Virtualisasi

1.     Pendahuluan

Universitas Kristen Satya Wacana (UKSW) menggunakan sistem komputerisasi untuk menangani berbagai hal seperti pengarsipan data administratif dan menjadikan Teknologi Informasi sebagai satu tulang punggung lembaga. Parameter seperti jumlah dan variasi situs yang disediakan, jumlah titik akses, jumlah pengakses, serta jumlah bandwidth internet yang dikonsumsi menunjukkan bahwa kebutuhan IT di UKSW semakin meningkat setiap tahunnya. Kendala yang ada adalah pada umumnya setiap perkembangan dari sistem atau aplikasi yang baru juga membutuhkan server yang baru pula. Selain itu, untuk beberapa layanan yang mengalami peningkatan jumlah tuntutan, seperti Web Server, Flexible Learning yang bebasis Moodle, datacenter, dan lain sebagainya, membutuhkan upgrade perangkat keras secara berkala untuk dapat memenuhi tuntutan. Pesatnya perkembangan dari setiap penambahan aplikasi atau server juga diiringi oleh berbagai kendala, serperti meningkatnya kebutuhan perangkat keras yang selanjutnya berdampak pada kendala ekonomi, kendala tempat ruang server, tenaga listrik, dan rangkaian kendala lainnya. Dilain pihak peralatan yang saat ini digunakan belum sepenuhnya digunakan. Sebagian besar server hanya menggunakan sumber daya prosesor yang tidak lebih dari 10% (sumber: Data Biro Teknologi Informasi Universitas Kristen Satya Wacana 2010).

Virtualisasi merupakan salah satu inovasi dibidang IT yang bertujuan untuk meningkatkan performa komputer. Secara sederhana, virtualisasi adalah menjalankan lebih dari satu sistem operasi secara bersamaan dalam satu perangkat keras yang sama, namun pada lingkungan kerja yang sama sekali berbeda antara masing-masing sistem operasi tersebut. Pengadaan satu perangkat keras server untuk satu aplikasi dapat dihindari dengan dilakukanya konsolidasi perangkat keras dan dengan menaikkan utilitas dari penggunaan server untuk lebih dari beberapa aplikasi (Blum, 2011). Teknologi virtualisasi menjadi salah satu topik hangat dibicarakan karena kemampuannya dalam pengelolaan sumber daya yang fleksibel, tingginya utilitas untuk optimasi, dan kemampuannya melakukan ekspansi dengan jauh lebih mudah.

Oleh karena itu pada penelitian ini dilakukan penerapan teknologi virtualisasi untuk menangani masalah tidak optimalnya penggunaan utilitas dan peningkatan kebutuhan perangkat keras.

2.     Metode Penelitian

Simulation Analysis dikenal sebagai salah satu metode yang sering digunakan dalam perancangan sistem. Dalam metode ini, hal-hal yang menjadi bagian penting dari sistem dibangun dalam suatu model dan diteliti sebelum kemudian diterapkan. Dalam bukunya, Simulation: A Problem-Solving Approach, Hoover dan Perry menjelaskan bahwa metode simulation analysis dibagi dalam beberapa tahap (Hoover & Perry, 1989)

Problem Formulation

Inti dari permasalahan yang timbul dari sistem yang ada adalah tingginya kebutuhan perangkat keras pada infrastruktur dan rendahnya utilitas perangkat keras dari server-server yang ada di Universitas Kristen Satya Wacana. Dengan semakin banyaknya kebutuhan perangkat lunak, sistem yang lama menuntut penambahan perangkat keras baru. Hal ini menjadikan pemborosan dalam berbagai segi, baik dalam pengadaan, pemeliharaan, serta penggunaan enerji dan tempat. Disisi lain, dalam sistem yang lama, pemeliharaan perangkat keras membutuhkan downtime yang relative lama dan tidak didukung dengan sistem backup yang mudah digunakan.

