SIMULASI PERFORMANSI WEB CLUSTER

Simulasi performansi WEB Cluster (Reni Listiana)

105

SIMULASI PERFORMANSI WEB CLUSTER

Reni ListianaJurusan Teknik Elektro Politeknik TEDC Bandung

E-mail: [email protected]

AbstrakPada masa akhir ini semakin mudah orang mencari informasi melalui internet dan semakin banyak dibangunweb server.Beberapa solusi untuk peningkatan performansi telah muncul misalnya memperbesar lebar pita disisi penerima, penggunaan caching (akses memory) baik di sisi client maupun di sisi server, optimasi topologijaringan yaitu penggunaan cluster pada sisi server. Dengan sistem cluster ini maka penyedia layanan web sitebisa menjadikan sistemnya skalabel di mana jika peminat terhadap web site meningkat maka penyedialayanan tersebut dapat menambahkan server secara terorganisir demikian pula jika peminatnya terus menurunpadahal kemampuan server-servernya jauh lebih tinggi respon pelayanan dibandingkan dengan permintaanyang dating maka penyedia situs tersebut dapat mengurangi jumlah servernya. Disajikan model web clusteryang menggunakan admission control dengan buffer dan pendistribusian beban fewest server. Dari simulasitersebut diperoleh performansi sistem web cluster yang menggunakan admission control dengan buffer makadengan permintaan yang terus berdatangan akan diantrikan ke buffer dan apabila tidak dapat diproses makaakan dicek untuk dibuang pada satuan waktu berikutnya. Maka bisa diperkirakan seberapa jauh server dapatmelayani permintaan dengan server-server yang tersedia dan bisa diperkirakan seberapa banyak server yangdibutuhkan dengan kualitas pelayanan yang dimiliki oleh server tersebut.

Katakunci : WEB Cluster, simulasi, performansi, server, database,

PendahuluanDengan kemajuan teknologi akhir-akhir ini banyakperusahaan yang menggunakan internet untukmenyediakan data maupun aplikasi untuk dapatdiakses oleh client dari berbagai tempat, dalam halini jumlah client bisa dibatasi dari batasan tertentusampai dengan jumlah yang sangat besar bahkanidealnya dalam jumlah seolah-olah tak terbatas.

Pelayanan web site menjadi hal yang penting didalam internet.Pada situs-situs yang terkenalmemungkinkan terjadinya trafik yang melonjakdibandingkan dengan jumlah trafik sebelumnya,sehingga situs tersebut bisa menjadi overload.Oleh karena itu penting untuk mempunyaimekanisme control terhadap load atau beban.Tujuan dari control tersebut adalah untukmengurangi beban pada server, di sinimenggunakan metoda fewest server yaitu sebuah

metoda yang berusaha memanfaatkan suatu serverdalam hal ini kalau satu server bisa memegang semuapermintaan yang datang, maka permintaan tersebutakan dikendalikan oleh server tersebut.

Gambar 1a

TEDC Vol.9 No.2 Mei 2015: 105-109

106

Gambar 1b.

Gambar 1a dan 1b, Arsitektur Dasar MetodaFewest Server

Selain mekanis mekontrol yang telah disebutkan diatas, maka penggunaan sistem clustering tidakkalah penting dalam upaya untuk meningkatkanperformansi dan skalabilitas di mana jika suatuserver mengalami peningkatan pengunjung makabisa diatur dengan cara menambah server padacluster.

Batasan MasalahBatasan masalah secara umum adalah sebagaiberikut: Client yang dimaksud adalah user atau

pelanggan atau konsumen yang mengaksesserver

Server yang dimaksud adalah penyedia dataatau aplikasi maupun layanan lain

Distribusi kedatangan sebagai contoh adalahdistribusi random

Menggunakan admission control dengan buffer Algoritma pada load balancer adalah fewest

serverSistem Web ClusterSistem web cluster adalah suatu sistem di manaserver-server yang tersedia menduduki cluster-secara teratur. Hal ini menjadikan cluster tersebutscalable, maksudnya adalah penyedia web sitetersebut bisa menambah atau mengurangi serversecara terorganisir.

