Makalah Grid Computing

7/26/2019 Makalah Grid Computing

1/12

MAKALAH

SISTEM KOMPUTASI GRID

Disusun Oleh:

Agus Khumaidi

2215205204

JARINGAN CERDAS MULTIMEDIA

FAKULTAS TEKNIK ELEKTRO

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER


2/12

2016

1. Topik Pembahasan:

Tugas:

Buatlah makalah pendek tentang sejenis layanan GRID yang bersifat komersial dengan

struktur layanan yang cukup rumit seperti contoh Microsoft Azure untuk Machine

Learning platform

Topik yang akan dibahas pada makalah ini adalah:

Layanan Basis Data Real-Time NoSQL (Firebase dan CouchDB) untuk Kolaborasi

Web Audio Editor.

2. Tinjauan Pustaka

A. Komputasi Grid

Komputasi Grid adalah penggunaan sumber daya yang melibatkan banyak

komputer yang terdistribusi dan terpisah secara geografis untuk memecahkan persoalan

komputasi dalam skala besar[1]. Komputasi grid memungkinkan organisasi virtual

(virtual organization) untuk menggunakan secara bersama sumber daya yang tersebar

secara geografis dengan berasumsi ketidakhadiran dari lokasi terpusat, kontrol terpusat,pengetahuan menyeluruh terhadap sumber daya dan hubungan kepercayaan. Organisasi

virtual dapat meliputi suatu departemen dari suatu perusahaan yang berada pada satu

lokasi yang sama sampai dengan kumpulan besar orang-orang dari berbagai organisasi

yang tersebar diberbagai belahan bumi. Komputasi grid memiliki tiga karakteristik

penting yaitu [2]:

1. Pemakaian bersama sumber daya yang terkoordinasi (setara) yang tidak berada di

bawah suatu kendali terpusat.


3/12

2. Menggunakan protokol-protokol dan interface yang standar, terbuka dan serbaguna.

3. Dapat memberikan kualitas layanan (QoS) yang tinggi.

Pokok pertama berasal dari sifat alami grid dimana pemakai dan sumber daya

berada pada daerah administrasi yang berbeda. Pokok kedua adalah penting untuk

membangun secara dinamis susunan/struktur pemakaian bersama sumber daya dengan

orang/kelompok apa saja yang saling berkepentingan dan memungkinkan penyediaan

pelayanan dan fungsi serba-guna. Pokok ketiga berhubungan dengan penyediaan

jumlah kemampuan komputasi sehingga besarnya utilitas dari sistem perpaduan adalah

cukup berarti dibandingkan dengan utilitas dari komponen penyusunnya. Pemakaian

bersama sumber daya yang tersebar diberbagai tempat terpisah yang diatur di bawah

administrasi yang berbeda adalah bukan masalah yang mudah. Permasalahan-

permasalahan yang harus dijawab dalam melaksanakan pemakaian bersama tersebut

misalnya, bagaimana cara memilih sumber daya komputasi yang diinginkan? untuk

berapa lama sumber daya tersebut dapat digunakan? siapa yang dapat menggunakan

sumber daya tersebut? bagaimana cara komunikasi antar sumber daya? dan lain

sebagainya. Komputasi grid memungkinkan kita untuk mengakses berbagai jenis

sumber daya dari berbagai jenis organisasi dengan cara menyediakan protokol,

teknologi dan metodologi yang dapat menjawab semua pertanyaanpertanyaan diatas.

B. FireBase

Firebase adalah penyedia layanan cloud dengan backend sebagai servis yang

berbasis di San Fransisco, California. Perusahaan ini membuat sejumlah produk untuk

pengembangan aplikasi mobile ataupun web. Firebase di dirikan oleh Andrew Lee dan

James Tamplin pada tahun 2011 dan diluncurkan dengan cloud database secara realtime

di tahun 2012. Produk utama dari Firebase yakni suatu database yang menyediakan API

untuk memungkinkan pengembang menyimpan dan mensinkronisasi data lewat

multiple client. Perusahaan ini diakusisi oleh Google pada Oktober 2014.