Data Collection and Analysis

Sistem teknologi dan informasi di Universitas Kristen Satya Wacana secara garis besar terintegrasi dan terpusat, dengan hanya beberapa fakultas dan unit telah mengelola sumber daya IT secara independen. Dalam penulisan penelitian ini, data yang dikumpulkan adalah data dari sistem yang dikelola oleh Biro Teknologi dan Sistem Informasi.

Biro Teknologi dan Sistem Informasi (BTSI), merupakan Biro yang bertanggung jawab atas infrastruktur jaringan di UKSW. Saat ini BTSI mengelola setidaknya 70 server yang terdistribusi di 9 ruang server. Dengan sistem konvensional, dimana satiu sistem operasi berjalan pada satu perangkat keras, sistem operasi berjumlah sama dengan perangkat keras yang digunakan.

·       Pengguna

Secara umum, jumlah pengguna dari keseluruhan sistem infrastruktur meliputi kurang lebih 13000 mahasiswa, 831 dosen dan pegawai aktif di Universitas Kristen Satya Wacana disamping pengguna yang datang dari seluruh dunia melalui internet yang jumlahnya bervariasi.

·       Pemakaian Bandwidth

Penggunaan Fiber Optic yang menghubungkan setiap gedung dan datacenter digunakan sebagai backbone komunikasi dalam setiap komponen. Penggunaan teknologi Fiber Optic ini memungkinkan kecepatan transfer mencapai 1 Gbps untuk mencukupi kebutuhan yang ada dalam pengembangan virtualisasi.

·       Analisis

Dengan melihat kondisi ini, penerapan virtualisasi diharapakan dapat menyelesaikan masalah rendahnya efisiensi dan peningkatan kebutuhan perangkat keras. Adopsi dari sistem virtualisasi juga sejalan untuk dapat melakukan kebutuhan konsolodasi perangkat keras.

Model Development

Secara kesuluruhan, sistem virtualisasi dengan menggunakan perangkat lunak dari VMware disebut dengan vSphere. Seperti terlihat pada pada Gambar 2, vSphere melakukan virtualisasi dan menyatukan lapisan sumber daya perangkat keras dibawahnya meliputi berbagai sistem dan menyediakan suatu pool dari sumber daya virtual pada datacenter.

vSphere sendiri merupakan gabungan dari berbagai produk dan teknologi yang terdiri dari beberapa komponen, diantaranya:

·       WMWare ESX/ESXi: merupakan platform virtualisasi pada vSphere dan merupakan Virtual Machine Host dimana Virtual Machine dijalankan

·       VMware vCenter Server: merupakan titik pusat untuk konfigurasi dan pengaturan pada lingkungan virtualisasi.

·        VMware Sphere Client: interface yang mengijinkan pengguna untuk secara jarak jauh terhubung ke vCenter melalui Windows PC.

·       VMware vSphere Web: tampilan web dimana pengaturan virtual machine dapat dilakukan dari web browser.

·        VMware vStorage VMFS: sistemfi/e dengan performa tinggi untuk perangkat ESX/ESXi, dimanafi/e-fi/e image virtualisasi disimpan.

·       VMware vStorage SMP: fitur yang memungkinkan sebuah VM untuk dapat menggunakan lebih dari satu prosesor fisik secara bersamaan.

Selain itu vSphere juga menyediakan berbagai fungsi yang dapat digunakan untuk pengaturan sumber daya: VMware Distributed Resource Scheduler dan untuk avaibility: VMware High Avaibility, serta untuk pelindungan data: VMware Consolidated Backup.

Model Verification and Validation

 Dalam penelitian ini, data diverikasi dan divalidasi dengan cara:

·       Data mengenai spesifikasi perangkat keras diambil dan dicek oleh orang lain selain penulis dengan cara melakukan survey terhadap perangkat keras yang ada.

·       Data performa server diambil dengan mengunduh informasi dari sistem monitoring melalui file .csv untuk kemudian kemudian dihitung menggunakan program Microsoft Excel untuk menjamin akurasi data.

·        Data performa VMHost dan VM diambil langsung melalui sistem monitoring yang telah dipasang untuk kemudian dianalisis.

