut dan juga Cohen’s ES(Effect Size) Independent means untuk mendapatkan nilai ukuran efek dari perbedaan perlakuan yang diberikan, apakah bernilai kecil, sedang ataupun besar.
BAB II. PERUMUSAN MASALAH
Teknologi virtualisasi server merupakan suatu teknologi yang dirancang untuk mensiasati kurangnya efisiensi pemanfaatan resources yang ada pada server konvensional. Resources yang dibagi-bagi dari server konvensional kepada server- server virtual adalah CPU Core, CPU Usage, RAM, dan Storage/ruang penyimpanan. Dengan membagi-bagi parameter tersebut akan memberikan pengaruh terhadap kinerja dari server virtual seperti Load CPU, penggunaan memory dan juga kecepatan transfer data ethernet card nya. Permasalahan yang dibuat pada tugas akhir ini yaitu, apakah server virtual berbasis OpenVZ akan memberikan kinerja yang berbeda dengan server konvensional bila memiliki spesifikasi yang sama(CPU,RAM), jika dilihat dari parameter load CPU, penggunaan memori dan juga kecepatan transfer data ethernet card nya menggunakan metode perbandingan sample t test independent dan juga Cohen ES(Effect Size) Independent means.
BAB III. TINJAUAN PUSTAKA
3.1
Server
Server adalah komputer induk dari semua komputer yang terhubung pada jaringan untuk menangani pengolahan, pendistribusian dan penyimpanan data secara terpusat (Wijaya, Irtanto., -).
3.2
Virtualisasi
Virtualisasi bisa diartikan sebagai pembentukan wujud maya dari sesuatu yang bersifat nyata/fisik, misalnya sistem operasi, perangkat storage/penyimpanan data atau sumber daya jaringan. Virtualisasi dapat diterapkan kedalam beberapa bentuk, diantarannya (Sufehmi, Harry., 2009): Ø Network Virtualization : VLAN, Virtual IP (untclustering), Multilink
Ø Memory Virtualization : pooling memory dari node-node di cluster
Ø Grid Computing : banyak komputer sama dengan satu
Ø Application Virtualization : Dosemu, Wine
Ø Storage Virtualization : RAID, LVM
Ø Platform Virtualization : virtual computer.
Virtualisasi merupakan suatu metode yang digunakan untuk memisahkan sumber daya komputer yang digunakan antara Host OS (komputer yang menjalankan aplikasi virtualisasi), dengan Guest OS (komputer maya yang berjalan di dalam komputer Host). Untuk dapat menjalankan aplikasi virtualisasi dengan baik, diperlukan dukungan hardware atau kompabilitas hardware yang baik. Kebutuhan utama yang harus
diperhatikan agar aplikasi virtualisasi dapat berjalan adalah processor dan RAM karena CPU Core, CPU Usage, RAM akan dibagi-bagikan untuk server virtual. Ada beberapa aplikasi virtualisasi yang bersifat free di Linux yang sangat tepat digunakan untuk kebutuhan server diantaranya VMware Server, OpenVZ, Xen dan KVM(Suprianto. 2009).
3.2
Teknik Virtualisasi
Saat ini terdapat tiga teknik virtualisasi server, yaitu Full Virtualization,
Paravirtualization dan Operating System-level Virtualization.
Full Virtualization adalah teknik virtualisasi yang dapat diterapkan pada setiap sistem operasi, dengan artian bahwa setiap sistem operasi dapat bertindak sebagai Host OS dan Guest OS baik itu sistem operasi berbasis Linux maupun yang berbasis Windows. Software virtualisasi yang menggunakan teknik ini diantaranta adalah Xen dan VMWare. Paravirtualization adalah teknik virtualisasi yang mewajibkan Host OS nya merupakan sistem operasi berbasis Linux, sedangkan untuk Guest OS nya dapat digunakan OS apapun. Software virtualisasi yang menggunakan teknik ini diantaranya adalah Xen dan UML. Sedangkan Operating System-level Virtualization merupakan teknik virtualisasi yang hanya bisa diterapkan menggunakan Host OS yang berbasis Linux dan Guest OS nya juga berbasis Linux. Software virtualisasi yang menggunakan teknik ini diantaranya adalah Open VZ dan Linux VServer(Suprianto. 2009).
3.3
OpenVZ
OpenVZ merupakan operating system-level virtualizaion technology yang dibuat berbasiskan kernel Linux. OpenVZ mempermudah server fisik untuk menjalankan berbagai macam sistem operasi berbeda secara terpisah. Berbeda dengan aplikasi virtualisasi lain seperti VMWare atau Xen, OpenVZ memiliki keterbatasan dimana aplikasi ini membutuhkan Linux sebagai Host dan Guest OS nya. OpenVZ disusun dari aplikasi Parallels Virtuozzo Containers, sebuah aplikasi komesial yang dibuat oleh Parallels, Inc. OpenVZ dilisensikan ke dalam GPL2, dan di dukung serta disponsori langsung oleh Parallels(Suprianto, 2009). Untuk mnggunakan OpenVZ tidak perlu melakukan instalasi distribusi Linux seperti virtual machine lainnya, karena yang dibutuhkan adalah template yang berisi file system dari
distribusi linux yang diinginkan.
