IMPLEMENTASI SISTEM KOMPUTASI AWAN PRIVATEBERBASIS OPENNEBULA BERKEMAMPUAN LIVE

MIGRATION

Adrian Reza1, Sinung Suakanto2, Herry Imanta Sitepu2,Departemen Sistem Komputer, Institut Teknologi Harapan Bangsa

Jl Dipatiukur 80-84, Bandung , West Java, Indonesia..40132email : japestinho@gmail.com

1

139

ABSTRAK

Cloud computing menyediakan kemudahandalam teknologi informasi dan komunikasi sepertilayanan infrastuktur, bisnis, dan aplikasi yang dapatdiakses oleh pengguna sebagai sebuah layanan dimanapun dan kapanpun kita memerlukannyamelalui internet. OpenNebula adalah open-sourcetoolkit untuk membangun semua jenis cloudsomputing platform: private,public, dan hybridcloud.

Isu availability pada data center adalah salahsatu tantangan yang dapat diselesaikan dengansolusi live migration. Solusi yang mampumemindahkan mesin virtual dari mesin fisik yanggagal ke mesin fisik yang masih menyala tanpamematikan klien dan aplikasinya ketika terjadigangguan atau error pada mesin fisik yangmenampung virtualisasi.

Penelitian dibuat dengan topologi private cloudyang menggunakan controller OpenNebula padafront-node, virtualisasi Kernel-based VirtualMachine(KVM) pada worker-node, danterkonfigurasi shared storage dengan NFS.Hasilnya berupa server private cloud computingyang memiliki kemampuan live migration sehinggadapat digunakan untuk skenario perawatanperangkat dengan perhitungan waktu live migrationmenggunakan asumsi image ttylinux yang kecil.

Kata kunci: Cloud Computing, OpenNebula,Private Cloud, Live Migration.

1 PENDAHULUAN Kemajuan teknologi yang signifikan sering

dibuat selama periode krisis dan perubahan. Jadi,tidak mengherankan saat ini para professional dibidang IT selalu dihadapkan dengan tantangan yangluar biasa – tagihan biaya energi, pusat data yangkurang dimanfaatkan, dan percepatan pertumbuhandata. Cloud computing hadir sebagai salah satumodel pemecahan dari tantangan tersebut. Padaawalnya cloud computing diusulkan sebagai modelkomputasi utilitas publik, komputasi awan on-premise atau private yang muncul sebagai teknologibaru untuk pusat data yang dikelola IT.

Cloud sendiri berasal dari simbol yang lazimdigunakan untuk melambangkan teknologi internetyang dipakai secara bersama. Secara sederhanadefinisinya adalah layanan teknologi informasi yangbisa dimanfaatkan atau diakses oleh pelanggannyamelalui jaringan internet. Inovasi-inovasi yangsignifikan dalam hal virtualisasi dan distributedcomputing termasuk juga peningkatan akses ke

internet berkecepatan tinggi telah meningkatkanketertarikan orang kepada cloud computing.

Seiring berkembangnya teknologi open-sourcemaka bermunculan toolkit yang memungkinkanseseorang atau organisasi untuk membangun cloudcomputing platform. OpenNebula adalah contohopen source cloud computing toolkit yang populersaat ini.

Dengan OpenNebula dapat diimplementasikanserver private cloud computing secara virtualisasidengan memanfaatkan Kernel-based VirtualMachine(KVM) dari sistem operasi berbasis Linuxyang dapat mengontrol langsung manajameninfrastruktur virtualisasi cloud computing.

Sedangkan isu availability yang dihadapioleh pusat data yang menggunakan teknologivirtualisasi merupakan isu yang sangat penting.Bagaimana pusat data menyediakan isu availabilityyang baik seperti fungsi failover backup terhadapsistemnya. Sebab sebuah server tidak lepas darikemungkinan terjadinya kegagalan. Dengan fault-tolerance yang sudah ditetapkan jika diduga akanterjadi suatu kegagalan ataupun bencana padaserver dan mesin virtual masih aktif digunakan olehpengguna maka harus segera dipikirkan bagaimanamembuat backup tanpa mengganggu pengguna.