Validasi data dilakukan untuk menentukan apakah perhitungan pada model yang dibuat sesuai dengan sistem yang diteliti. Dari hasil pada model development gambaran mengenai bagaimana sistem didapatkan untuk kemudian dapat diterapkan baik dalam simulasi maupun dalam ruang kerja sebenarnya.

Model Experimentation and Optimization

Dalam Model Experimentation dan Optimazion, digunakan 3 perangkat keras dimana sistem ESXi terpasangdibutuhkan perangkat keras dengan spesifikasi yang relatif tinggi untuk mendapatkan performa maksimal. Server ESXi membutuhkan memori setidaknya 2Gb untuk dapat berjalan dengan kondisi minimum (VMware, 2011).

Hasil Pembahasan dan Implementasi

Dalam penerapannya perangkat keras dari sistem didistribusikan dalam 3 ruang server dan gedung yang terpisah untuk mengantisipasi gangguan sehingga tidak terjadi single point failure. Selain itu, pertimbangan keamanan juga merupakan alasan penempatan perangkat keras di lokasi yang berbeda. Setiap server ESXi (VMHost) terhubung secara langsung ke backbone universitas untuk mendapatkan jaminan keamanan dan kestabilan koneksi. Setiap core switch antar gedung saling terhubung dengan jaringan fiber optic.

Konfigurasi tipe star digunakan pada arsitektur switch dengan tujuan mendapatkan akses yang terbaik dan sebagai backup. Pada penerapan di sistem jaringan, penting untuk setiap ESXi terhubung ke managable switch yang mendukung penggunaan VLAN. VLAN memastikan bahwa setiap VM dapat terhubung pada jaringan dimana VM tersebut dihubungkan dan memastikan isolasi terhadap jaringan lainnya.

Dalam pelaksanaannya, terdapat 30 VLAN yang digunakan untuk memisahkan jaringan yang ada. Implementasi pada perangkat lunak dilakukan dalam beberapa tahap: instalasi ESXi yang berfungsi sebagai VMHost dan merupakan VM Kernel, instalasi vCenter sebagai sistem konfigurasi terpusat yang mengelola keseluruhan lingkungan tervirtualisasi, serta instalasi VM pada lingkungan kerja virtual. vCenter dihubungkan dengan Microsoft Windows Active Directory yang telah berjalan pada infrastruktur yang ada seebagai alat autentikasi. vSphere Client digunakan untuk melakukan koneksi ke vCenter dalam melakukan konfigurasi secara terpusat. Secara keseluruhan, terdapat 34 VM yang berjalan dengan berbagai sistem operasi dan konfigurasi di 3 VMHost yang terpasang. 15 Server berjalan di server Alala, 11 pada server Cancer, dan 8 sisanya pada server Demeter.

3.     Hasil Analisis

·       Efisiensi dan utilitas sumber daya perangkat keras

Dari hasil peneltian diatas dapat disimpulkan bahwa sistem virtualisasi merupakan solusi untuk meningkatkan utilitas sumber daya perangkat lunak dalam upaya peningkatan efisiensi kerja. Dari 70 server yang sebelumnya terpasang pada sejumlah perangkat keras yang sama, dengan sistem virtualisasi, 34 server diantaranya dapat berjalan dalam hanya 3 perangkat keras dengan memaksimalkan kinerja dari setiap perangkat keras yang digunakan hingga sekitar 25% CPU dari yang sebelumnya kurang dari 10%. Efesiensi dapat terus ditingkatkan dalam taraf aman dan stabil hingga pada tingkat 80% pemakaian utilitas CPU.