Firebase adalah layanan yang memungkinkan pengembang membuat API untuk

disinkronisasikan untuk client yang berbeda beda dan disimpan pada cloudnya

Firebase. Firebase memiliki banyak library yang memungkinkan untukmengintegrasikan layanan ini dengan Android, iOS, Javascript, Java, Objective-C dan


4/12

Node.JS. Database Firebase juga bersifat bisa diakses lewat REST API dan data binding

untuk beberapa framework Javascript seperti halnya AngularJS, ReactJS, Ember.JS,

dan Backbone.JS. REST API tersebut menggunakan protokol Server-Sent Event

dengan membuat koneksi HTTP untuk menerima push notification dari server.

Pengembang juga bisa menggunakan database ini untuk mengamankan data mereka

menggunakan server Firebase dengan rules yang ada. Saat ini Firebase menyediakan

beberapa jasa. Berikut jasajasa yang disediakan oleh Firebase[3] :

1. Firebase Analytics

Aplikasi solusi pengukur yang menyediakan insightpengunaan applikasi dan user

engangement.

2. Firebase Cloud Messaging

Sebelumnya dikenal sebagai GCM (Google Cloud Messaging), FCM (Firebase Cloud

Messaging) adalah solusi untuk membuat developer mengirimkan dan menerima pesan

dan notifikasi tanpa cost secara cross platform dan dapat diandalkan.

3. Firebase Auth

Jasa yang dapat mengautentikasi pengguna. Fitur ini didukung dengan login beberapa

sosial media terkenal seperti Facebook, Github, Twitter, dan Google. Sebagai tambahan

juga terdapat sistem manajemen user dimana pengguna dapat mengaktifkan

autentifikasi dengan email dan password yang tersimpan di Firebase.

4. Realtime Database

Firebase menyediakan database realtime dan backendnya sebagai fitur. Fiturnya

meliputi API yang memperbolehkan data aplikasi dapat di sinkronisasikan antar klien

dan tersimpan dalam Firebase cloud. Firebase menyediakan library yang

memperbolehkan integrasi dengan aplikasi Android, iOS, JavaScript, Java, Objective-

C and Node.js. Database juga dapat diakses melalui REST API dan binding untuk

beberapa framework JavaScript seperti AngularJS, React, Ember.js and Backbone.js.

REST API menggunakan Server-Sent Events protocol, yang dimana merupakan API

untuk membuat koneksi HTTP untuk menerimapush notificationdari server.

5. Firebase Storage


5/12

Firebase Storage menyediakan keamanan upload file dan download, terlepas dari

kuliatas jaringannya. Developer dapat menggunakan ini untuk menyimpan gambar,

suara, video, atau konten pengguna lainnya. Firebase Storage di bantu oleh Google

Cloud Storage, suatu jasa penyimpanan yang kuat, simpel , dan efektif biaya.

3. Pembahasan.

Sistem kerja Web Audio Editor

Kebutuhan informasi yang cepat, skala besar dan selalu tersedia membuat kemunculan

jenis basis data yang lebih mengutamakan skalabilitas dan ketersediaan seperti NoSQL.

Saat ini, salah satu basis data NoSQL yang sering digunakan adalah document-orientedNoSQL. Salah satu aplikasi yang perlu memanfaatkan data secara real-time adalah Web

Audio Editor (WAE). Diperlukan API untuk dapat mengakses basis data secara real-

time untuk mendukung kolaborasi online. Beberapa masalah pada aplikasi WAE antara

lain perbandingan algoritma sinkronisasi terhadap kinerja aplikasi, penanganan konflik

antar pengguna, dan penyimpanan state data saat pengguna offline. Firebase adalah

salah satu layanan NoSQL cloud database yang dapat menyediakan data yang

tersinkronisasi dengan semua klien secara real-time. Gambar 1 menunjukkan

bagaimana firebase bekerja.

Gambar 1. Sistem database untuk Web Audio Editor.


6/12

CippyDB merupakan layanan basis data real-time berbentuk API yang dapat

digunakan pengembang aplikasi untuk mengakses data pada CouchDB. Makalah ini

juga mencakup perbandingan kinerja, dan pengujian API untuk aplikasi WAE.

Basis data NoSQL sangat cocok untuk lingkungan yang terdistribusi. Database

Management System (DBMS) yang berbasis NoSQL pun mulai bermunculan. NoSQL

juga dikembangkan untuk menjadi solusi terhadap basis data yang menjamin

konsistensi, availability, atau partition tolerance. NoSQL sendiri terdiri dari beberapa

jenis seperti keyvalue, document-oriented, dan column-oriented. Setiap jenis memiliki

kelebihan dan kekurangannya masing-masing. Jenis NoSQL yang sering digunakan

adalah document-oriented. Terdapat beberapa DBMS yang populer di lingkungan open

source seperti CouchDB dan MongoDB. DBMS CouchDB sudah menyediakan

Application Programming Interface (API) yang menyediakan akses ke basis data untuk

menulis, membaca, dan menghapus data.