Begitu juga saat dilakukannya pemeliharaanperangkat pada server maka perlu diusulkanbagaimana cara mengatasinya agar mesin virtualtidak perlu mati dan menggangu para penggunayang masih aktif menggunakannya. Salah satuteknologi yang dapat membantu administrator pusatdata untuk menjawabnya adalah kemampuan livemigration.

Dengan menggabungkan OpenNebula danvirtualisasi menggunakan KVM maka didapat satukeuntungan berupa kemampuan live migration.Live migration bertujuan untuk memindahkanmesin virtual yang sedang beroperasi pada satumesin fisik ke mesin fisik lain ketika terjadigangguan pada salah satu mesin fisik. Denganbegitu mesin virtual, pengguna, dan aplikasididalamnya tidak perlu dimatikan saat adagangguan dan dapat terus berjalan meski proses livemigration sedang berlangsung.

ISSN 1858-1633 @2008 ICTS

2 ANALISIS DANPERANCANGAN

2.1. CLOUD COMPUTINGCloud computing adalah suatu paradigma

dimana informasi secara permanen tersimpandi server melalui internet dan tersimpan secarasementara di komputer pengguna termasuk didalamnya desktop, komputer tablet, notebook,hanheld, dan lain-lain. Jadi pada intinya, cloudcomputing adalah sebuah mekanisme yangmemungkinkan pengguna “menyewa” sumberdaya teknologi informasi (software, processingpower, storage, dan lainnya) melalui internetdan memanfaatkan sesuai kebutuhan penggunadan membayar sesuai yang digunakan.

Teknologi cloud computing dapat dibagike dalam 3 kategori, yaitu:

1. Software sebagai Service (SaaS).Kemampuan yang diberikan kepadakonsumen adalah denganmenggunakan penyedia aplikasi yangberjalan pada infrastruktur cloudcomputing. Aplikasi dapat diaksesdari berbagai perangkat klien melaluiantarmuka klien kecil seperti webbrowser. Konsumen tidak mengelolaatau mengendalikan infrastrukturcloud yang mendasarinya termasukjaringan, server, sistem operasi,penyimpanan, atau bahkankemampuan aplikasi individu. Hanyasaja dengan konsep SaaS ini,pelanggan tidak memiliki kendalipenuh atas aplikasi yang merekasewa. Hanya fitur-fitur aplikasi yangtelah disediakan oleh penyedia sajayang dapat disewa oleh pelanggan.

2. Platform sebagai Service (PaaS)Kemampuan yang diberikan kepadakonsumen adalah untuk membangunaplikasi ke infrastruktur cloudcomputing yang dibuat menggunakanbahasa pemrograman dan alatdidukung oleh penyedia layanan.Konsumen tidak mengelola ataumengendalikan infrastruktur cloudyang mendasarinya. Namun memilikikontrol atas aplikasi yang. Sepertijuga layanan SaaS, pengguna PaaStidak memiliki kendali terhadapsumber daya komputasi dasar sepertimemori, media penyimpanan,processing power dan lain-lain, yangsemuanya diatur oleh penyedialayanan ini.

3. Infrastructure sebagai Service (IaaS)

Kemampuan yang diberikan kepadakonsumen adalah untuk menetapkanpengolahan penyediaan,penyimpanan, jaringan, dan sumberdaya komputasi mendasar, tempatkonsumen dapat menyebarkan danmenjalankan perangkat lunaksewenang-wenang, yang dapatmencakup sistem operasi dan aplikasi.Konsumen tidak mengelola ataumengendalikan infrastruktur cloudcomputing yang mendasari tetapimemiliki kontrol atas sistem operasi,penyimpanan, aplikasi yangdijalankan, dan mungkin kontrolterbatas komponen jaringannya(misalnya, firewall host).Model bisnisnya mirip denganpenyedia pusat data yangmenyewakan ruangan untuk co-location, tapi ini lebih ke levelmikronya. Penyewa tidak perlu tahu,dengan mesin apa dan bagaimanacaranya penyedia layananmenyediakan layanan IaaS. Yangpenting, permintaan mereka atassumber daya dasar teknologiinformasi itu dapat dipenuhi.

