TUGAS AKHIR RANCANGAN GREEN DATA CENTER UNIVERSITAS UDAYANA
KOMANG ERY RUSDIANA NIM 1004405022
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA 2016
ii
LEMBAR PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan sebagai tugas akhir di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Denpasar, 26 Februari 2016
Komang Ery Rusdiana
iii
Lembar Pengesahan
Tugas Akhir ini diajukan oleh : Nama : Komang Ery Rusdiana NIM : 1004405022 Jurusan : Teknik Elektro/Telekomunikasi Judul Skripsi : Rancangan Green Data Center Universitas Udayana Telah berhasil dipertahankan di hadapan Dewan Penguji dan diterima sebagai bagian persyaratan yang diperlukan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik (ST) pada Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Udayana
DEWAN PENGUJI Pembimbing I Pembimbing II Penguji Penguji Penguji
: Ir. Linawati,M.Eng.Sc., Ph.D : Dr. I Made Oka Widyantara, ST., MT. : Gede Sukadarmika, ST., MSc. : Nyoman Pramaita, ST., MT., Ph.D. : Widyadi Setiawan, ST., MT.
( ( ( ( (
Ditetapkan di : Kampus Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik, Universitas Udayana, Bukit Jimbaran Tanggal : 26 Februari 2016
Mengetahui Ketua Jurusan Teknik Elektro
(WAYAN GEDE ARIASTINA) NIP.19690413 199412 1 001
iv
) ) ) ) )
KATA PENGANTAR
Pertama-tama penulis panjatkan rasa syukur dan terima kasih kepada Tuhan yang maha kuasa atas rahmat dan karunia-Nya lah penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini yang berjudul “Rancangan Green Data Center Universitas Udayana”. Laporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat dalam menyelesaikan pendidikan sarjana strata satu (S1) pada Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana. Penulis mengakui bahwa masih banyak kekurangan yang terdapat pada penulisan laporan tugas akhir ini, untuk itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik dari para pembaca guna menjadi pelajaran bagi penulis sehingga penulis dapat memperbaiki kekurangan-kekurangan yang akan berguna pada masa yang akan datang. Dalam penyusunan laporan tugas akhir ini, penulis banyak memperoleh petunjuk dan bimbingan dari berbagai pihak. Sehingga pada kesempatan ini perkenankanlah saya mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Wayan Gede Ariastina, S.T., M.Eng.Sc., Ph.D. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana. 2. Ibu Ir. Linawati, M.Eng.Sc., Ph.D selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan ide konsep, bimbingan, motivasi dan banyak bantuan dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 3. Bapak Dr. I Made Oka Widyantara, ST.MT selaku Dosen Pembimbing II yang telah memberikan bimbingan, masukan,
motivasi dan banyak
bantuan dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 4. Bapak Nyoman Putra Sastra, ST., MT. Selaku Ketua Bagian Infrastruktur dan
Jaringan
Unit
Sumber
Daya
v
Informasi
yang
sangan
banyak
memberikan masukan serta bimbingan untuk menyelesaikan tugas akhir ini. 5. Fatih Sugiharno dan Putu Windu selaku senior di GDLN yang selalu membantu dan memberikan motivasi kepada saya untuk menyelesaikan tugas akhir ini. 6. Bapak Widyadi Setiawan, S.T., M.T., selaku koordinator Tugas Akhir. 7. Bapak Soma, Kakak Aris, Kakak Agus dan Ary satya selaku Staf Pegawai Global Development Learning Network (GDLN) yang telah mengijikan penulis
untuk
melakukan
penelitian
sekaligus
membantu
dalam
penyusunan tugas akhir ini. 8. Kedua orang tua Nyoman Widiana dan Ketut Mini serta keluarga yang telah memberikan dukungan baik jasmani maupun rohani selama penulis menyusun laporan ini. 9. Kekasih yang telah banyak memberikan semngat dan motivasi yang sangat luar biasa untuk menyelesaikan tugas akhir ini. 10. Rekan–rekan
mahasiswa
Jurusan
Teknik
Elektro
Fakultas
Teknik
Universitas Udayana serta teman-teman BRHN CORP telekomunikasi angkatan 2010 yang sangat mendukung dan memberikan motivasi untuk menyelesaikan tugas akhir ini. 11. Serta semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu – persatu atas bantuan dan saran yang diberikan sehingga laporan ini bisa selesai tepat pada waktunya. Penulis berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi penulis khususnya dan umumnya bagi kampus Universitas Udayana, dan pihak-pihak yang berkepentingan. Demikianlah laporan ini disusun, penulis menyadari bahwa manusia itu
vi
tidak luput dari kesalahan, maka penulis mohon maaf jika ada penyusunan laporan tugas akhir yang kurang baik. Akhir kata semoga amal baik mereka yang telah membantu dalam penyelesaian laporan Tugas Akhir ini mandapatkan balasan dari Tuhan Yang Maha Esa. Denpasar, 26 Februari 2016
Penulis
vii
ABSTRAK
Data center pada Universitas Udayana belum terintegrasi dengan baik, sehingga terjadi penggunaan daya yang berlebihan, maka dari itu perlu diterapkan sistem green data center, dimana penggunaan daya bisa lebih effisien dan ramah lingkungan. Tujuan dari penelitian ini yaitu untuk mengetahui konsumsi energi pada data center Universitas Udayana dan untuk merancang data center sesuai dengan kriteria dan standar green data center. Pengambilan data pada penelitian ini dilakukan dengan survey langsung ke data center, wawancara dengan staf IT yang bertugas dan menganalisis kondisi data center. Kemudian akan dilakukan perhitungan green metrics yaitu Power Usage Effectiveness (PUE) dan Data Center Infrastructure Efficiency (DCIE) dan dilakukan perancangan green data center. Berdasarkan penelitian yang dilakukan, didapatkan hasil konsumsi daya yang digunakan data center yaitu 104.231 w. dimana hasil perhitungan PUE mendapatkan 2,51 yang merupakan kategori inefficient dan perhitungan DCIE yaitu 39% yang artinya efisiensi penggunaan daya mencapai 39 %. Dari hasil yang didapat dilakukan perancangan ulang pada pengelompokan server untuk meminimalisir penggunaan kabel dan mempermudah pada saat pengecekan, menggunakan lantai raised floor sesuai dengan sistem pendingin yang dirancang, menggunakan sistem listrik 3 phase untuk pembagian beban yang berimbang, mendesain ulang sistem pendingin menggunakan row oriented cooling system dan mendesain ulang pengkabelan pada data center. Dengan dilakukannya perancangan green data center pada Universitas Udayana, penggunaan konsumsi daya diharapkan akan dapat turun dengan signifikan dan efisiensinya akan lebih meningkat. Kata kunci : green data center, green metrics, Power Usage Effectiveness, Data Center Infrastructure Efficiency, row oriented cooling system
