7

BAB II

LANDASAN TEORI

1.1. Mengenai arsitektur x86

Arsitektur x86 dimulai dari prosesor 8-bit yang dibuat oleh Intel di akhir

tahun 1970. Sejalan dengan meningkatnya kapabilitas manufaktur dan

permintaan perangkat lunak, Intel mengembangkan arsitektur 8-bit nya

menjadi 16-bit dengan seri prosesor 8086. Kemudian dengan kedatangan

prosesor 80386 di tahun 1985, Intel makin mengembangkan lagi arsitekturnya

menjadi 32-bit. Intel menyebut arsitektur ini dengan istilah IA-32, tapi secara

umum disebut dengan istilah x86.

Selama sekitar 10 tahun, dasar arstitektur 32-bit tetap sama, walaupun

generasi-generasi prosesor berikutnya mempunyai banyak fitur-fitur baru,

termasuk on-chip FPU (Floating Point Unit), mampu menangani banyak

jumlah memori fisik melalui PAE (Physical Address Extension) dan

instruksi-instruksi vendor lainnya.

Di tahun 2003, AMD memperkenalkan ekstensi 64-bit di arsitektur x86,

seringkali disebut dengan istilah AMD64 dan mulai menjual CPU Opteron

64-bit di tahun 2004. Di akhir tahun 2004, Intel memperkenalkan ekstensi

arsitektur 64-bit versi dari IA32, atau seringkali disebut IA-32e dan kemudian

juga EM64T.

8

1.2. Mengenai Virtualisasi x86

Dalam dunia komputerisasi, yang dimaksud dengan virtualisasi adalah

suatu cara yang memisahkan antara permintaan layanan dengan fisik

perangkat keras yang melandasinya dengan tujuan untuk menggantikan

platform perangkat keras, Operating System, perangkat storage, jaringan

komputer dan atau aplikasi (VMware, 2010) namun tetap mempunyai fungsi-

fungsi dan interface yang tidak berbeda dengan perangkat fisik-nya, tetapi

berbeda dalam atribut-atributnya diantaranya penamaan, ukuran dan lain lain

(IBM, 2009). Cara virtualisasi ini sudah ada sejak era Mainframe yang

dikeluarkan oleh IBM untuk membagi sumber daya mesin Server dalam

menangani beberapa aplikasi yang berbeda. Dalam dunia prosesor x86, Intel

dan AMD memulainya di sekitar tahun 2005-2006 secara Hardware-Assisted

virtualization (IBM, 2007). Vendor virtualisasi yang bermain di dunia

prosesor x86 diantaranya adalah VMWare, Citrix dan Microsoft. Gabungan

dari teknologi-teknologi virtualisasi atau disebut Infrastructure Virtualization

membentuk suatu lapisan/ layer abstrak antara proses computing, storage dan

jaringan komputer, dan aplikasi yang berjalan diatasnya.

9

Gambar 1.1. Konsep x86 Architecture, tanpa dan dengan virtualisasi

(VMware, 2007)

Kapasitas komputer desktop dan Server sudah semakin meningkat

tahun demi tahun, teknologi virtualisasi sudah membuktikan dapat membantu

mensederhanakan proses software development dan testing, memungkinkan

konsolidasi Server dan dapat meningkatkan kecekatan perubahan dalam data

center dan kelangsungan bisnis. Untuk standard industri sistem x86,

pendekatan virtualisasi menggunakan baik arsitektur hosted maupun

hypervisor. Di arsitektur hosted, proses instalasi dan virtualisasi dijalankan

sebagai aplikasi didalam suatu Operating System. Secara kontras, di

arsitektur hypervisor (bare-metal), proses instalasi dan virtualisasi dijalankan

sebelum layer Operating System. Dikarenakan mempunyai akses langsung

kepada perangkat keras dibandingkan melalui suatu Operating System, maka

arsitektur hypervisor lebih efisien daripada arsitektur hosted dan memberikan

hasil lebih baik secara skalabilitas, tangguh dan kinerja. Contoh produk-

produk VMware Player, ACE, Workstation dan Server menggunakan

arsitektur hosted untuk fleksibilitas, sedangkan ESX Server menggunakan

arsitektur hypervisor diatas perangkat-perangkat keras yang telah disertifikasi

untuk kelas Data Center.

10

Tabel 1.1. Tabel Perbandingan konsep x86 Architecture (VMware, 2010)

Tanpa Virtualisasi Dengan Virtualisasi

1. Satu Operating System per mesin.

2. Software dan hardware sangat

saling ketergantungan.