Template adalah images yang dibutuhkan untuk membuat VE baru. Template adalah kumpulan dari paket-paket dengan cache template sendiri adalah sebuah arsip dari paketpaket yang telah terinstal(Kolyshkin, Kirill., 2006).
3.4
ProxMox VE
ProxMox VE (virtual environment) adalah distro Linux berbasis Debian (x86_64) yang dikhususkan sebagai distro virtualisasi. Proxmox secara default menyertakan OpenVZ dan KVM dan disediakan dalam modus teks (console mode). Proses administrasinya dilakukan menggunakan akses web. Ada beberapa hal yang harus diperhatikan dalam menggunakan sistem operasi
ProxMox VE:
1. Proxmox disediakan hanya untuk mesin 64 bit sehingga tidak bias digunakan untuk mesin 32 bit. 2. Pada saat instalasi, Proxmox diinstalasikan langsung dari CD dan akan menghapus seluruh isi harddisk sehingga jika ingin sekedar mencoba Proxmox, gunakan harddisk kosong atau jalankan pada mesin Virtual juga 3. Jika ingin menggunakan KVM, Proxmox membutuhkan motherboard/CPU yang mendukung teknologi virtualisasi yaitu Intel VT/AMD-V.
3.5
Linux Tools
Perintah htop pada linux berfungsi untuk menampilkan load CPU. Perintah vmstat –as berfungsi untuk menampilkan penggunaan memory. Perintah iftop digunakan untuk melihat informasi kecepatan transfer data pada interface ether yang terpakai.
3.6
T - Test (Uji Hipotesa Komparatif)
Uji hipotesa komparatif( t - test) adalah uji perbandingan data(sampel) yang berasal dari populasi berbeda namun memiliki variable yang sama, dengan cara membandingkan nilai rata-rata antar sampel(data) yang memiliki populasi berdistribusi normal hingga diperoleh peryataan yang menunjukkan nilai
perbandingan. Data yang digunakan berupa data(sampel) yang kecil dan dengan varian populasi tidak diketahui. Terdapat 3 teknik pengujian hipotesa komparatif(t-test), yaitu:
· One Sample t-test
· Paired Smaple t-test
· Independent Sample t-test
3.7
Independent Sample t-test
Uji-t merupakan analisis parametrik yang digunakan untuk menguji perbedaan mean(ratarata) untuk dua kelompok dan menentukan apakah terdapat perbedaan yang sebenarnya atau secara kebetulan. Sampel “independent” adalah subyek yang dipilih secara acak dan ditugaskan secara individual untuk menjadi sampel dari grup. Rumus untuk pengujian nilai t dengan sampel independen adalah (Yount, Rick., 2006):
(3.1)
Keterangan:
t
= uji t untuk sampel independen
= rerata sampel data kelompok X
= rerata sampel data kelompok Y
= standar eror rerata X dan Y.
3.8
Standard Error
Standar eror adalah hasil pengoperasian variansi dari kedua sample. Rumus untuk menentukan Standar Eror dua kelompok data adalah:
(3.2)
Keterangan:
= standar eror rerata X1 dan X2
= variansi dari sampel data pertama(X1)
= variansi dari sampel data kedua(X2)
N1
= banyaknya sampel data pertama(X1) yang digunakan
N2
= banyaknya sampel data kedua(X2) yang digunakan
Variansi adalah kuadrat dari deviasi. Rumus untuk variansi adalah:
(3.3)
Keterangan:
S2
= variansi dari sampel data X
xi
= variabel data x ke-i
= rerata data(sampel) variabel X
N
= banyaknya sampel yang digunakan
Rumus untuk standar deviasi adalah:
Keterangan:
S
xi
= simpangan baku sampel(standar deviasi)
= variabel data x ke-i
= rerata data(sampel) variabel X
N
= banyaknya sampel yang digunakan
Sedangkan rumus Standar Deviasi untuk dua sampel adalah :
(3.4)
(n - 1)s 2 + (n
- 1)s 2
sp =
1
1
2
2
(n1 - 1) + (n2 - 1)
(3.5)
Keterangan:
Sp
= standar deviasi untuk dua data(sampel)
2 s 1
= standar deviasi dari sampel data pertama
2
= standar deviasi dari sampel data kedua
s 2
n1 = banyaknya data yang terdapat pada sampel data pertama n2 = banyaknya data yang terdapat pada sampel data kedua
Simpangan baku perpaduan dua sampel adalah Sp. Dengan diketahui simpangan baku sampel adalah S1 dan S2 dengan ukuran sampel N1 dan N2.