Model deployment yang bisa digunakanuntuk membangun teknologi cloud computingadalah sebagai berikut:

1. Private cloud

Di mana sebuah infrastruktur layanancloud, dioperasikan hanya untuksebuah organisasi tertentu.Infrastruktur cloud itu bisa sajadikelola oleh si organisasi itu atauoleh pihak ketiga. Lokasinya pun bisaon-site ataupun off-site. Biasanyaorganisasi dengan skala besar sajayang mampu memiliki/mengelolaprivate cloud ini.

2. Community cloud

Dalam model ini, sebuah infrastrukturcloud digunakan bersama-sama olehbeberapa organisasi yang memilikikesamaan kepentingan, misalnya darisisi misinya, atau tingkat keamananyang dibutuhkan, dan lainnya. Jadi,community cloud ini merupakan"pengembangan terbatas" dari privatecloud. Sama juga dengan privatecloud, infrastruktur cloud yang adabisa dikelola oleh salah satu dari

organisasi itu, ataupun juga oleh pihakketiga.

3. Hybrid cloud

Untuk jenis ini, infrastruktur cloudyang tersedia merupakan komposisidari dua atau lebih infrastruktur cloud(private, community, atau public). Dimana meskipun secara entitas merekatetap berdiri sendiri-sendiri, tapidihubungkan oleh suatuteknologi/mekanisme yangmemungkinkan portabilitas data danaplikasi antar cloud itu. Misalnyamekanisme load balancing yang antarcloud, sehingga alokasi sumber dayabisa dipertahankan pada level yangoptimal.

4. Public Cloud

Sesederhana namanya, jenis cloud inidiperuntukkan untuk umum olehpenyedia layanannya. Layanan-layanan yang sudah disebutkansebelumnya dapat dijadikan contohdari public cloud ini.

2.2. OpenNebulaOpenNebula adalah sepenuhnya open-

source toolkit untuk membangun semua jenisIaaS: private, public, dan hybrid. TeknologiOpenNebula adalah hasil dari bertahun-tahunpenelitian dan pengembangan dalammanajemen yang efisien dan skalabilitasvirtualisasi pada skala besar pada infrastrukturterdistribusi.

OpenNebula memadukan penyimpanan,jaringan, virtualisasi, pemantauan, danteknologi keamanan untuk memungkinkanpenempatan dinamis dari layanan multi-tier(kelompok mesin virtual yang salingberhubungan) di infrastruktur terdistribusi,menggabungkan kedua sumber daya pusat datadan sumber daya cloud computing secararemote, sesuai dengan kebijakan alokasi yangterilustrasi pada gambar 2.1.

Gambar 2.1 Arsitektur OpenNebula.

2.3. MigrationIstilah migration yang dimaksud dalam

virtualisai adalah migrasi sistem operasi darisatu host fisik/worker-node yang berbeda danmerupakan alat yang berguna untukadministrator dari pusat data center. Hal inimemungkinkan pemisahan yang bersih antarahardware dan software, dan memfasilitasimanajemen kesalahan, load balancing, danpemeliharaan dari low-level sistem.