viii
ABSTRACT University of Udayana’s data center not integrated, it caused excessive power usage. The green data center system needs to be applied to the data center of Udayana University, where the use of power can be more efficient and environmentally friendly. The purpose of this study is to determine the energy consumption in the data center of Udayana University and to design a data center in accordance with the criteria and standards for green data center. Collecting data in this study using the survey directly into the data center, interviews with IT staff and analyze the data center. Then, will be calculated green metrics i.e. Power Usage Effectiveness (PUE) and Data Center Infrastructure Efficiency (DCIE) and designing a green data center. Based on the research, the result of data center power consumption is 104.231 w. where the results of the calculation of PUE is 2.51 which is inefficient and DCIE calculation is 39%, which means that the efficiency of power usage reaches 39%. From the results obtained, will be redesign the servers clustering to minimize the use of cables and easier for checking, using a raised floor according to the cooling system was designed, using a system of electric 3 phase for load balanced, redesign the cooling system using a row-oriented cooling system and redesign cabling in the data center. By doing the design of green data center at the University of Udayana, data center power consumption will be down significantly and efficiency will be increased. Keywords : green data center, green metrics, Power Usage Effectiveness, Data Center Infrastructure Efficiency, row oriented cooling system
ix
DAFTAR ISI JUDUL ................................................................................................................ …ii LEMBAR PERNYATAAN ORISINALITAS ........................................................iii LEMBAR PERSETUJUAN PEMBIMBING ......................................................... iv KATA PENGANTAR ............................................................................................. v ABSTRAK ............................................................................................................. viii ABSTRACT............................................................................................................. x DAFTAR ISI........................................................................................................... .x DAFTAR GAMBAR .............................................................................................xiv DAFTAR TABEL..................................................................................................xvi BAB I PENDAHULUAN .......................................................................................1 1.1 Latar Belakang ......................................................................................1 1.2 Rumusan Masalah .................................................................................3 1.3 Tujuan Penulisan ...................................................................................4 1.4 Manfaan Penulisan ................................................................................4 1.5 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah ...................................................4 1.6 Sistematika Penulisan ............................................................................4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................6 2.1 Tinjauan Mutakhir..................................................................................6 2.2 Data Center ..........................................................................................10 2.3 Komponen Data Center........................................................................11 2.3.1 IT Equipment Data Center Universitas Data Center.............18 2.3.1.1 Server .................................................................................18 2.3.1.2 Switch.................................................................................24 2.3.1.3 Router.................................................................................24 2.4 Syarat Utama Suatu Data Center .........................................................26 2.5 Kriteria Perancangan Data Center........................................................26 2.5.1 Availability............................................................................26 2.5.2 Scalability dan Flexibility .....................................................26 2.5.3 Security .................................................................................27 2.6 Kategori Data Center ..........................................................................27 2.7 Service Utama Pada Data Center .........................................................28 