3. Menjalankan beberapa aplikasi

dalam satu mesin seringkali

menimbulkan masalah.

4. Mesin kurang optimal

dimanfaatkan.

5. Kurang fleksibel dan infrastruktur

mahal.

1 Beberapa Operating System per

mesin (tergantung kapabilitas

hardware machine)

2 Virtual Machine dapat dijalankan

di mesin manapun.

3 Dapat melakukan pengaturan

Operating System dan aplikasi

dalam satu interface.

VMM (Virtual Machine Monitors) berada didalam bagian dari

hypervisor bertugas untuk menangani dan menjembatani masing-masing

virtual machine dengan VMkernel. Masing-masing VMM yang berjalan

didalam hypervisor tersebut melakukan abstraksi perangkat keras virtual

machine dan bertugas menjalankan guest Operating System. Masing-masing

VMM harus saling terpisahkan dan dapat membagi antara proses CPU,

memory dan I/O devices.

11

Gambar 1.2. Hubungan hypervisor dengan VMM (VMware, 2010)

1.3. Virtualisasi CPU

Arsitetur x86 menyediakan empat tingkat privileges yaitu Ring 0, Ring

1, Ring 2 dan Ring 3. Sistem operasi berjalan pada Ring 0 dikarenakan perlu

mengakses sumber daya Server secara langsung seperti mengakses memori

dan CPU sedangkan aplikasi yang berjalan akan ditempatkan pada Ring 3

(VMware, 2007).

Ada beberapa masalah dalam pengaplikasian teknik virtualisasi

yaitu teknik virtualisasi pada arsitektur x86 mengharuskan perangkat lunak

virtualisasi berada pada layer sistem operasi yaitu Ring 0 untuk membuat dan

melakukan menejemen komputer virtual. Namun dalam beberapa situasi

teknis tertentu, suatu instruksi sensitif tidak dapat divirtualisasikan karena

harus berada pada Ring 0. Hal ini membuat teknik virtualisasi pada

arsitektur x86 dianggap tidak memungkinkan, namun pada tahun 1998

permasalahan ini dapat teratasi dengan mengembangkan teknik pengkodean

binary sehingga membuat suatu Virtual Machine Monitors (VMMs) berjalan

pada Ring 0.

12

Gambar 1.3. Level privilege arsitektur x86 tanpa virtualisasi (VMware, 2007)

Untuk menangani sensitif dan instruksi privilege di virtualisasi

arsitektur x86, terdapat tiga pendekatan sebagai berikut.

1.3.1. Full Virtualization dengan binary translation

Teknik ini dilakukan dengan kombinasi dari binary translation dan

teknik eksekusi secara langsung yaitu dengan menterjemahkan kode kernel

untuk menggantikan insturksi – instruksi yang tidak dapat divirtualisasikan

dengan instruksi baru untuk perangkat keras virtual. Sementara itu,

instruksi yang diberikan pada tingkat user akan langsung di eksekusi oleh

processor agar didapat proses virtualisasi yang cepat. Setiap virtual machine

diberikan seluruh fitur seperti yang ada pada komputer fisik seperti virtual

BIOS, virtual devices dan virtual memori manajemen (VMware, 2007).

Kombinasi dari binary translation ini dan teknik eksekusi langsung ini

memberikan metode Full Virtualization ini diabstraksikan secara penuh

atau perangkat keras diduplikasi secara lengkap. Sistem operasi yang

dijalankan pada komputer virtual ini tidak akan menyadari bahwa sedang

berjalan pada sistem virtualisasi karena tidak diperlukan modifikasi. Teknis

13

Full Virtualization ini adalah satu-satunya teknik virtualisasi yang tidak

memerlukan perubahan pada sisi hardware ataupun sistem operasi dalam

memvirtualisasikan privileged dan instruksi sensitif karena hypervisor yang

akan menterjemahkan seluruh instruksi sistem operasi secara langsung

(VMware, 2007).

Gambar 1.4. Full virtualization di arsitektur komputer x86 (VMware, 2007)

Teknik Full Virtualization yang memberikan isolasi terbaik dan

keamanan bagi virtual machine, dan memudahkan migrasi dimana beberapa

guest OS yang sama dapat saling dipindahkan dari Server satu ke Server yang

lain. Contoh dari Full Virtualization adalah Microsoft Virtual Server, Adeos,

Mac-on-Linux, Parallels Desktop for Mac, Parallels Workstation, VMware

Workstation, VMware Server (formerly GSX Server), VirtualBox,

Win4BSD, and Win4Lin Pro.