·       Downtime System

Turunnya jumlah perangkat keras pada rasio 34:3, memberikan beban UPS yang lebih sedikit pula dan menyediakan waktu lebih lama sebelum UPS mengalami kegagalan sehingga mengurangi downtime yang ditimbulkan karena PLN. Pada kerusakan sistem, VDR memberikan solusi sederhana dimana snapshot dapat diambil secara otomatis dan dikatalogkan dengan baik. Snapshot yang diambil kemudian dapat digunakan untuk melakukan system restore terhadap sistem yang rusak dan merupakan salah satu penyebab turunnya angka downtime yang dimbul terhadap keseluruhan sistem. Walaupun tidak secara spesifik diteliti, 34 sistem operasi yang sebelumnya berjalan pada 34 perangkat keras ke 3 perangkat keras seacara langsung memberikan dampak penghematan terhadap biaya dan energi yang dibutuhkan untuk pendingingan (AC), penyediaan dan perawatan UPS, serta kebutuhan listrik. Teknologi virtualisasi selain memaksimalkan efisiensi juga mendukung sistem green computing.

·       Resiko Analisis

              Seperti banyak teknologi lainnya, teknologi virtualisasi merupakan teknologi yang berdaya guna dengan berbagai keunggulan. Walaupun demikian, virtualisasi bukanlah panasea. Penggunaan yang tidak tepat dapat menyebabkan performa yang buruk, mahalnya biaya yang harus dikeluarkan oleh organisasi, hingga ke resiko yang fatal bagi organisasi. Virtualiasi paling bagus diterapkan jika solusi ini diarasa pas pada arsitektur sistem yang ada, tidak semata-mata berfokus pada tools yang sedang  populer (Kusnetzky, 2011) . Dalam peneliatian ini, resiko analisis dilihat dalam berbagai sudut pandang. Selain dengan data yang ada, wawacara dengan penentu keputusan juga dilakukan untuk menganalisis apakah teknologi ini layak diterapkan di lingkungan UKSW. Secara garis besar, teknologi virtuliasi merupakan menjawab tantangan yang dihadapi oleh universitas.

·       Resiko Bisnis

              Dilihat dari resiko bisnis, dengan berbagai keunggulan yang ditawarkan teknologi virtualisasi dapat menjawab masalah yang ada dalam organisasi. Beberapa hal yang diperhatikan dari segi bisnis adalah dengan diberikannya pengguna bisnis untuk tetap bekerja dengan aplikasi lama bahkan yang oleh tidak lagi dimungkinkan oleh sistem IT karena adanya ketergantungan terhadap perangkat keras tertentu, muncul keberlangsungan dan ketergantungan terhadap aplikasi yang ada dan dapat menghambat pengguna untuk menemukan aplikasi baru yang mungkin lebih efisien (Caton, 2007). Dari sudut pandang bisnis, arsitektur pada teknologi virtuliasasi memberikan keleluasaan bagi organisasi untuk pengembangan, tanpa dibutuhkannya gangguan dan perbuahan pada application level dan memberikan jaminan atas keberlangsungan bisnis organisasi. Sifat expandable dari teknologi virtualisasi ini juga memberikan pondasi yang kokoh bagi teknologi cloud computing dalam berbagai platform-nya.

·       Resiko Proyek

              Pembangunan infrastruktur virtualisasi membutuhkan time-frame yang perlu disusun secara hati-hati untuk mengurangi downtime yang mungkin muncul. Walaupun jika dilihat dalam jangka waktu yang panjang virtualiasi menjajikan adanya pemangkasan kebutuhan dana yang cukup signifikan, pada tahap awal pembanguan dari infrastruktur ini membutuhkan dana yang besar. Teknologi virtualisasi membutuhkan perangkat keras dengan spesifikasi diatas spesifikasi dari sistem konvensional. Untuk konfigurasi maksimal, adanya ketergantungan sistem ini dengan jaringan berkecpatan tinggi dan adanya SAN/NAS, yang pada sistem konvensional jarang dibutuhkan, membuat sistem ini semakin mahal untuk dibangun pada tahap awal dibandingkan dengan sistem konvensional. Pada studi kasus di UKSW, hal ini tidaklah menjadikan masalah dikarenakan pembangunan tahap awal sistem virtualisasi dibiayai oleh hibah dana yang disediakan oleh pemerintah, walaupun demikian hal ini dapat dijadikan pertimbangan bagi organisasi yang telah mempunyai infrastruktur yang berjalan untuk mempertimbangkan kembali apakah sistem virtualisasi sesuai dengan kebutuhan.