3.8
Sample Size
Untuk mendapatkan keakuratan kesimpulan, digunakan sebanyak (N)=586 sampel untuk mendapatkan 1% tingkat kesalahan.
3.9.
Ukuran Efek (Effect Size)
Ukuran efek adalah besarnya efek yang ditimbulkan oleh parameter yang diuji di dalam pengujian hipotesis. Effect size (ES) untuk uji perbedaan t antara sampel independen adalah “d”. Ukuran efek Cohen : d = (selisih rerata dua sampel)/(standar deviasi dua sampel)
rerata pada H0). Na selisih dua rerata pa mpel) - (selisih dua re
Untuk pengujian hipotesis selisih dua rerata maka (selisih rerata) = (selisih dua rerata pada H1) - (selisih dua mun di sini kita mengganti selisih dua rerata pada H1 dengan da sampel sehingga (selisih rerata) = (selisih dua rerata pada sa rata pada H0).
Kriteria yang diusulkan oleh Cohen tentang besar kecilnya ukuran efek adalah sebagai berikut:
0 < d < 0,2
Efek kecil (selisih rerata kurang dari 0,2 simpangan baku)
0,2 < d < 0,8
Efek sedang (selisih rerata sekitar 0,5 simpangan baku)
d > 0,8
Efek besar (selisih rerata lebih dari 0,8 simpangan baku)
BAB IV. TUJUAN PENELITIAN
4.1
TUJUAN
Tugas Akhir ini tujuannya untuk mengetahui perbandingan kinerja Load CPU, penggunaan memory serta kecepatan transfer data antara server konvensional dengan server virtual berbasis OpneVZ yang memiliki spesifikasi hardware sama(CPU,RAM) menggunakan metode perbandingan independent sample t-test dan juga Cohen d(Effect Size) Independent means berdasarkan data(sampel) dari hasil perintah htop, vmstat –as dan iftop.
BAB V. METODE PENELITIAN
Adapun metode penelitian yang akan digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini dapat dilihat pada diagram alir berikut ini :
Mulai
Studi Literatur
Membangun Server Konvensional dan Server Virtual Berbasis
OpenVZ
Pengukuran Parameter load CPU, Penggunaan Memory dan Kecepatan Transfer Data Ethernet Card Pada Kedua Server
Analisa Data Menggunakan Metode Perbandingan Independent Sample t-test dan juga Cohen ES(Effect
Size) Independent Means.
Penulisan Laporan
Selesai
Gambar 5.1 Diagram Alir Penelitian
5.1
Studi Literatur
Pengumpulan data-data dan informasi yang bersesuaian dengan Tugas Akhir ini dan referensi-referensi yang dapat membantu penyelesaian Tugas Akhir ini.
5.2
Membangun Server
Pada tahap ini, penulis akan membangun dua perangkat server berbasis linux, yaitu server virtual menggunakan sofware OpenVZ dan server Konvensional secara bergantian pada satu perangkat PC.
5.2.1 Server Virtual
Perangkat server yang pertama yang akan penulis bangun adalah server virtual berbasis OpenVz dengan memanfaatkan sistem operasi Proxmox VE. Sistem operasi Proxmox VE penulis pilih sebagai Host OS karena sistem opersi ini dikhususkan sebagai sistem operasi virtualisasi dengan megadopsi software virtualisasi KVM dan juga OpenVZ. Selain itu sistem operasi Proxmox VE juga memberikan kemudahan bagi pengguna dengan memberikan layanan management berbasis Web. Sedangkan OpenVZ penulis pilih karena software virtualisasi ini tidak membutuhkan perangkat ber-spesifikasi tinggi dan memberikan kemudahan dalam proses instalasi
sistem operasi nya, yaitu menggunakan template yang sudah di sediakan di website OpenVZ itu sendiri.
Client
Cross over
Server Server Virtual
Gambar 5.2 Jaringan server virtual-client
Server konvenional yang akan dijadikan Host OS memiliki spesifikasi sebagai berikut:
CPU
: Intel(R) Pentium (R) D CPU 3.00GHz (2 CPUs), ~3.0GHz
Memory
: 2048MB DDR2 RAM Hard Drive
Operating System
: 80GB IDE
: Proxmox Virtual Environment 2.1 GNU/Linux, with Linux
2.6.32-12-pve
Server Host OS diberikan RAM sebanyak 2GB agar server virtual(Guest OS) dapat dialokasikan RAM sebesar 1048GB. Spesifikasi server virtual(Guest OS) sebagai berikut: CPU Memory Operating System
: 1048MB RAM Hard Drive
: 2 CPUs
: 40GB
: Ubuntu server 11.10
5.2.2 Server Konvensional
Perangkat server yang kedua yang akan penulis banngun adalah server konvensional yang akan penulis sesuaikan dengan server virtual diatas agar kedua server ini layak untuk dibandingkan.
