Analisis Mekanisme Failover pada Hyper-V Cluster...

Analisis Mekanisme Failover

pada Hyper-V Cluster untuk Virtual Server

Artikel Ilmiah

Peneliti :

Hallilintar Arya Pasa Putra (672009020)

Teguh Indra Bayu, S.Kom., M.Cs.

Program Studi Teknik Informatika

Fakultas Teknologi Informasi

Universitas Kristen SatyaWacana

Salatiga

Juli 2013

Analisis Mekanisme Failover pada Hyper-V Cluster

untuk Virtual Server

1) Hallilintar Arya Pasa Putra, 2) Teguh Indra Bayu

Fakultas Teknologi Informasi

Universitas Kristen Satya Wacana

Jl. Diponegoro 52-60, Salatiga 50711, Indonesia

Email: 1) [email protected], 2) [email protected]

Abstract

Virtualization technology has been a trend in IT sector as an effort to reduce

the expenditure of server infrastructure development. Virtualization allows

multiple servers run as virtual machine (VM) that are built inside single physical

machine. As a consequence, if the physical machine experiences a failure, it will

also cause failure to the entire VMs inside. In order to maintain services and

disaster recovery scenario, a failover technique have to be deployed inside the

physical machine. Hyper-V Cluster comes with the feature that needed for the

condition. Result of this research is downtime variation analysis which influenced

by failover mechanism. Parameters which used for testing are VM amounts that

move concurrently and priority level of each VM.

Keywords: Hyper-V Cluster, Failover, Downtime

Abstrak

Teknologi virtualisasi telah menjadi tren dalam bidang IT sebagai usaha

untuk menekan pengeluaran dalam pengembangan infrastruktur server. Virtualisasi

memungkinkan beberapa server berjalan sebagai mesin virtual (VM) yang

dibangun di dalam satu unit mesin fisik. Kerugiannya, jika mesin fisik mengalami

kegagalan, akan mengakibatkan kegagalan terhadap seluruh VM di dalamnya.

Untuk dapat mempertahankan layanan dan sebagai skenario pemulihan bencana,

sebuah teknik failover harus diaplikasikan di dalam mesin fisik. Hyper-V Cluster

memiliki fitur yang diperlukan pada kondisi tersebut. Hasil dari penelitian ini

adalah analisis terhadap variasi downtime yang dipengaruhi oleh mekanisme

failover. Parameter yang digunakan pada proses uji coba adalah jumlah VM yang

berpindah secara bersamaan serta tingkatan prioritas dari masing-masing VM.

Kata Kunci: Hyper-V Cluster, Failover, Downtime

1) Mahasiswa Fakultas Teknologi Informasi Jurusan Teknik Informatika, Universitas Kristen

Satya Wacana, Salatiga. 2) Staff Pengajar Fakultas Teknologi Informasi, Universitas Kristen Satya Wacana, Salatiga.

1

1. Pendahuluan

Infrastruktur di bidang teknologi informasi menjadi aset yang penting dan

strategis bagi sebuah perusahaan. Tidak dapat dipungkiri, bahwa investasi IT

memerlukan anggaran yang cukup besar. Oleh karena itu diperlukan investasi dan

perancangan infrastruktur teknologi informasi yang dikembangkan secara strategis

untuk dapat mencapai efisiensi dan efektivitas dalam penggunaan serta juga dapat

mereduksi pengeluaran. Salah satu potensi pengeluaran yang cukup tinggi adalah

pengembangan infrastruktur server. Solusi untuk menekan pengeluaran ini salah

satunya adalah dengan melakukan konsolidasi server dengan menggunakan

teknologi virtualisasi. Beberapa server yang memiliki utilitas rendah dapat

dijadikan sebagai virtual server yang berjalan di dalam sebuah server fisik.

Seringkali sebuah server dituntut untuk dapat memberikan layanan yang

bersifat continue, dengan downtime dan fault tolerance sekecil mungkin untuk

mendukung kelangsungan bisnis perusahaan. Padahal, terkadang server

memerlukan maintenance, bahkan pada jam sibuk. Ditambah lagi kemungkinan

adanya kegagalan maupun error yang dapat terjadi sewaktu-waktu. Disaster

recovery perlu dipersiapkan sebagai langkah untuk menjaga layanan dari server.

Oleh karena itu, server harus dikonfigurasi sedemikian rupa untuk dapat

melakukan penanganan secara otomatis terhadap kegagalan yang terjadi, sehingga

server dapat mencapai high availability (ketersediaan tinggi). Salah satu solusinya

adalah dengan membangun failover cluster, yang juga dapat diimplementasikan

pada lingkungan virtualisasi server. Beberapa server fisik yang menjalankan

virtual server secara keseluruhan saling bekerja sama menjadi satu kesatuan

cluster. Saat salah satu server fisik mengalami kegagalan, maka sumber daya dari

virtual server akan dipindahkan menuju ke server fisik lain yang masih aktif.

Dengan demikian, layanan yang diberikan oleh virtual server dapat berjalan

secara terus-menerus tanpa terganggu oleh kegagalan maupun error yang terjadi

pada server fisiknya.