Gambar 2. Arsitektur sistem web cluster

Sistem dari server yang dikaji di sini meliputiadmission control (AC), load balancer (LB), danbeberapa cluster yaitu :

cluster web yang mencakup beberapa server web cluster aplikasi yang mencakup beberapa server

aplikasi, dan cluster database yang mencakup beberapa server

databaseUntuk permintaan baru, secara otomatis melaluiadmission control, jika permintaan total masih dalamjumlah yang terpenuhi dibandingkan dengankapasitas maksimum yang mampu diterima olehserver maka permintaan tersebut diterima danditeruskan ke load balancer untuk didistribusikan keweb server melalui LAN Web. UUntuk pengunjunglama, maka secara otomatis langsung dilewatkan keload balancer yang selanjutnya juga diteruskan keweb server melalui LAN Web.

Server-server pada LAN yang satu menjalankan tugasyang berbeda dengan server-server pada cluster yanglain. Sebuah server web menjalankan softwaredaemon HTTP. Software tersebut membacapermintaan HTTP dari Client, menyediakan isi yangdiminta oleh Client, dan mengirimkan kembali isi dariyang diminta oleh Client. Ketika server webmenyediakan isi yang diminta, server web tersebutmungkin memerlukan program aplikasi yang ada diserver aplikasi. Sebuah server aplikasi menjalankansoftware yang menangani semua operasi aplikasiantara browser konsumen dan data base daripenyedia layanan site tersebut.

Server database mengatur database, Server tersebutmenyediakan fungsi-fungsi manipulasi data kepadaserver aplikasi. Server aplikasi memanggil serverdatabaseuntuk mengakses dan mengatur database.Setiap server yang menyediakan layanan yang samadihubungkan dengan sebuah LAN, di sini dinotasikansebagai WebLAN, ApplicationLAN, dan DatabaseLAN.

Sebuah mesin Firewall menghubungkan WebLAN danApplicationLAN. Demikian juga ApplicationLAN danDatabaseLAN dihubungkan dengan Firewall.

Pada Firewall yang menghubungkan WebLAN danApplicationLAN maka hanya trafik antara server webdan server aplikasi sajalah yang dapat melaluinya.Demikian juga Firewall yang menghubungkanApplicationLAN dan DatabaseLan hanyamemperbolehkan trafik antara server aplikasi danserver database. Kedua Firewall ((bridge) tersebutmeningkatkan keamanan bagi site e-commerce.Server database hanya dapat dihubungi oleh serveraplikasi, sedangkan server aplikasi hanya dapatdihubungi oleh server web. Server web tidak diijinkanmengakses database secara langsung.

Model Web Cluster

Simulasi performansi WEB Cluster (Reni Listiana)

107

Untuk menganalisa model web cluster, dimodelkanweb cluster dengan teorema jaringan Jackson ataudikenal dengan jaringan terbuka sebagai berikut :

Gambar 3. Model Antrian dari Web Cluster

Untuk menganalisa model web ini dibagi menjadi 3node yaitu server web, server aplikasi, dan serverdatabase yang merupakan tiga titik node yaituserver web, server aplikasi, dan server databaseyang merupakan tiga titik yang ditinjauperformansinya. Untuk menganalisa digunakanteori antrian M/M/c series, kedatangan clientdalam pola distribusi Poisson, memberikanpermintaan ke web server yang dalam kerjanyamemerlukan aplikasi yang diambil dari serveraplikasi, dan server aplikasi akan mengambil datake penyimpan data atau server database.