2.3.1 Cold MigrationCold migration adalah jenis migrasi tak

langsung, artinya proses migrasi dilakukandalam keadaan mesin virtual yang dimatikanterlebih dahulu. Dengan cold migration makasebuah mesin virtual yang akan dipindahkanakan disimpan terlebih dahulu, kemudiandimatikan, lalu dipindahkan dengan caramenyalin image mesin virtual ke worker-nodeyang lain, baru akhirnya dinyalakan kembali.Konsekuensi yang didapat adalah adanyadowntime selama mesin virtual sedangdipindahkan sehingga pengguna tidak dapatmengakses mesin virtualnya sementara

2.3.2 Live MigrationLive migration adalah perpindahan mesin

virtual dari satu mesin worker-node ke worker-node yang lain dalam keadaan terus menyala.Ketika dilakukan dengan benar, proses iniberlangsung tanpa ada efek yang nyata darisudut pandang pengguna akhir. Contohpengaplikasian live migration memungkinkanseorang administrator untuk memindahkanmesin virtual untuk melakukan pemeliharaanatau upgrade tanpa mematikan sistempengguna untuk downtime.

Jika dibandingkan dengan cold migration,maka live migration lebih menguntungkanuntuk diimplementasikan. Cold migrationmenyimpan, memindahkan dan

mengembalikan mesin virtual, yangmenghasilkan beberapa downtime. Sedangkanlive migration menghasilkan sedikit downtimesecara signifikan untuk mesin virtual yangsedang bermigrasi. Hal ini membuat livemigration lebih baik ketika penggunamemerlukan akses yang tidak terganggu ketikamesin virtual bermigrasi. Karena livemigration selesai dalam waktu lebih cepat daritimeout TCP untuk migrasi mesin virtual,pengguna tidak akan menyadari ketika mesinvirtual bermigrasi selama proses berlangsung.

Salah satu keuntungan palingsignifikan dari live migration adalah kenyataanbahwa kemampuan ini memfasilitasipemeliharaan yang proaktif. Jika sebuahkegagalan segera dicurigai, potensi masalahdapat diselesaikan sebelum terjadi gangguanlayanan. Live migration juga dapat digunakanuntuk load balancing, di mana beban kerjadibagi bersama antara komputer dalam rangkamengoptimalkan pemanfaatan sumber dayaCPU yang tersedia.

Cara kerja dari live migration agar mampumemindahkan mesin virtual dari satu mesinfisik ke mesik fisik lain melalui 5 tahap yaitu:

1. Inisiasi perintah untuk melakukan livemigration.

2. Halaman memori mesin virtualditransfer dari host fisik sumber kehost fisik tujuan. Pada fase inimodifikasi pada halaman memorimesin virtual akan dilacak.

3. Penanganan penyimpanan mesinvirtual dipindahkan dari host fisiksumber setelah halaman memoritersalin semua.

4. Mesin virtual dipindahkan dandinyalakan di host fisik tujuan.

5. Perbaikan informasi jaringan setelahmesin virtual dipindahkan.

2.3.3 Arsitektur Live MigrationLive migration memindahkan mesin

virtual tanpa berdampak pada ketersediaanmesin virtual bagi pengguna. Dengan menyalinmemori mesin virtual yang bermigrasi ke hostfisik tujuan , live migration meminimalkanwaktu transfer mesin virtual. Sebuah livemigration merupakan deterministik, yangberarti bahwa administrator, atau script yangmemulai live migration dapat mengontrolcomputer host yang menjadi tujuan untuk livemigration. Sitem operasi mesin virtual tidakakan menyadari migrasi yang terjadi, sehinggatidak ada konfigurasi khusus yang diperlukanuntuk sistem operasi mesin virtual.

Kebutuhan dari live migration yangterpenting adalah menggunakan jenis prosesoryang berasal dari manufaktur yang sama.Sedangkan konfigurasi penyimpanan mestilahberjenis shared storage seperti NFS padalingkungan linux.

2.3.4 Arsitektur Live MigrationSalah satu pengaplikasian dari live

migration adalah ketika terjadi maintenancepada mesin worker-node. Update keamanan,perbaikan software dan pemeliharaanhardware merupakan pertimbangan yangsignifikan dalam setiap skenario virtualisasiserver. Oleh karena host fisik/worker-nodeakan diperbaharui maka setiap downtime yangterjadi akan mempengaruhi mesin virtual yangada didalamnya.