2. Kajian Pustaka

Teknologi virtualisasi merupakan upaya untuk mengemulasikan sumber

daya komputasi fisik, seperti komputer desktop, server, prosesor dan memori,

sistem penyimpanan, jaringan, dan aplikasi individu. Virtualisasi server

menciptakan lingkungan virtual yang mengijinkan berbagai aplikasi maupun

server untuk dapat berjalan bersamaan dalam satu komputer, layaknya seperti

berada pada satu komputer independen [1]. Ada beberapa pokok-pokok penting

mengenai virtualisasi. Hal tersebut adalah penambahan lapisan abstraction di

antara aplikasi dan perangkat keras, pengurangan biaya dan kompleksitas,

pemisahan sumber daya komputer untuk peningkatan ketahanan uji dan

keamanan, eliminasi kemungkinan redudansi, dan meningkatkan utilitas

infrastruktur IT [2]. Setiap virtual server didukung oleh arsitektur dasar yang

sama dengan komputer fisik aslinya. Di dalam virtualisasi server, terdapat

abstraction yang bekerja untuk membuat sebuah mesin komputer tunggal

berfungsi seperti layaknya lebih dari satu mesin, dengan mereplikasikan setiap

karakteristik fisik perangkat keras untuk dapat digunakan dalam perangkat lunak

pada virtual server. Virtualisasi merupakan konsep pembagian sumber daya

2

perangkat keras yang ada pada mesin komputer fisik untuk dibagi menjadi

beberapa bagian. Setiap bagian tersebut dioperasikan secara mandiri tanpa

mengganggu satu sama lain. Bagian ini yang disebut sebagai virtual machine

(VM). Sistem operasi yang berjalan pada VM ini disebut sebagai guest dan server

fisik disebut sebagai host.

Terdapat tiga jenis pendekatan dalam virtualisasi server, yaitu full

virtualization, paravirtualization, dan hardware-assisted virtualization [3]. Pada

jenis pendekatan hardware-assisted virtualization, terdapat istilah hypervisor

yang merupakan lapisan tambahan yang berada di antara physical hardware dan

sistem operasi, yang berfungsi untuk mengelabui setiap sistem operasi agar

berpikir bahwa mereka sedang berjalan pada perangkat keras yang sebenarnya.

Jenis-jenis hypervisor dapat dibedakan berdasarkan tipe maupun desainnya [4].

Berdasarkan tipenya, terdapat hypervisor dengan jenis bare-metal dan hosted.

Bare-metal berjalan langsung di atas hardware, sedangkan tipe hosted berjalan di

dalam sistem operasi host-nya. Berdasarkan desainnya terdapat hypervisor dengan

struktur monolithic dan microkernelized. Monolithic hypervisor membawa driver

perangkat kerasnya sendiri yang mengakibatkan attack surface-nya masih

signifikan. Sedangkan microkernelized hypervisor tidak memiliki third-party

device drivers. Driver yang dibutuhkan oleh perangkat keras dalam berbagi

sumber daya terletak pada sistem operasi host, sehingga guest tidak perlu

melakukan routing melalui host partition drivers.

Gambar 1 Strukrur Hypervisor tipe Bare-metal dan Hosted [4]

Gambar 2 Strukrur Hypervisor tipe Monolithic dan Microkernel [4]

3

Hyper-V merupakan platform virtualisasi dari Microsoft yang dapat diinstal

sebagai standalone application maupun sebagai role dari sistem operasi Microsoft

Windows Server 2008 ke atas. Hyper-V menggunakan arsitektur hypervisor tipe

bare-metal dengan mengadopsi konsep microkernelized. Hypervisor merupakan

jenis software unik yang memungkinkan sebuah komputer dapat menjalankan

lebih dari satu sistem operasi. Bare-metal merupakan jenis hypervisor yang

berjalan secara langsung di atas perangkat keras fisik dari host-nya, untuk menjadi

penjembatan dan sebagai program pengendali antara sistem operasi guest dengan

hardware. Sehingga VM memiliki akses langsung terhadap perangkat keras fisik.

Sedangkan implementasi dari microkernelized memungkinkan sebuah instance

VM berperan sebagai parent partition dan instance lain sebagai child partition.

Parent partition merupakan sistem operasi host, sedangkan VM sebagai child

partitions. Pada dasarnya, sistem operasi host dan beberapa sistem operasi guest

berjalan bersama-sama pada tingkatan yang sama, yaitu di atas hypervisor.

Kesemuanya memiliki hak akses yang sama terhadap hardware. Host

bertanggung jawab mengelola semua guest yang ada [5]. Selain itu, Hyper-V

merupakan platform virtualisasi dengan jenis hardware-assited virtualization,

sehingga dibutuhkan prosesor yang mendukung platform virtualisasi tersebut,

yaitu dengan menggunakan prosesor Intel VT atau AMD-V. Selain itu, opsi Data

Execution Protection (DEP) pada prosesor, atau yang biasa disebut sebagai Intel

XD atau AMD NX Bit, juga harus diaktifkan [6].

Gambar 3 Abstraksi Hypervisor pada Hyper-V [5]

Cluster merupakan sekumpulan komputer independen yang beroperasi serta

bekerja bersama-sama untuk sebuah layanan yang diberikan kepada client. Dari

sisi client, komputer-komputer dalam cluster tersebut akan terlihat seolah-olah

merupakan satu unit komputer. Salah satu jenis cluster adalah high availability

cluster, atau yang biasa disebut juga sebagai failover cluster, yang pada umumnya

diimplementasikan untuk tujuan peningkatan ketersediaan layanan yang

disediakan oleh sistem cluster tersebut. Elemen-elemen cluster saling bekerja

sama dengan memiliki node-node redundan, yang kemudian digunakan untuk

menyediakan layanan saat salah satu node mengalami kegagalan (single point of

failure). Dalam lingkungan non-virtualisasi, HA diimplementasikan untuk server

yang memiliki beban kerja tinggi dan layanan yang bersifat kritis. Agar layanan

4

tidak mengalami gangguan, diperlukan solusi high availability untuk melakukan

recovery apabila server tersebut mengalami downtime. Sedangkan pada

lingkungan virtualisasi, dimana satu unit server fisik menangani beberapa VM

sekaligus, apabila terjadi gangguan pada server fisik tersebut tentunya akan

berimbas pada gangguan layanan dari seluruh VM yang ada di dalamnya. Untuk

mencegah kemungkinan ini, implementasi high availability menjadi hal yang

penting dari virtualisasi server.