1.3.2. OS assisted virtualization or paravirtualization

Teknik OS assisted virtualization/ paravirtualization berbeda dengan

teknik Full Virtualization, dimana dalam paravirtualization ini diperlukan

suatu Operating System diatas hypervisor, modifikasi kernel sistem operasi

14

terkait untuk menggantikan instruksi-instruksi non-virtualizable dengan

hypercall yang berkomunikasi langsung dengan lapisan virtualisasi

hypervisor. Hypervisor juga perlu dimodifikasi dengan menyiapkan interface

hypercall untuk menangani operasi-operasi kernel yang kritikal diantaranya

manajemen memori, interrupt handling dan pengaturan waktu/ jadwal.

Gambar 1.5. Paravirtualization di arsitektur komputer x86 (VMware, 2007)

Tujuan dari teknik paravirtualization adalah kepada lebih rendahnya

overhead dari virtualisasi (VMware, 2007), tapi kinerja dari

paravirtualization dengan full virtualization dapat bervariasi tergantung dari

beban kerja CPU. Dikarenakan paravirtualization tidak dapat mendukung

sistem operasi yang tidak bisa dimodifikasi (contoh Windows 2000, XP),

maka kompatibilitas dan portabilitasnya rendah. Dan karena memerlukan

modifikasi yang mendalam di kernal sistem operasi untuk virtualisasinya,

paravirtualization kurang mendapat dukungan untuk lingkungan produksi.

15

1.3.3. Hardware assisted virtualization (First Generation)

Ide awal dari Hardware assisted virtualization ini adalah untuk

memperbaiki permasalahan dimana arsitektur x86 tidak dapat di-

virtualisasikan. Artinya filosofi dari hardware assisted virtualization ini

adalah dengan “menangkap” semua sensitive dan intruksi-instruksi privilege

dengan membuat transisi dari guest OS ke dalam VMM, yang diistilahkan

“VMexit”. Dengan teknik ini, guest OS dapat berjalan di Ring yang

sebenarnya yaitu di Ring-0, dan VMM yang menanganinya berjalan di Ring

baru yang lebih tinggi hak istimewa-nya, yaitu di Ring (-1) (atau “Root

mode”).

Gambar 1.6. Hardware assisted virtualization

(deGelas, 2008)

16

Permasalahannya adalah walaupun telah diimplementasikan secara

hardware – masing-masing transisi dari VM ke VMM (VMexit) dan

sebaliknya (VMentry) memerlukan sejumlah CPU cycle yang tetap dan besar

(deGelas, 2008). Hal inilah yang menjadi kendala waktu respon lebih lambat

di teknologi hardware assisted virtualization generasi pertama. Yang

termasuk dalam prosesor generasi pertama hardware assited virtualization

adalah Intel-VT dan AMD-V (Svm).

Gambar 1.7. Kinerja Hardware-Assisted Generasi pertama Intel-VT (deGelas,

2008)

1.3.4. Mengenai VMware ESX

Di tahun 1998, VMware menemukan cara bagaimana untuk melakukan

virtualisasi di platform x86, dimana sebelumnya dianggap tidak dapat

diwujudkan, dan mulai merintis pasar untuk virtualisasi x86. Solusinya

adalah dengan membuat kombinasi dari binary translation dan eksekusi

langsung terhadap prosesor yang memungkinkan guest OSes berjalan dalam

isolasi penuh (independen) di satu mesin komputer yang sama.

17

Gambar 1.8. Ringkasan timeline teknologi virtualisasi x86 (VMware, 2010)

Gambar 2.8 diatas memperlihatkan ringkasan timeline dari

perkembangan teknologi virtualisasi x86 sejak VMware binary translation

sampai dengan penerapan kernel paravirtualization dan terakhir Hardware-

Assisted virtualization.

Di tahun 1999, VMware mempublikasikan versi pertama dari VMware

Workstation. Yang berjalan (dan melakukan teknik virtualisasi) di mesin

CPUs x86 32-bit. Tidak lama sesudahnya, VMware mempublikasikan produk

ESX Server. Berbeda dengan versi produk Workstation, yang mana

tergantung pada Linux atau Windows host, ESX Server berdasar kepada

kernel custom-build –nya. VMKernel ini didesain untuk mampu melakukan

skalasi dan efisiensi terhadap beban kerja dari virtual machine sekaligus

memberikan kinerja yang baik terhadap virtual machines (VMware, 2007).