Maka dari itu kemampuan live migrationakan membawa keuntungan bagi sistem ketikaakan melakukan perawatan perangkat. Denganmempersiapkan maintenance node makaadministrator dapat melakukan live migrationuntuk memindahkan sementara mesin virtualyang sedang berjalan pada worker-node yangakan diperbaharui (fase 1). Dengan begituadministrator dapat memperbaharui perangkattanpa harus mematikan mesin virtual yangsedang digunakan (fase 2). Setelah perbaikandan perawatan perangkat selesai dilakukan,maka mesin virtual bisa dikembalikan keworker-node asalnya menggunakan livemigration kembali tanpa masalah (fase 3).

Gambar 2.2 Fase 1 skenario pemeliharanperangkat.

Gambar 2.2 merupakan fase 1 saat akanmelakukan pemeliharaan pada worker-node.Mesin virtual dari worker-node sumber akandipindahkan sementara ke maintenance host.

Gambar 2.3 Fase 2 scenario pemeliharanperangkat.

Gambar 2.3 merupakan fase 2 saat akanmelakukan pemeliharaan pada worker-node.Mesin virtual telah dipindahkan sementara kemaintenance host dan pemeliharaan dilakukanpada worker-node sumber.

Gambar 2.4 Fase 3 scenario pemeliharanperangkat.

Gambar 2.4 merupakan fase 3 saat akanmelakukan pemeliharaan pada worker-node.Mesin virtual akan dipindahkan kembali darimaintenance host ke worker-node sumbersetelah pemeliharaan selesai dilakukan.

2.4 Perancangan Private CloudOpenNebula Eucalyptus Nimbuz

KemampuanVirtualisasi

√ √ √

Kemampuan N-Mesin Pemrosesan

√ √ √

Kemampuanskalabilitas

√ √ √

Kemampuan livemigration

√ N/A N/A

Teknologi opensource

√ √ √

Mendukungkemampuan PrivateCloud

√ √ √

Kemampuan untukmengisolasi bagiancloud

√ √ √

KemampuanMultiple cloud

√ √ √

Model yang dipilih dalam pembangunanserver cloud computing adalah model privatecloud menggunakan OpenNebula berdasarkanperbandingan yang didapat dari Tabel 2.1. Halyang menjadi pertimbangan utama adalahkemampuan OpenNebula untuk menggunakanfitur live migration pada teknologivirtualisasinya.

2.4.1 Topologi Private CloudUntuk membangun private cloud

OpenNebula digunakan sebagai virtualinfrastructure manager-nya. Sesuai dengandokumentasi dari OpenNebula, OpenNebulamengasumsikan bahwa infrastruktur fisik yangakan dibangun mengadopsi arsitektur clusterklasik dengan sebuah front-end, dan satu setworker node cluster seperti terilustrasi padagambar 2.5

Gambar 2.5 Topologi Private Cloud.

2.4.2 Skenario Live MigrationSkenario live migration akan disetting agar

dapat melakukan pengujian dengan mengujikemampuan fitur live migration.

Asumsinya jika akan dilakukan perawatanperangkat atau software upgrade pada satumesin fisik maka mesin virtualnya akandipindahkan ke mesin fisik lain untukdiselamatkan. Skenario yang akan dilakukanadalah memindahkan mesin virtual dari satuworker-node ke worker-node lain yangberperan sebagai maintenance-node tanpamengalami downtime dan gangguan bagipengguna.

Gambar 2.6 Skenario Live Migration

Pada gambar 2.6 akan dilakukanpemeliharaan atau software upgrade padadimana worker-node yang sudah menampungmesin virtual. Selama dilakukannya prosesmaintenance maka mesin virtual akandipindahkan sementara ke worker-node yangberperan sebagai maintenance-node.