Implementasi high availability cluster bertujuan untuk meminimalisasi

angka downtime dan fault tolerance. Downtime merupakan periode waktu saat

layanan yang diberikan oleh sistem tidak tersedia, dikarenakan oleh terjadinya

kegagalan dari sistem tersebut [7]. Downtime dapat diakibatkan oleh kesengajaan

maupun adanya kegagalan pada sistem. Sehingga, downtime dibagi menjadi dua

jenis, yaitu planned downtime dan unplanned downtime [8]. Planned downtime

terjadi saat dibutuhkan sebuah pemeliharaan terhadap sistem, antara lain

perbaikan atau upgrade hardware maupun software, update dan patching yang

memerlukan restart sistem, dan juga deployment aplikasi. Sedangkan unplanned

downtime terjadi secara mendadak dan tidak diinginkan, karena disebabkan oleh

kegagalan sistem, yang biasanya terjadi karena kesalahan dalam pemakaian

(human error), baik oleh administrator maupun oleh user, kerusakan dan

malfungsi hardware maupun software, terputusnya jaringan, pemakaian yang

melebihi kapasitas, serta dapat pula diakibatkan oleh bencana alam.

Pada Hyper-V Cluster suatu planned downtime saat dilakukan maintenance

terhadap server host dapat diantisipasi dengan melakukan migrasi VM. Migrasi

VM adalah kemampuan memindahkan sebuah VM dari satu Hyper-V host menuju

Hyper-V host yang lain tanpa terjadinya downtime dari VM yang mengalami

perpindahan tersebut. Agar layanan yang diberikan oleh VM tetap dapat berjalan

dengan normal, maka untuk meminimalisasi downtime terlebih dahulu VM

dipindahkan menuju ke host yang lain. Dan setelah proses maintenance selesai

dilakukan, VM dapat dikembalikan menuju host semula. Selain itu, migrasi VM

juga dapat dilakukan untuk pembagian beban VM pada host yang ada. Sehingga

beberapa server host yang ada pada datacenter dapat memiliki utilisasi resource

hardware yang seimbang. Terdapat tiga macam migrasi VM pada Hyper-V

Cluster, yaitu VM storage migration, quick migration, dan live migration. Storage

migration adalah kemampuan untuk memindahkan file-file yang berkaitan dengan

VM, seperti virtual hard disk, snapshot, dan configuration file dari satu lokasi ke

lokasi lain. Storage migration seringkali dilakukan saat terjadi maintenance dan

optimalisasi sumber daya media penyimpanan (storage). Proses perpindahan pada

storage migration hanya terjadi terhadap file-file VM saja, sedangkan resource

VM tetap berada pada host-nya. Quick migration merupakan kemampuan untuk

memindahkan VM yang sedang berjalan dari host yang satu menuju ke host yang

lain. Proses quick migration dimulai dengan mengambil snapshot dari VM,

dilanjutkan dengan save VM state, memindahkan VM, dan kemudian di-resume

kembali saat VM sudah berada pada host tujuan. Sedangkan live migration

memiliki fungsi yang sama dengan quick migration, yaitu dengan memindahkan

VM antar server host. Namun, perpindahan dilakukan secara live, sehingga VM

tetap aktif saat berpindah menuju host yang lain. Kunci dari live migration adalah

5

pada proses copy memory pages secara iteratif dari host sumber menuju host

tujuan dan setelah berpindah menuju host tujuan, VM diaktifkan serta akses dari

sisi client di-redirect ke VM target [9].

Unplanned downtime pada Hyper-V Cluster di-recovery dengan

menggunakan teknik failover. Recovery ditujukan bagi VM apabila host

mengalami kegagalan. Saat terjadi kegagalan pada server host, seluruh VM yang

berada di dalam host tersebut akan di-failover dengan cara dipindahkan menuju

host lain yang masih aktif. Namun, pada saat host mengalami kegagalan VM

kehilangan sumber daya selama beberapa saat, hingga dipindahkan menuju host

lain dan di-restart secara otomatis. Sehingga hal ini tetap menyebabkan downtime

bagi VM, yang dimulai sejak host asal mengalami kegagalan, dan berakhir pada

saat VM aktif setelah proses booting selesai dan service dari VM juga telah aktif.

3. Metode Penelitian

Metode penelitian yang dipakai adalah Network Development Life Cycle

(NDLC) yang biasa dipakai dalam perancangan infrastuktur jaringan. Tahapan-

tahapan pada metode NDLC dapat dilihat pada Gambar 4.

Gambar 4 Tahapan Network Development Life Cycle [10]

Analysis adalah tahap dilakukannya analisis terhadap perencanaan kerja,

berdasarkan latar belakang permasalahan dan tujuan yang ingin dicapai. Pada

tahapan ini dilakukan pula persiapan terhadap teknologi yang ingin dipakai dan

sesuai dengan kebutuhan. Virtualisasi server dibangun dengan menggunakan

platform Hyper-V yang diinstal sebagai role dari Windows Server 2012.

Sedangkan virtualisasi server yang sudah terbangun disempurnakan dengan

mengimplementasikan Hyper-V Cluster sebagai failover clustering terhadap VM.