Tabel 1.2. Kebutuhan Physical CPU dan pilihan Virtual CPU (VMware, 2010)

ESX 1.0-2.5 ESX 3.0 ESX 3.5 ESX 4.0

VMkernel 32-bit 32-bit 32-bit 64-bit

Virtual CPU 32-bit 32-bit, 64-bit 32-bit, 64-bit 32-bit, 64-bit

18

Baris VMkernel di Table-4 diatas memperlihatkan perbedaan versi

ESX dengan kebutuhan physical CPU. Semua versi ESX sebelum versi 4.0

dapat berjalan di arsitektur x86 32-bit. Mereka juga dapat berjalan di CPU

x64 namun belum memanfaatkan kelebihan dari ekstensi arsitektur 64-bit.

Mulai dari ESX versi 4.0, VMkernel membutuhkan CPU 64-bit untuk

menjalankannya. Walaupun kebutuhan ini mengakibatkan cukup banyak

ketidakcocokan perangkat keras, namun di tahun 2009 sudah mulai banyak

mesin-mesin Server yang mengadopsi arsitektur x64, sehingga semakin

dibutuhkan kapasitas 64-bit address space dan kelebihan-kelebihan dari fitur

lainnya dalam meningkatkan kinerja dan skalabilitas.

VMkernel tidak bisa menjalankan virtual machine secara langsung.

Melainkan, ia menjalankan VMM yang bertugas untuk menjalankan virtual

machine. Masing-masing VMM bertugas menangani masing-masing virtual

machine. Untuk menjalankan beberapa virtual machine maka VMkernel

menjalankan beberapa VMM instances. Karena VMM sebagai “perantara”

antara virtual machine dengan VMkernel, maka dapat memungkinkan

menjalankan 64-bit guest Operating System diatas 32-bit VMkernel (dan juga

sebaliknya) selama physical CPU mempunyai beberapa fitur-fitur yang

dibutuhkan. Logika untuk menangani 32 dan 64-bit guest Operating System

disimpan di dalam VMM, dimana dapat menggunakan kelebihan-kelebihan

physical CPU 64-bit untuk menjalankan 64-bit guest Operating System secara

efisien. Baris virtual CPU di Table-4 diatas memperlihatkan versi ESX yang

dapat menjalankan virtual machine 32-bit dan yang dapat menjalankan

keduanya baik 32 maupun 64-bit virtual machine (VMware, 2007).

19

1.3.5. IT Value Chain dan IT Project Management

Gambar 1.9. IT Value Chain (Marchewka, 2006)

Mengacu kepada diagram IT Value Chain (Marchewka, 2006) diatas,

maka perlu diketahui Tujuan & strategi dari Organisasi Bina Nusantara.

“Binus 20/20” adalah tujuan visi dan misi Bina Nusantara. Visi dari Bina

Nusantara adalah A world-class knowledge institution …in continuous

pursuit of innovation and enterprise. Sedangkan misi dari Bina Nusantara

adalah Bina Nusantara berkomitmen untuk memberikan yang terbaik di

dalam dunia pendidikan dan penelitian bagi komunitas global dengan cara:

- Providing a learning experience that encourages and rewards innovation

- Creating high impact applied knowledge

- Pursuing a positive contribution to the quality of life

- Contributing to outstanding leadership

- Leading corporate entrepreneurship

Dari visi dan misi Bina Nusantara diturunkan kepada visi organisasi

Divisi Finance yaitu As a world-class enabler and innovative strategic

partner towards achievement of vision BINUS 20/20. Dan juga kepada

20

Finance Strategic Direction dengan komponen-komponennya adalah

Excellent Services, World’s Best Practice Implementation, Business partner

& Catalyst, International Language Proficiency, Conducive working

ennvironment dan Role Model.

Gambar 1.10. IT Project Management Methodology (Marchewka, 2006)

Walaupun adanya kebutuhan waktu yang cepat dalam pengadaan

Infrastruktur IT, kami tetap menerapkan metodologi IT Project Management

(Marchewka, 2006) dengan beberapa kondisi yang diterima oleh Manajemen

Bina Nusantara. Fase-1 adalah konsep dan inisialisasi proyek dimana

ditentukan project goal dari pengadaan Infrastruktur IT ini dan alternatif-

alternatif solusi Infrastruktur IT, di fase ini pula mulai dibicarakan ruang

lingkupnya, jadwal, budget dan target kualitas objektif yang perlu dicapai.