Client
Cross over
Server konvensional
Gambar 5.3 Jaringan server konvensional-client
Spesifikasi server konvenional yang akan dibandingkan dengan server virtual sebagai berikut: CPU
: Intel(R) Pentium (R) D CPU 3.00GHz (2 CPUs), ~3.0GHz
Memory
: 1048MB DDR2 RAM Hard Drive
Operating System
5.3
: 80GB IDE
: Ubuntu server 11.10
Pengukuran Parameter
Parameter yang digunakan adalah load CPU, penggunaan memory serta kecepatan transfer data ethernet card. Pengukuran akan dilakukan sebanyak N=586 kali untuk mendapatkan nilai risiko keliru sebesar 1%. Data(sampel) load CPU pada kedua server akan penulis lihat menggunakan perintah htop, ketika proses ini dijalankan hanya perintah htop saja yang berjalan. Data(sampel) penggunaan memori akan penulis lihat menggunakan vmstat -as, ketika proses ini berjalan juga hanya perintah vmstat –as saja yang berjalan. Untuk mengambil data(sampel) kecepatan transfer data pada ethernet card kedua server tersebut, terlebih dahulu penulis mengirim file berukuran besar (Giga Byte) dari client ke server menggunakan koneksi kable cross. Ketika proses pengiriman file sedang berjalan, penulis menjalankan perintah iftop pada server(server konvensional dan juga server virtual) unntuk melihat kecepatan transfer data ethernet card pada kedua server tersebut.
5.4 Rumus Yang di Gunakan
Pada tahap ini penulis akan merata-ratakan data(sample) yang telah penulis dapatkan dari tahapan penggukuran parameter sebanyak 586 kali, jumlah sample dipilih sebanyak 586 kali berdasarkan tabel ukuran efek Cohen dengan nilai risiko keliru sebesar 1% ataupun s = 0,01 agar mendapatkan nilai kebenaran sebesar 99%, dan berikutnya penulis melakukan perbandingan nilai rata-rata menggunakan rumus t-test sample independent untuk meyakinkan bahwa perbedaan nilai yang didapat nantinya benar-benar disebabkan karena perbedaan perlakuan walaupun server yang dibandingkan memiliki spesifikasi sama(CPU,RAM). Berikutnya penulis menghitung ES(effect size) menggunakan metode Cohen untuk melihat seberapa besar perbedaan yang terdapat pada kedua server tersebut dengan batasan:
0 < d < 0,2
0,2 < d < 0,8
Efek kecil (selisih rerata kurang dari 0,2 simpangan baku)
Efek sedang (selisih rerata sekitar 0,5 simpangan baku)
d > 0,8
Efek besar (selisih rerata lebih dari 0,8 simpanga baku)
Hasil dari metode cohen’s d akan penulis jadikan landasan untuk pengambilan kesimpulan tentang perbandingan kinerja parameter load CPU, memory used, serta kecepatan ethernet card antara server konvensional dengan server virtual berbasis OpenVZ yang mengadopsi teknik Operating System-Level Virtualization.
5.5 Penulisan Laporan
Setelah melakukan serangkaian tahapan diatas, berikutnya penulis akan menuliskan laporan tentang percobaan yang telah dilakukan serta mengambil kesimpulan dari perbandingan kinerja parameter load CPU, memory used serta kecepatan ethernet card antara server konvensional dengan server virtual berbasis OpenVZ.
BAB VI. JADWAL PELAKSANAAN
Berikut merupakan jadwal perencanaan penyelesaian tugas akhir di tunjukkan pada tabel berikut ini.
No
Kegiatan
Bulan 1
2
3
4
5
6
1 Studi Literatur Pembuatan Server2 server 3 Pengukuran Parameter 4 Analisa Data 5 Penulisan Laporan
DAFTAR PUSTAKA
Kolyshkin, Kirill. 2006. Virtualization in Linux. Sufehmi, Harry. 2009. Pengenalan Virtualisasi. Sugianto, Masim. 2011. Panduan Virtualisasi & Cloud Computing pada Sistem Linux.
Suprianto. 2009. Membangun Server Hemat Energi. Info Linux Edisi 06/2009. Halaman 24-28.
Kartikasari, Dyan. 2012. Analisa Perbandingan Metode KVM dengan OpenVZ pada Mesin VPS(virtual private Server) di PT. Lintas Data Prima Yogyakarta. Yogyakarta : AMIKOM
Wijaya, Irtanto. Arsitektur Server dan Linux Fail Over. RAINER
Yount, Rick. 2006. Statistical Procedures. Research Design and Statistical Analysis in
Christian Ministry. 4th ed. Chapter 20