Laju waktu antar kedatangan adalah 1/ danwaktu pelayanan 1/ terdistribusi secaraeksponensial dan c adalah jumlah server.Pelangganan dilayani dalam orde kedatangan dankemampuan server melayani dinyatakan dalamrumus :

Source code sebagai berikut :

Dari aliran masuk dan keluar dengan {0, 1,…., n-1} aliran dari dua titik yang berdekatan pada n-1dan n memberikan :

Iterasi memberikan:

Probabilitas pmenghasilkan :

Programnya sebagai berikut :

SimulasiProgram utama dimulai dengan membaca datamasukan untuk simulasi, kemudian mengeset data-data tersebut. Proses dijalankan secara berturutanyaitu: proses kedatangan permintaan, dilanjut denganproses di AC (admission control), load balancing yangmendistribusikan ke server-server di web, loadbalancing ke server aplikasi (apabila membutuhkanlayanan aplikasi), load ke server database (apabilamembutuhkan pelayanan database), kemudianmengeset tampilan pada file output. Apabila server-server yang diperlukan masih mampu menerimapermintaan tersebut maka permintaan disalurkan keload balancing untuk didistribusikan ke server sesuaidengan metoda yang berlaku pada load balancing.

Diagaram alir program dengan admission controlmemakai buffer sebagai berikut:

TEDC Vol.9 No.2 Mei 2015: 105-109

108

START

CHECK PERMINTAAN

CHECK SERVER

WEB, APP, DB

SERVER

PENUH?

PROSES ANTRIAN

REKAM

PROSES PELAYANAN

WEB, APP, DB

BUFFER

PENUH?

PROSES PENOLAKANTIME

OUT?

N

Y

N

Y

Y

N

Gambar 4. Diagram alir program denganadmission control memakai buffer

Proses admission control dengan buffer sebagaiberikut :

Mengecek jenis permintaan dan mengecekapakah server-server yang dibutuhkan sibuk.Apabila server-server yang dibutuhkan masihmampu menampung permintaan tersebut untukdiproses maka permintaan diterima dandisalurkan ke load balancing untukdidistribusikan sesuai dengan metoda yangberlaku pada load balancing.

Apabila server-server yang diperlukan ada yangsibuk (untuk satu satuan waktu tertentu) makadicek apakah buffer penuh.

Apabila buffer penuh maka permintaan tersebutditolak; apabila buffer masih bisa menampungpermintaan, maka permintaan tersebutditampung untuk diproses pada kurun waktutertentu (maksimal satu satuan waktu yang telahditentukan). Permintaan yang ditampungdiproses dengan aturan First In First Out (FIFO).

Untuk satu satuan waktu yang telah ditentukanmaka sisa permintaan yang ada di buffer ditolak(agar client tidak menunggu terlalu lama respon daripermintaan)

Diagram alir untuk load balancing sebagai berikut:

START

SERVER #2

PENUH

SET SERVER PENUH

REKAM

PROSES PELAYANAN

SERVER #2

Y

N

SERVER #1

PENUH

PROSES PELAYANAN

SERVER #1

Y

N

SERVER #N

PENUH

PROSES PELAYANAN

SERVER #NN

Y

Gambar 5. Diagram alir load balancing denganmetode fewest servers

Pendistribusian beban dengan metoda fewest serversmenggunakan aliran proses sebagai berikut :

Permintaan yang datang diprioritaskan ke serverpertama (prioritas yang tinggi), apabila serverprioritas pertama sudah penuh maka permintaanbaru didistribusikan ke server prioritas kedua,demikian seterusnya apabila server prioritas yanglebih tinggi ada yang kosong (mampu menampungpermintaan baru dalam satu satuan waktu tertentu)maka permintaan didistribusikan ke server prioritaslebih tinggi tersebut.

Demikian seterusnya sehingga bisa diketahuisejumlah minimal server yang dibutuhkan untukmelayani sejumlah rate kedatangan permintaan

Load balancer bisa berupa software atau bisa jugaberupa hardware.

Simulasi performansi WEB Cluster (Reni Listiana)

109

Untuk load balancer yang berupa softwaremempunyai kelebihan yaitu harga bisa lebihmurah dan memiliki banyak pilihan konfigurasiyang dapat disesuaikan dengan kebutuhan kita.Namun mempunyai kelemahan yaitu sebagianbesar aplikasi tidak dapat menangani situs besaratau jaringan kompleks. Contoh load balancerberupa software yaitu: Linux Virtual Server, UltraMonkey, Network Load Balancing.Kelebihan load balancer berupa hardware adalahproses lalu-lintas pada tingkat jaringan lebihefisien dan biasanya bisa bekerja pada bermacam-macam OS atau platform, namun punyakelemahan yaitu biasanya biaya lebih mahal.Contoh load balancer berupa hardware : CiscoSystem Catalyst, Coyote Point, F5 Network BIG-IP,Baraccuda Load Balancer.