21

Gambar 1.11. The Triple Constraint (Marchewka, 2006)

Pada fase-2 adalah penyusunan project charter dan perencanaan proyek

dimana pembicaraan ruang lingkup, jadwal, budget dan target kualitas

objectif dirumuskan dan disepakati oleh project charter. Pada fase-3 adalah

tahapan dimana teknikal proyek dilaksanakan dan dilakukan monitoring

sepanjang pelaksanaan proyek tersebut, dengan memastikan lingkungan dan

infrastruktur yang dapat mendukung kelangsungan proyek, diantaranya

kepada skillset, metode/ tools, lingkungan kerja yang kondusif, ruang

lingkup, jadwal, budget dan kualitas kontrol, penanganan resiko, pengadaan

kelengkapan/ kebutuhan proyek, eskalasi dan penanganan change

management, communication plan, migrasi data & test, persiapan

implementasi ke lingkungan Production dan parameter-parameter evaluasi

kesuksesan proyek. Fase-4 adalah tahapan penyelesaian proyek dimana

dilakukan penyelesaian dan penerimaan proyek kepada customer, serta

pertanggungjawaban kepada Project Sponsor. Untuk kemudian masuk ke

fase-5 dimana dilakukan evaluasi kesuksesan proyek mengacu kepada project

goal yang telah disepakati.

22

1.3.6. IT Service Management

Organisasi IT harus dapat memberikan nilai (value) service yang baik

kepada perusahaan. Service Management adalah kapabilitas organisasi dalam

hal pengetahuan, pengalaman, dan kemampuan untuk dapat memberikan nilai

(value) kepada pelanggan dalam bentuk pelayanan. Seberapapun bagusnya

fungsi suatu IT Service dan seberapapun bagus desain-nya, itu semua tidak

ada artinya jika service yang diperlukan tidak tersedia atau tidak stabil/

konsisten. Dalam hubungannya dengan IT Infrastructure maka Service

Operation perlu memastikan supaya IT Infrastructure berada dalam kondisi

stabil, dapat diandalkan dan selalu tersedia pada saat dibutuhkan (OGC, ITIL

Service Operation, 2007).

Gambar 1.12. Model pengukuran Service

23

Bisnis sekarang semakin menyadari akan pentingnya nilai organisasi

IT, bukan sekedar sebagai supporting function namun juga sebagai penggerak

roda bisnis. Dengan demikian dituntut adanya fokus yang lebih kepada

kualitas IT dalam hal tiga komponen utama model pengukuran service (OGC,

ITIL Continual Service Improvement, 2007) yaitu ketersediaan service yang

dibutuhkan, reliabilitas service-nya dan kinerja dari kemampuan service

terkait (availability, reliability, performance of the service).

1.3.7. Fasilitas dan Manajemen Data Centre

Manajemen Fasilitas mengacu kepada manajemen lingkungan physical

dari suatu IT Operation, biasanya terletak di Data Centre atau ruang Server.

Komponen utama dari manajemen fasilitas (OGC, ITIL Service Operation,

2007) adalah :

1. Manajemen Gedung, mengacu kepada perawatan gedung tempat

lokasi karyawan IT dan Data Centre. Termasuk diantaranya adalah

pembersihan, pembuangan sampah, manajemen parkir dan akses

masuk.

2. Lokasi perangkat, yang mana memastikan kepada kebutuhan Bisnis

dapat disiapkan oleh perangkat (Server, Network, Storage) dan

team yang telah disiapkan.

3. Manajemen listrik, mengacu kepada sumber daya dan penggunaan

listrik yang digunakan untuk menjaga berfungsinya fasilitas.

4. Pengawasan lingkungan dan alert systems, dimana termasuk

spesifikasi, perawatan dan pengawasan diantaranya sensor deteksi

24

asap dan pemadam kebakaran, air, suhu dan kelembaban dan

seterusnya.

5. Keselamatan, memperhatikan kepatuhan standard, prosedur dan

kebijakan terkait dengan keselamatan karyawan.

6. Physical Access Control, memastikan bahwa fasilitas hanya dapat

diakses oleh personel yang berhak dan setiap pelanggaran akses

dapat dideteksi dan diatur.

7. Penerimaan barang, mengacu kepada pengaturan dari semua

perangkat, furnitur, surat dan lain lain yang meninggalkan atau

memasuki lokasi. Memastikan bahwa hanya barang-barang yang

pantas dan sesuai yang dapat masuk maupun keluar lokasi dan

diterima oleh orang yang tepat.

8. Manajemen Kontrak, kepada beragam vendor dan service providers

terkait dengan fasilitas yang bersangkutan.

9. Maintenance rutin, sebagai periodic control dan menjaga kualitas

yang diberikan.