·       Resiko Ekonomis

              Tujuan utama dari virtualisasi adalah pemangkasan biaya dan peningkatan efisiensi. Dari resiko ekonmis, dengan dilakukannya konsolidasi ke sistem tunggal,  virtualisasi mengurangi jumlah perangkat keras dan pengeluaran untuk penyediaan perangkat keras, pembiayaan terhadap pemeliharaan perangkat keras dan keberlangsungan sistem. Biaya ini mencakup biaya yang diperlukan untuk penyediaan UPS, pendinginan ruang server, hingga ke penyediaan tempat ruang server yang tidak murah. Dilihat dari perbandingan anggaran yang dikeluarkan oleh BTSI pada tahun 2009 dan 2010, terdapat perbedaan yang dramatis dalam penyediaan perangkat keras. Pada tahun 2009, dilakukan pembelian terhadap 8 perangkat server, sedangkan pada tahun 2010, hanya dilakukan pembelian komponen tambahan seperti memory, dan NIC. Dengan melihat anggaran-anggaran sebelumnya dimana setiap tahun terdapat kebutuhan yang lebih tinggi, pada 2010 tren ini berubah secara drastis.

Secara ekonomis, pemotongan biaya yang dikeluarkan, berdasarkan hasil wawancara dengan manajer BTSI sebagai pimpinan dan penentu kebijakan virtualiasi dirasa sangat sesuai untuk diterapkan, dengan syarat ada dan berjalannya sistem backup untuk mengatisipasi bencana yang mungkin terjadi.

4.     Simpulan

              Dari penelitian yang dilakukan, dapat disimpulkan bahwa sistem virtualisasi menjawab rumusan masalah yang timbul. Dengan virtualisasi, efisiensi penggunaan utilitas perangkat keras dapat dimaksimalkan, untuk penghematan sumber daya, energi, tempat, dan biaya perawatan sistem dengan peningkatan utilitas CPU hingga 740.39% dibandingkan dengan sistem tanpa virtualisasi. Walaupunt terdapat capaian peningkatan utilitas, jika tidak dikonfigurasikan dengan benar sistem virtualisasi dapat menimbulkan bottleneck pada sistem operasi yang berjalan didalamnya. Tuning dan pengawasan serta pengaturan yang hati hati menjadi salah satu penentu faktor keberhasilan dari pemanfaatan teknologi virtuliasasi.

              Selain utilitas prosesor, peningkatan yang dramatis juga terjadi pada uptime dari sistem. Walaupun dalam penelitian tidak membandingkan secara langsung terhadap jumlah downtime pada sistem konvensional dan pada sistem tervirtualisasi, turunnya jumlah perangkat keras dalam proses penelitian ini memberikan respon terhadap angka uptime yang teruse meningkat, hingga 1522.73% dari perbandingan jumlah uptime Januari 2011-Agustus 2011 dengan jumlah uptime pada Oktober 2011 - Februari 2012. Hal ini disebabkan karena berkurangnya beban UPS sesuai dengan berkurangnya perangkat keras server.

              Walaupun demikian, teknologi virtualisasi tidak tanpa kekurangan. Ruang lingkup virtualisasi membutuhkan suatu perangkat keras dengan spesifikasi yang relatif lebih tinggi. Prosesor, memori, harddisk dengan Input-Output yang tinggi, serta peralatan jaringan seperti NIC dan switch kecepatan tinggi menjadi salah satu syarat utama ruang kerja virtualisasi. Selain itu, jika tidak dirancang dengan baik, ruang lingkup virtualisasi akan memberikan kesempatan terhadap adanya single point failure, dimana kesalahan terhadap satu titik akan berakibat fatal terhadap keseluruhan sistem. Oleh karena itu sistem backup dan adanya system datastore diperlukan untuk diterapkan dan dirancang dalam upaya mengurangi resiko ini.

Daftar Pustaka

repository.uksw.edu/bitstream/123456789/1423/2/T1_672008264_Full%20text.pdf