Hasil SimulasiHasil simulasi diperoleh tayangan sebagai berikut :

Gambar 6 Hasil Simulasi

Sedangkan tabel yang dihasilkan sebagai berikut :Time Datang Layani Antri Ditolak WEB APP DB

1 111 111 0 0 111 111 111

2 638 638 0 0 638 638 638

3 449 449 0 0 449 449 449

4 766 741 25 0 741 741 741

5 434 459 0 0 459 459 459

6 929 756 173 0 756 756 756

7 447 620 0 0 620 620 620

8 383 383 0 0 383 383 383

9 749 749 0 0 749 749 749

10 618 618 0 0 618 618 618

11 681 681 0 0 681 681 681

12 674 674 0 0 674 674 674

13 798 752 46 0 752 752 752

14 712 757 1 0 757 757 757

15 542 543 9 0 543 543 543

16 229 229 9 0 229 229 229

17 770 746 24 0 746 746 746

18 26 50 0 0 50 50 50

19 180 180 0 0 180 180 180

20 986 752 0 0 752 752 752

Gambar 7. Tabel Hasil SimulasiAnalisaPada percobaan ini digunakan jumlah server yangdigunakan adalah 3 server untuk web, 3 server

untuk aplikasi, dan 3 server untuk database; denganwaktu proses masing-masing 1 ampai 2 ms untuk tiappermintaan proses web, 3 sampai 6 ms untuk tiapproses aplikasi, dan 2 sampai 4 ms untuk tiap prosesdatabase. Dengan spesifikasi waktu pemrosesantersebut maka sisi cluster web cukup bisa dilayanioleh 1 mesin server, sedangkan pada mesin aplikasidigunakan 3 mesin yang bekerja secara penuh(sibuk), dan server database melibatkan 2 mesinuntuk melayani permintaan-permintaan tersebut.

KesimpulanPada tulisan ini dipresentasikan sistem web clusteryang dimodelkan sebagai jaringan terbuka yangmenerima permintaan dari client mana saja. Denganmodel tersebut bisa disimulasikan performansi dariserver.Jika permintaan dari client, dalam hal ini networkarrival rate () terus meningkat dalam jumlah yangsangat tinggi maka akan menyebabkan konsumenmendapatkan waktu respon yang cukup lama bahkanbisa melebihi batas kesabaran konsumen untukbersedia menunggu respon tersebut, untuk itu perludiantisipasi dengan memberikan mekanisme tertentudalam hal ini mekanisme kontrol menggunakanadmission control untuk membatasi atau mengaturjumlah permintaan yang dating, serta menggunakanload balancer untuk mendistribusikan permintaan-permintaan ke server-servernya. Dengan sistemcluster maka penyedia layanan internet menjadikansistem yang skalabel di mana penambahan maupunpengurangan server bisa diatur.

Daftar Pustaka[1] Daniel A. Menasce, Virgilio A. 2000.Scaling for E-

Business (Technolology, Models,Performance, and CapacityPlanning).Prentice Hall.

[2] Hendrawan Ph.D. 2004. Peningkatan Kinerja LoadBalancing Dinamis Web Server Cluster.Journal The 1st Converence on TelematicsSystem, Services, and application.

[3] Louis P. Slothouber Ph.D. 1997. A Model of WlebServer Performance. Jurnal di internet

[4] Danang Taufik Karunia. 2002. Kajian Bisnis danImplementasi Web-Caching. Bandung:Tesis Magister Program Pasca Sarjana ITB

[5] Yanggao Yang. 2000. Load BalancingTechnologies for E-Commerce Sites. Termpaper for INST818

[6] Maria Kihl, Niklasidel, and Christian Nyberg.Performance Modeling and Control of s. E-Commerce Site. Jurnal di internetwww.telecom.lth.se