Untuk dapat memenuhi hal tersebut, dilakukan persiapan terhadap kebutuhan

hardware maupun software dengan detail pada Tabel 1 dan Tabel 2. Dua unit

server fisik digunakan sebagai host yang juga berperan sebagai node pada cluster,

sedangkan satu tambahan server digunakan sebagai domain controller server

untuk menyediakan sebuah domain, mengendalikan active directory, dan sebagai

DNS server, serta memiliki peran sebagai iSCSI Target, yaitu server yang

menyediakan iSCSI sebagai media penyimpanan bersama untuk kedua server

node. Dalam hal ini server node berperan sebagai iSCSI Initiator, atau client dari

iSCSI. Penggunaan dua jaringan bertujuan untuk memisahkan jaringan internal

antar server secara lokal dengan jaringan eksternal yang digunakan untuk koneksi

6

oleh client. Jaringan internal untuk komunikasi antar server membutuhkan

bandwidth yang besar, karena dikhususkan untuk mendukung proses failover

clustering, migrasi VM, dan pertukaran data lain yang menghubungkan seluruh

server fisik dan virtual yang ada. Pada penelitian ini jaringan internal didukung

dengan penggunaan jaringan dengan bandwidth 1 Gbps. Sedangkan jaringan

eksternal menggunakan bandwidth 100 Mbps, untuk koneksi internet, aktivitas

manajemen dan remoting, serta akses yang dilakukan oleh client.

Tabel 1 Spesifikasi Hardware

Hardware Spesifikasi

Server Domain

controller

- Intel Core i3 2100 3,1 GHz

- RAM 4 GB

- Hard disk 500 GB

- Gigabit Ethernet Card

- 100 Mbps Ethernet Card

Server Host 1

- Intel Core i3 2310 3,4 GHz

- RAM 4 GB

- Hard disk 500 GB


- 100 Mbps Ethernet Card

Server Host 2

- Intel Core i3 M380 2,53 GHz

- RAM 4 GB

- Hard disk 500 GB


- 100 Mbps USB Ethernet Card

Switch 1

5 port Gigabit switch

Switch 2

8 port 100 Mbps switch

Tabel 2 Spesifikasi Software

Software Fungsi

Windows Server 2012 Sistem operasi server fisik dan virtual

Hyper-V 3.0 Platform vrtualisasi hypervisor

Internet Information Services (IIS) Aplikasi Web server

Starwind iSCSI SAN Free Edition v.6 iSCSI SAN

Pada fase design dilakukan perencanaan desain dari infrastruktur cluster

dari server secara keseluruhan, termasuk server fisik dan server virtual. Terdapat

tiga VM yang akan dibangun di atas kedua server host. Salah satu host diinstal

dua VM dan host yang lain satu VM, sebagai langkah pemerataan beban, agar

semua VM tidak hanya berjalan pada satu host. Hal ini juga diharapkan dapat

mengurangi resiko downtime, agar tidak semua layanan VM mengalami downtime

secara bersamaan saat host-nya mengalami kegagalan. Ketiga VM yang dibangun

merupakan web server dengan layanan yang berbeda-beda. Seluruh VM ini yang

7

nantinya akan bertugas untuk melayani client secara langsung melalui layanan

yang diberikan melalui aplikasi dari tiap-tiap VM tersebut. Topologi jaringan dari

setiap server dengan penggunaan dua jaringan yang berbeda ditunjukkan melalui

Gambar 5. Sedangkan desain dari sistem cluster ditunjukkan oleh Gambar 6.

Gambar 5 Topologi Jaringan dari Infrastruktur Virtualisasi Server

Gambar 6 Infrastruktur Sistem Hyper-V Cluster

8

Perancangan desain dari sistem Hyper-V Cluster digambarkan melalui alur

kerja dalam Gambar 7. Diawali dengan aktivasi role Failover Clustering pada

kedua server node, sehingga muncul fitur Failover Cluster Manager sebagai tool

manajemen sistem cluster. Sebelum sistem cluster dibentuk, terlebih dahulu

dilakukan validasi untuk melakukan cek validitas dan kompatibilitas dari

hardware, jaringan, konfigurasi sistem, dan media penyimpanan terdistribusi yang

digunakan. Media penyimpanan Cluster Shared Volume (CSV) digunakan untuk

menyimpan seluruh file yang berkaitan dengan VM. Untuk kemudian ketiga VM

didaftarkan sebagai role dalam cluster dan juga dilakukan migrasi VM storage

menuju CSV.

Gambar 7 Alur Kerja Proses Desain Hyper-V Cluster

Gambar 8 menunjukkan proses alur kerja failover terhadap VM yang terjadi

dalam Hyper-V Cluster :

Gambar 8 Flowchart Proses Failover pada Hyper-V Cluster

9

Fase simulation prototyping dilakukan dengan mensimulasikan prototpye

desain yang telah dirancang dengan menggunakan bantuan perangkat lunak Cisco

Packet Tracer. Pada simulasi tersebut, seluruh server fisik dan server virtual

diletakkan sejajar dan terhubung langsung dengan jaringan internal dan jaringan

eksternal. Hal ini dikarenakan VM yang berdiri di atas lapisan hypervisor

memiliki akses langsung dengan jaringan luar, sama seperti server fisik.

Meskipun VM menggunakan virtual switch dengan dijembatani oleh ethernet

card fisik dari server host-nya, tetapi VM memiliki jaringan mandiri yang tidak

memerlukan bridging maupun routing dari ethernet card fisik milik host-nya

untuk dapat terhubung dengan jaringan luar. Sedangkan sebuah komputer client

ditambahkan pada jaringan eksternal.