2.7.1 Infrastruktur yang menjamin kelangsungan bisnis ..............28 2.7.2 Infrastruktur Keamanan Data Center ....................................28 2.7.3 Optimasi Aplikasi .................................................................29 2.7.4 Infrastruktur IP ......................................................................29 2.7.5 Storage ..................................................................................29 2.8 Standard Data Center ...........................................................................30 2.9 Sistem Pendingin Data Center .............................................................37 2.9.1 Room Oriented Cooling System ...........................................38 2.9.2 Row Oriented Cooling System..............................................39 2.9.3 Rack Oriented Cooling System .............................................39 2.10 Green Data Center..............................................................................40 2.11 Green Metrics.....................................................................................41 2.11.1 Power Usage Efectiveness (PUE) .......................................41
x
2.11.2 Data Center Infrastructure Efficiency (DCiE) ....................44 2.12 Cluster Server.....................................................................................45 2.12.1 High Availability.................................................................. 45 2.12.2 Load Balancing Cluster......................................................... 46 2.12.3 Grid Computing .................................................................... 46
BAB III METODE PENELITIAN ........................................................................47 3.1 Lokasi dan Waktu Penelitian ...............................................................47 3.2 Sumber dan Jenis Data Penelitian ........................................................47 3.2.1 Sumber Data Penelitian.........................................................47 3.2.2 Jenis Data Penelitian .............................................................48 3.2.3 Teknik Pengumpulan Data....................................................48 3.3 Prosedur Penelitian ..............................................................................48 3.4 Alur Penelitian .....................................................................................50 3.4.1 Alur Penelitian Umum ..........................................................50 3.4.2 Alur Perhitungan Green Metrics ...........................................52 3.4.3 Alur Rekomendasi Rancangan Green Data Center ..............52 BAB IV PEMBAHASAN......................................................................................53 4.1 Kondisi Data Center Saat Ini ...............................................................53 4.1.1 Sistem Pendingin Data Center Universitas Udayana ............54 4.1.2 Jenis Server Yang Digunakan ...............................................55 4.1.2.1 Blade Server .......................................................................55 4.1.2.2 Rack Server ........................................................................56 4.1.2.3 Tower Server......................................................................58 4.2 Evaluasi Konsumsi Daya .....................................................................59 4.2.1 Penggunaan Daya..................................................................59 4.2.2 Perhitungan Power Usage Effectiveness (PUE) ...................61 4.2.3 Perhitungan Data Center Infrastructure Efficiency (DCIE)..61 4.3 Rekomendasi Rancangan Data Center .................................................62 4.3.1 Ruangan Data Center Universitas Udayana..........................63 4.3.2 Pengelompokan Server .........................................................64 4.3.2.1 Rak Server 1.......................................................................65 4.3.2.2 Rak Server 2.......................................................................66 4.3.2.3 Rak Server 3.......................................................................67 4.3.2.4 Rak Server 4.......................................................................67 4.3.2.5 Rak Server 5.......................................................................68 4.3.2.6 Rak Server 6.......................................................................69 4.3.2.7 Rak Server 7.......................................................................70 4.3.2.8 Rak Server 8.......................................................................71 4.3.3 Desain Raised Floor ..............................................................72 4.3.4 Desain Instalasi Sistem Listrik .............................................73 4.3.5 Desain Ulang Sistem Pendingin............................................76 4.3.5.1 Rancangan Metode Pendinginan Data Center UNUD .......76 4.3.5.1.1 Desain Row Oriented Cooling System ...........................77 4.3.5.1.2 Desain Rack Oriented Cooling System...........................78 4.3.5.2 Penempatan Barisan Rak Server ........................................80 4.3.6 Desain Sistem Pengkabelan Data Center UNUD .................81
xi