3 IMPLEMENTASI DAN HASILSecara singkat tahap yang akan dilakukan

untuk mengimplementasikan private clouddengan opennebula seperti yang diilustrasikanoleh diagram gambar 3.1

Gambar 3.1 diagram proses implementasiprivate cloud.

Hasil dari uji live migration akanmenunjukkan bahwa mesin virtual ttylinuxpada worker-node cluster02 dapat dipindahkanke worker-node cluster01. Asumsinya adalahcluster02 adalah worker yang akan mendapatpemeliharaan dan cluster01 adalah worker-node yang berfungsi sebagai maintenance-node yang akan menampung sementara migrasimesin virtual selama proses pemeliharaan.

Tabel 3.1 Kondisi MigrasiNama MesinVirtual

HostnameAwal

Hostnamesetelah Migrasi

ttylinux Cluster02 Cluster01

Gambar 3.2 pengujian live migration.

Gambar 3.2 memperlihatkan bahwaperintah untuk memperlihatkan daftar mesinvirtual yang ada, mesin fisik yang beroperasi,dan operasi live migration untuk memindahkanmesin virtual dari satu host ke host lain.

Sedangkan hasil ping test dari dalamsistem operasi ttylinux melalui secure shellSSH menunjukkan tidak terdapatnya downtimeselama proses live migration terjadi. Artinyaselama proses live migration berlangsungpengguna tidak akan mengalami downtimesehingga tetap dapat menggunakan mesinvirtual yang sedang dipindahkan sepertiterilustrasi pada gambar 3.3.

Gambar 3.3 Ping Test Sebelum Live Migration.

4 KESIMPULANDari hasil uji implementasi yang telahdilakukan maka dapat diambil kesimpulanbahwa:

1. Dengan menggunakan OpenNebulabisa diimplementasikan server privatecloud computing dengan virtualisasisehingga membuat mesin virtualisasiserver pada worker-node.

2. Dengan menggunakan OpenNebulaproses pengelolaan image dan danpen-deploy-an mesin virtual dapatdiatur dengan mudah dari front-nodebaik dengan command line interfacemaupun dari sunstone web interface.

3. Dengan kemampuan live migrationtentunya dapat dimanfaatkan untukmengelola mesin virtual yang adadalam mesin fisik dengan efisien.Contoh kasus ketika ingin melakukanperbaikan atau upgrade pada satumesin fisik yang di dalamnya masihterdapat mesin virtual yang sedangmenayala. Jadi keuntungan yangdidapat oleh pengguna adalah tidakakan mengalami gangguan terhadaplayanan yang mereka gunakan saatproses migrasi dilakukan.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Borja Sotomayor, Ruben S. Montero,Ignacio M. Llorente, Ian Foster. 2009.An Open Source Solution for VirtualInfrastructure Management in Privateand Hybrid Clouds. IEEE InternetComputing.

[2] Falahuddin, Mochamad James. 2010.Lebih Jauh Mengenal KomputasiAwan.

[3] Marks, A Eric. 2010. Executive’sGuide to Cloud Computing. Johnwiley & Sons, Inc.

[4] Massimo Canonico, et al. Open-source Cloud Platforms.

[5] Microsoft Corporation. 2009.Windows Server® 2008 R2 Hyper-V™ Live Migration Whitepaper.Microsoft Download Center.

[6] Open Nebula.org. 2010. OpenNebulaDocumentation.

[7] Peter Mell , Tim Grance. 2009. NISTDefinition of Cloud Computing v15.

[8] Samy, Husein. 2010. Cloudcomputing – Delivering businessinnovation and efficiency. IBM.

[9] Sitohang, John. 2011. CloudComputing Fundamental. Telkom.

[10] Stanoevska-Slabeva, Katarina,Thomas Wozniak, dan Santi Ristol.2009. Grid and Cloud Computing : ABusiness Perspective on Technologyand Applications. Springer