Gambar 9 Fase Simulation Prototyping dengan Cisco Packet Tracer

Implementation merupakan penerapan dari perancangan desain sistem

virtualisasi dan cluster. Setiap server yang ada harus memiliki alamat IP untuk

dapat saling berkomunikasi dan melakukan pertukaran data. Seluruh server

memiliki dua ethernet card dengan alamat IP subnet 192.168.2.0/24 untuk

jaringan internal dan 192.168.1.0/24 untuk jaringan eksternal. Daftar alamat IP

dan hostname dari tiap-tiap server dijelaskan pada Tabel 3. Melalui domain

controller server diciptakan sebuah domain pada forest baru dengan nama

“aryapasaputra.net”, untuk kemudian seluruh server yang lain dijadikan sebagai

member dari domain tersebut.

Tabel 3 Daftar Alamat IP dan Hostname

Server IP Internal IP Eksternal Hostname

Domain Controller 192.168.2.100 192.168.1.100 DCS1.aryapasaputra.net

Server Host 1 192.168.2.101 192.168.1.101 HVHOST1.aryapasaputra.net

Server Host 2 192.168.2.102 192.168.1.102 HVHOST2.aryapasaputra.net

VM 1 192.168.2.111 192.168.1.111 WEB1.aryapasaputra.net



10

Proses instalasi VM dilakukan dengan menggunakan tool Hyper-V Manager

yang terdapat pada server host. Konfigurasi dibuat dengan menetapkan resource

hardware untuk masing-masing VM yaitu memori sebesar 700 MB dan 50 GB

untuk besaran kapasitas hard disk-nya, serta dilakukan aktivasi opsi Processor

Compatibility agar VM dapat berpindah antar host dengan prosesor yang berbeda.

Hal ini disebabkan karena server HVHOST1 dan HVHOST2 memiliki perbedaan

spesifikasi prosesor, meskipun keduanya berasal dari famili Core i3. Setiap VM

dibangun dengan menggunakan sistem operasi Windows Server 2012. Layanan

dari ketiga VM dirancang dengan menggunakan Internet Information Services

(IIS) sebagai aplikasi web server. IIS merupakan role yang sudah tersedia pada

sistem operasi Windows Server. Sehingga untuk instalasinya hanya perlu

dilakukan aktivasi dari role ini. Halaman web yang akan ditampilkan oleh ketiga

VM ini berbeda-beda, oleh karena itu dilakukan pemasangan halaman web custom

berupa template HTML pada ketiga VM tersebut. Pada IIS, halaman web beserta

dengan seluruh file yang berkaitan dengan web yang akan ditampilkan, disimpan

dalam direktori C:\inetpub\wwwroot\.

Sistem cluster juga diimplementasikan berdasarkan desain yang telah

dirancang sebelumnya. Cluster diberi nama HVCluster dengan alamat IP

192.168.2.105/24. iSCSI SAN yang berada pada domain controller server

dibentuk dengan menggunakan bantuan aplikasi Starwind iSCSI SAN Free

Edition versi 6.0, dan dikoneksikan dengan kedua node, melalui fitur iSCSI

Initiator. Pada Failover Cluster Manager, iSCSI yang sudah terkoneksi dengan

kedua node dikonversikan sebagai Cluster Shared Volume (CSV) untuk

menyimpan seluruh file yang berkaitan dengan VM, meliputi file virtual hard

disk, file-file konfigurasi VM, dan juga snapshot. Ketiga VM dari kedua node

didaftarkan ke dalam sistem cluster agar proses failover dapat diterapkan terhadap

VM tersebut. Serta dilakukan pula VM storage migration untuk memindahkan

seluruh file yang berkaitan dengan VM menuju ke media penyimpanan CSV.

Dengan demikian VM akan memiliki kemampuan untuk melakukan proses

failover secara cepat jika terjadi kegagalan pada host-nya, karena file tersimpan di

luar dari kedua node. Sehingga, saat terjadi kegagalan yang diperlukan hanya

memindahkan VM menuju resource perangkat keras yang baru dari host yang

masih aktif.

Monitoring dilakukan sebagai proses pengujian dari sistem yang telah

dibangun, untuk memastikan sistem telah berjalan dengan baik secara

keseluruhan. Terutama untuk melakukan pengecekan terhadap kondisi VM dan

juga komponen-komponen cluster untuk dapat melakukan proses failover dengan

baik. Selain monitoring yang dilakukan dari sisi internal sistem, proses ini juga

dilakukan dari sisi client. Dari sisi client dilakukan pengecekan terhadap layanan

VM. Selain itu, untuk melakukan uji coba terhadap fungionalitas sistem cluster

dilakukan simulasi kegagalan dengan parameter besaran waktu downtime saat

terjadi proses failover. Dan dengan melakukan variasi kondisi dalam simulasi

kegagalan tersebut, dapat diketahui bagaimana mekanisme failover dari Hyper-V

Cluster dalam melakukan penanganan kegagalan.

11

Management, sebagai tahap terakhir melalui pengkajian ulang dengan

tujuan untuk mencapai peningkatan kinerja sistem yang optimal dan dapat

menyelesaikan permasalahan, serta memastikan bahwa sistem yang dibangun

dapat berjalan dengan baik untuk waktu yang lama dan lebih reliabel. Hal yang

menjadi kendala dalam infrastruktur cluster yang dibangun adalah terbatasnya

hardware dari server host. Masing-masing server host harus mampu menjalankan

ketiga VM secara bersamaan. Meskipun dari desain yang dibangun masing-

masing host menjalankan 1 dan 2 VM, tetapi saat terjadi kegagalan pada salah

satu host, VM yang berada di dalamnya akan berpindah menuju host yang masih

aktif. Sehingga ketiga VM akan berjalan pada satu host. Oleh karena itu, pada

tahap management dilakukan pengkajian ulang mengenai policy dan beberapa

konfigurasi pada sistem. Terutama dalam menetapkan limitasi alokasi hardware

resources untuk tiap-tiap VM, sebagai persiapan menghadapi proses failover.