4.4 Evaluasi Konsumsi Daya Setelah Perancangan ................................85 BAB V PENUTUP ................................................................................................90 5.1 Simpulan ..............................................................................................90 5.2 Saran.....................................................................................................91 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Pengkabelan pada data center GDLN ..............................................3 Gambar 2.1 Skema DHCP Server .....................................................................19 Gambar 2.2 Skema aplikasi mail server dengan Zimbra Partner ......................20 Gambar 2.3 Skema aplikasi DNS Server ..........................................................20 Gambar 2.4 Skema aplikasi FTP Server ...........................................................21 Gambar 2.5 Skema aplikasi Web Server ...........................................................22 Gambar 2.6 Skema aplikasi Proxy Server .........................................................22 Gambar 2.7 Skema Database Server .................................................................23 Gambar 2.8 Skema SSH Server ........................................................................23 Gambar 2.9 Fungsi Router ................................................................................25 Gambar 2.10 Service Data Center .......................................................................27 Gambar 2.11 TIA-942 Compliant Data Center Showing Key Functional Area .32 Gambar 2.12 Hot/Cold Aisle Cooling .................................................................36 Gambar 2.13 Flow Pendingin Pada Data Center..................................................37 Gambar 2.14 Room Oriented Cooling System.....................................................38 Gambar 2.15 Row Oriented Cooling System .......................................................39 Gambar 2.16 Rack Oriented Cooling System ......................................................40 Gambar 2.17 Power Usage Effectiveness ............................................................38 Gambar 4.1 Metode Pendingin Pada Data Center Universitas Udayana saat ini .........................................................55 Gambar 4.2 Blade Server Pada Data Center Universitas Udayana ...................56 Gambar 4.3 Rack Server Yang digunakan Pada Data Center Universitas Udayana ......................................................................57 Gambar 4.4 Tower server yang digunakan pada data center Universitas Udayana ......................................................................58 Gambar 4.5 Denah data center Universitas Udayana ........................................63 Gambar 4.6 Desain pengelompokan server Universitas Udayana .....................64 Gambar 4.7 Rak Server 1 ..................................................................................65 Gambar 4.8 Rak Server 2 ..................................................................................66 Gambar 4.9 Rak Server 3 ..................................................................................67 Gambar 4.10 Rak Server 4 ..................................................................................68 Gambar 4.11 Rak Server 5 ..................................................................................69 Gambar 4.12 Rak Server 6 ...................................................................................69 Gambar 4.13 Rak Server 7 ...................................................................................70 Gambar 4.14 Rak Server 8 ...................................................................................71 Gambar 4.15 Desain Raised Floor .......................................................................73 Gambar 4.16 Instalasi Listrik 3 Phase ..................................................................74 Gambar 4.17 Desain Sistem Listrik Trunking Kabel Dibawah Raised Floor ......75 Gambar 4.18 Desain Row Oriented Cooling System ...........................................77 Gambar 4.19 Tampak Depan Desain Rack Cooling System................................79 Gambar 4.20 Penempatan Barisan Rak Server ....................................................81 Gambar 4.21 Pengkabelan Pada Data Center Universitas Udayana ....................82 Gambar 4.22 Desain Pengkabelan Pada Data Center Universitas Udayana ........83
xiii
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Tinjauan Mutakhir (State Of The Art) ....................................................9 Tabel 2.2 Terminology Definition and Examples Data Center.............................11 Tabel 2.3 Komponen Data Center .........................................................................12 Tabel 2.4 Definisi Komponen Data Center ...........................................................14 Tabel 2.5 Tier Data Center ....................................................................................34 Tabel 2.6 Kriteria Nilai PUE dan DCiE ................................................................43 Tabel 4.1 Kondisi Infrastruktus Pada Data Center Universitas Udayana .............54 Tabel 4.2 Spesifikasi Blade Server .......................................................................56 Tabel 4.3 Spesifikasi Rack Server.........................................................................57 Tabel 4.4 Spesifikasi Tower Server ......................................................................58 Tabel 4.5 Penggunaan Listrik Data Center Universitas Udayana .........................59 Tabel 4.6 Hasil PUE dan DCIE.............................................................................62 Tabel 4.7 Evaluasi Konsumsi Daya Setelah Perancangan ....................................85 Tabel 4.8 Perbandingan Hasil Sebelum Dan Sesudah Perancangan .....................87
xiv