Karena kedua host memiliki spesifikasi prosesor dengan 4 logical core dan

memori 4 GB, untuk tiap VM ditetapkan prosesor dengan 1 logical core dan

memori sebesar 700 MB. Sedangkan pada iSCSI SAN sebagai media

penyimpanan dari VM disediakan kapasitas 150 GB. Sehingga virtual hard disk

dari tiap VM ditetapkan dengan besaran 50 GB dengan konfigurasi dynamically

expanded, sebagai langkah penghematan dalam penggunaan free space pada

media penyimpanan fisik, karena besarnya file VHD bergantung dari penggunaan

media penyimpanan dalam VM yang bersangkutan.

4. Hasil dan Pembahasan

Setelah infrastruktur Hyper-V Cluster telah terbangun dengan baik, maka

perlu dilakukan uji coba untuk mengukur keberhasilannya dalam mencapai tujuan

dari virtualisasi server dan penanganan kegagalan dengan failover. Sebuah

komputer client diposisikan pada jaringan eksternal dengan alamat IP

192.168.1.200/24 dan didaftarkan ke dalam domain “aryapasaputra.net” dengan

username “user1”. Untuk melakukan uji coba terhadap VM yang telah dirancang

sebelumnya, mula-mula dilakukan uji koneksi dari client menuju IP address dari

ketiga VM dengan menggunakan perintah “ping” melalui command prompt.

Apabila client sudah terkoneksi dengan ketiga VM, uji coba dilanjutkan terhadap

layanan dari VM tersebut.

Layanan web yang disediakan oleh ketiga VM diakses melalui web browser.

Alamat URL yang digunakan adalah hostname atau dapat pula menggunakan

alamat IP dari masing-masing VM. Layanan web dari VM 1 diakses dengan

memasukkan URL http://web1.aryapasaputra.net atau dengan alamat IP

http://192.168.1.111. Untuk akses terhadap VM 2 menggunakan URL

http://web2.aryapasaputra.net atau http://192.168.1.112. Sedangkan akses

terhadap layanan web dari VM 3 adalah dengan menggunakan URL

http://web3.aryapasaputra.net atau http://192.168.1.113.

http://192.168.1.112/

http://192.168.1.112/

12

Gambar 10 Hasil Uji Coba Layanan VM 1



Uji coba selanjutnya bertujuan untuk melakukan pengecekan terhadap

fungsionalitas sistem cluster, terutama untuk menguji proses failover saat salah

satu node mengalami gangguan atau kegagalan. Pengujian dilakukan dengan

simulasi downtime, yaitu planned downtime dan unplanned downtime. Saat

simulasi downtime sedang berlangsung, dilakukan analisa terhadap proses

failover, apakah sistem cluster yang dibangun sudah dapat berfungsi baik, yaitu

dengan memindahkan VM yang menjadi guest pada node yang mengalami

kegagalan menuju ke node lain yang masih aktif. Parameter utama yang

13

digunakan dalam pengujian ini adalah hasil dari besaran downtime yang

didapatkan. Untuk melakukan pengujian terhadap kondisi VM, dilakukan

monitoring koneksi dengan menggunakan aplikasi PRTG Network Monitoring

yang diinstal pada sisi client. Karena ketiga VM merupakan web server dengan

layanan HTTP yang didukung oleh aplikasi IIS, sehingga pengukuran downtime

dapat dilakukan dengan menggunakan “HTTP Sensor” yang tersedia pada aplikasi

PRTG Network Monitoring. Dengan penggunaan HTTP Sensor didapatkan hasil

berupa grafik loading time dari layanan HTTP dari web server. Dari grafik

tersebut, didapatkan pula durasi downtime yang terjadi.

Uji Coba Simulasi Planned Downtime

Planned downtime dilakukan dengan simulasi migrasi sebagai tindakan saat

direncanakan maintenance terhadap server host. Simulasi migrasi yang dilakukan

adalah quick migration, dan live migration. Kedua jenis migrasi VM tersebut

memiliki fungsi yang sama, yaitu untuk memindahkan hadware resource VM dari

satu host menuju ke host yang lain, namun dengan teknik pemindahan yang

berbeda. Quick migration terjadi dengan proses save-move-resume, sedangkan

live migration terjadi secara live, melalui proses copy memori bitmap secara

iteratif.

Quick migration dilakukan dengan memindahkan VM dari server host-nya

menuju ke host yang lain secara satu per satu dan dilakukan perhitungan durasi

perpindahan dan downtime yang terjadi. VM 1 dipindahkan dari server

HVHOST1 menuju ke server HVHOST2, sedangkan untuk VM 2 dan VM 3

dipindahkan dari server HVHOST2 menuju ke server HVHOST1. Hasil

perhitungan durasi quick migration dan downtime dari masing-masing VM

ditunjukkan oleh Tabel 5. Durasi dari downtime yang terjadi sama dengan durasi

dari proses quick migration. Hal ini disebabkan karena pada saat berpindah VM

berada pada posisi nonaktif, karena VM terlebih dahulu di-pause dan di-resume

saat VM sudah berada pada host tujuan.

Tabel 5 Perbandingan Durasi Quick Migration dengan Durasi Downtime

VM Durasi Quick Migration Durasi Downtime

VM 1 31 detik 31 detik



Live migration dilakukan dengan cara yang sama dengan quick migation,

yaitu dengan memindahkan resource ketiga VM dari host-nya masing-masing

menuju ke host yan lain. Tabel 6 menunjukkan hasil perhitungan durasi

perpindahan pada proses live migration dan durasi downtime. Hasil tersebut

menunjukkan bahwa pada proses live migration, downtime hanya terjadi sekitar 3

detik. Meskipun pada kenyataannya, selama durasi downtime tersebut, layanan

HTTP tidak terputus secara total, hanya saja pada saat kembali terhubung, loading

time mengalami peningkatan hingga sekitar 3000 ms, atau 3 detik, sesuai dengan

durasi downtime tersebut. Sehingga, hampir tidak ada downtime yang dihasilkan

dan performa layanan dari VM tidak akan mengalami gangguan.

14

Tabel 6 Perbandingan Durasi Live Migration dengan Durasi Downtime

VM Durasi Live Migration Durasi Downtime




Uji Coba Simulasi Unplanned Downtime

Pengujian dengan simulasi unplanned downtime merupakan inti uji coba

dalam menganalisis tentang bagaimana Hyper-V Cluster dapat menangani

kegagalan dari sebuah server host melalui proses failover. Apabila salah satu

server host mengalami kegagalan, seberapa cepat proses failover berlangsung

dengan melakukan perpindahan VM menuju host lain yang masih aktif.

Pehitungan besaran downtime dilakukan dengan cara yang sama saat dilakukan uji

coba planned downtime sebelumnya, yaitu dengan aplikasi PRTG Network

Monitoring, dan dengan memanfaatkan penggunaan HTTP Sensor. Pengujian

dilakukan dengan cara mematikan power dari salah satu server. Saat salah satu

host yang juga berperan sebagai node dimatikan power-nya, maka Heartbeat akan

mengenali bahwa node tersebut berada dalam kondisi down, dan secara simultan

akan langsung mengirimkan informasi tersebut kepada Cluster Resource Manager

untuk melakukan proses failover dengan memindahkan seluruh VM dan juga role

lain yang berada pada node yang mengalami kegagalan tersebut menuju node lain

yang masih aktif. Proses tersebut berlangsung dalam durasi waktu sekitar 2 detik,

tetapi VM yang berpindah akan mengalami proses restart, sehingga terjadi

downtime selama beberapa saat, sampai VM berhasil melakukan startup dan

berada dalam kondisi standby. Saat VM sudah berhasil melakukan startup, masih

diperlukan lagi durasi waktu tambahan untuk menjalankan service IIS, sebagai

aplikasi web server. Dari pengujian unplanned downtime yang dilakukan, hasil

perhitungan durasi downtime yang didapatkan merupakan durasi waktu yang

dimulai pada saat VM tidak aktif karena host-nya mengalami kegagalan, sampai

dengan aktifnya layanan IIS setelah VM kembali aktif di dalam host yang lain.

Durasi downtime yang bervariasi dipengaruhi oleh beberapa faktor. Pengujian

unplanned downtime ini bertujuan untuk melakukan analisis terhadap faktor-

faktor yang dapat mempengaruhi variasi dari durasi downtime yang diakibatkan

oleh mekanisme failover yang terjadi.

Hipotesis pada uji coba unplanned downtime adalah kemungkinan

perbedaan durasi downtime yang diakibatkan oleh faktor jumlah VM yang di-

failover pada saat yang bersamaan, dan juga oleh faktor perbedaan priority level

dari masing-masing VM. Untuk lebih memastikan hasil kebenaran dari hipotesis,

pada tiap-tiap tahap pengkondisian proses failover dilakukan sebanyak 10 kali dan

diambil nilai rata-rata dari hasil yang diperoleh sebagai penarikan kesimpulan.

Uji coba unplanned downtime yang pertama adalah dengan mengkondisikan

proses failover dengan perbedaan jumlah VM dari host yang mengalami

kegagalan. Uji coba ini dibagi ke dalam tiga tahap. Tahapan pertama dilakukan

dengan menempatkan 1 VM pada host yang mengalami kegagalan, uji coba tahap

kedua dengan 2 VM, dan uji coba pada tahap yang ketiga adalah dengan

menempatkan ketiga VM pada satu host yang sama dan dilakukan simulasi

15

kegagalan pada host tersebut. Sehingga dari uji coba ini akan didapatkan hasil

berupa nilai downtime yang terjadi saat terdapat 1 VM, 2 VM, dan 3 VM yang

berpindah secara bersamaan dari host yang mengalami kegagalan menuju host

lain yang masih aktif. Detail besaran nilai rata-rata dari tiap-tiap tahap pengujian

ditunjukkan melalui Tabel 7. Dari hasil tersebut didapatkan rata-rata downtime

pada perpindahan 1 VM adalah 74,1 detik, 2 VM 126,6 detik, dan 3 VM 187,3

detik.

Tabel 7 Perbandingan Durasi Downtime dengan Perbedaan Jumlah VM

Jumlah VM

yang Berpindah Rata-rata Downtime

1 74,1 detik

2 126,6 detik

3 187,3 detik

Uji coba unplanned downtime yang kedua dikondisikan dengan perbedaan

priority level dari masing-masing VM. Pada jendela Failover Cluster Manager,

terdapat tiga opsi priority level, yaitu high, medium, low, dan no auto start. VM

yang memiliki priority level lebih tinggi akan didahulukan proses recovery-nya

saat terjadi kegagalan pada host-nya. Sedangkan dengan opsi no auto start, VM

hanya akan dipindahkan menuju host lain yang masih aktif, tetapi dibiarkan tetap

dalam keadaan mati. Uji coba ini dilakukan dengan memposisikan ketiga VM

dalam satu host yang sama, dan dengan memberikan priority level yang berbeda-

beda kepada setiap VM. Kemudian host dimatikan power-nya dan dilakukan

analisis mengenai kemungkinan pengaruh priority level terhadap failover dan

downtime yang dihasilkan. Uji coba dilakukan dalam tiga tahapan. Setiap tahapan

memiliki setingan priority level yang berbeda-beda. Hasil berupa nilai rata-rata

downtime dari seluruh tahapan uji coba ini dijelaskan melalui Tabel 8. Rata-rata

downtime VM dengan priority high adalah 150,9 detik, medium 174 detik, dan

low 198,5 detik.

Tabel 8 Perbandingan Durasi Downtime dengan Perbedaan Priority Level pada VM

Tahap

ke-

VM yang

Berpindah

Priority

Level Rata-rata Downtime

1

VM 1 high 136,7 detik

VM 2 medium 176 detik

VM 3 low 195,7 detik

2



VM 3 medium 182,7 detik

3

VM 1 medium 163,2 detik



16

Total keseluruhan uji coba unplanned downtime adalah sebanyak 60 kali

yang dilakukan dalam kondisi yang bervariasi. Dari seluruh uji coba tersebut

sistem Hyper-V Cluster mampu menangani seluruh simulasi kegagalan dengan

baik. Proses failover dapat terjadi secara sempurna meskipun kegagalan terjadi

berulang kali dan terus-menerus.

5. Simpulan

Berdasarkan penelitian yang dilakukan, dapat disimpulkan bahwa

perancangan Hyper-V Cluster dapat menjadi salah satu solusi dalam peningkatan

ketersediaan pada lingkungan virtualisasi server. Dua host dibangun sebagai node

dari cluster yang saling bekerja sama menyediakan sumber daya perangkat keras

bagi VM. Sedangkan, seluruh file yang berhubungan dengan VM, seperti file

virtual hard disk, configuration file, dan snapshot disimpan di luar dari kedua

server host, dengan menggunakan Cluster Shared Volume (CSV) sebagai media

penyimpanan terdistribusi. Sehingga, saat terjadi kegagalan pada salah satu host,

seluruh VM yang ada di dalamnya dapat secara langsung dipindahkan menuju

host lain yang masih aktif. Durasi proses failover dan downtime dipengaruhi oleh

faktor jumlah VM yang berpindah secara bersamaan serta oleh priority level dari

masing-masing VM. Semakin banyak VM yang berpindah dalam waktu

bersamaan mengakibatkan angka downtime yang semakin besar. Sedangkan

priority level yang lebih tinggi mengakibatkan downtime yang semakin kecil.

Rata-rata downtime saat perpindahan 1 VM adalah 74,1 detik, perpindahan 2 VM

126,6 detik, sedangkan pada perpindahan 3 VM 187,3 detik. Sedangkan pada uji

coba dengan priority level yang berbeda-beda, rata-rata angka downtime pada

priority level high adalah 150,9 detik, pada level medium 174 detik, sedangkan

pada level low 198,5 detik.

Sebagai saran bagi pengembangan penelitian, agar lebih mengoptimalkan

infrastruktur Hyper-V yang telah dibangun, perlu disediakan metode backup bagi

domain controller server dan juga pemisahan sumber energi primer dan sekunder

bagi kedua server node, sehingga apabila terjadi kegagalan yang diakibatkan oleh

hilangnya pasokan listrik, tidak akan mengakibatkan padamnya server secara

keseluruhan. Selain itu dapat pula ditambahkan implementasi load balancing

untuk pembagian beban pada host secara otomatis.

6. Daftar Pustaka

[1] Miller, Lawrence C., 2012, Server Virtualization for Dummies, Oracle

Special Edition, Hoboken : John Wiley & Sons, Inc.

[2] Rule, D. & Dittner, R., 2007, The Best Damn Server Virtualization Book

Period, Burlington : Syngress.

[3] Anonim, 2007, Understanding Full Virtualization, Paravirtualization, and

Hardware Assist, VMware, Inc.

[4] Tulloch, Mitch., 2010, Understanding Microsoft Virtualization Solutions,

Second Edition, Washington : Microsoft Press.

[5] Carvalho, Leandro, 2012, Hyper-V Cookbook, Birmingham : Packt

Publishing.

17

[6] Tutang, 2013, Instalasi dan Konfigurasi Windows Server 2012 Step By Step.

[7] Anonim, 2009, Overview of High Availability, Oracle, Inc.,

http://oracle.su/docs/11g/server.112/e10804/overview.htm (diakses 17 Juni

2013).

[8] Anonim, 2006, Understanding Downtime, A Vision Solutions Whitepaper,

Irvine : Visions Solutions, Inc.

[9] Zulkarnain, Bobby I., 2011, Pengantar Virtualization Server dengan Hyper-V

dan Presentation Virtualization.

[10] Goldman, J.E., & Rawles, P.T., 2001, Applied Data Communications, A

Business-Oriented Approach, Hoboken : John Wiley & Sons, Inc.

http://oracle.su/docs/11g/server.112/e10804/overview.htm

Analisis Mekanisme Failover pada Hyper-V Cluster...

Documents

Transcript of Analisis Mekanisme Failover pada Hyper-V Cluster...