Kelebihan dari basis data CouchDB dapat melakukan pencarian data dengan

metode Map Reduce sehingga waktu pencarian lebih singkat dan efektif. Layanan API

mulai berkembang dari operasi sederhana tersebut menjadi layanan real-time yang

dapat menangani sinkronisasi data antar klien. Firebase adalah salah satu layanan

NoSQL cloud database yang dapat menyediakan data yang tersinkronisasi dengan

semua klien secara real-time. Namun, sayangnya Firebase tidak open source sehingga

pengembang aplikasi harus bergantung pada server Firebase. Dengan adanya layanan

seperti ini, banyak aplikasi kolaboratif berbasis web yang muncul salah satunya adalah

Web Audio Editor (WAE). Salah satu aplikasi sound editor web online adalah

soundation.com, Gambar 2 menunjukkan tampilan editor dari halaman web.

Gambar 2. Sound editor pada soundation.com


7/12

WAE adalah salah satu audio editor berbasis web yang dapat membuat musik atau lagu dari

browser dengan berkolaborasi bersama anggota lain atau teman [4]. WAE bersifat open

source. WAE saat ini menggunakan basis data Firebase, CouchDB, ExpressJS di atas NodeJS

pada sisi server, dan AngularJS pada sisi klien. Terdapat tiga komponen utama WAE yaitu

Arrangement, Masalah yang masih terdapat pada aplikasi WAE antara lain kinerja

sinkronisasi data, penanganan konflik dan penyimpanan data pada saat pengguna offline.

Algoritma Sinkronisasi

Dalam proses kolaborasi dokumen diperlukan algoritma sinkronisasi agar semua klien

mendapatkan state yang sama pada setiap operasi. Dalam menyelesaikan masalah

sinkronisasi ada beberapa algoritma yang dapat digunakan antara lain operational

transformation, differential synchronization, dan continuous replication.

a. Algoritma Operational Transformation (OT).

Algoritma ini adalah algoritma yang paling populer untuk membuat sebuah

sistem kolaborasi pada dokumen. Pengguna dapat mengakses dan mengubah

sebuah dokumen secara kolaboratif dengan pengguna lainnya pada waktu

bersamaan [5]. Dengan algoritma OT, klien dan server dapat mencapai

dokumen yang sama pada akhirnya dengan menyelesaikan operasi yang

konflik sehingga konvergensinya terjamin. Meskipun demikian, algoritma

lebih efektif untuk menangani dokumen berbentuk teks karena sifat

transformasinya.

b. Algoritma Differential Synchronization (DS)

Differential Syncrhonization (DS) adalah algoritma yang stabil dan cocok

untuk aplikasi interaktif. Pada algortima ini, server dan klien mulai dengan

versi yang sama dari dokumen. Keduanya lalu membuat salinan dari dokumen

yang akan bertindak sebagai shadow document di klien maupun server [6].

c. Algoritma Continuous Replication

Continuous replication adalah salah satu fitur yang disediakan oleh CouchDB.

Replikasi artinya melakukan sinkronisasi dua salinan dari basis data yangsama sehingga pengguna dapat mempunyai akses dengan latensi rendah


8/12

terhadap data di mana mereka berada [7]. Basis data ini dapat berada pada

server yang sama maupun server yang berbeda. Jika pengguna melakukan

perubahan terhadap suatu salinan dari basis data, replikasi akan mengirim

perubahan ini juga ke salinan yang lain.

Mekanisme Komunikasi Real-Time.

Beberapa jenis metode komunikasi yang populer untuk mendukung

komunikasi secara real-time adalah sebagai berikut.

a. Mekanisme Websocket

Komunikasi ini bersifat full-duplex atau dua arah, jadi dua pihak dapat

mengirim pesan secara bersamaan.

b. Mekanisme Long Polling

Long polling adalah metode komunikasi yang mempunyai skenario klien

melakukan permintaan informasi dari server dan membuaka koneksi selama

selang waktu tertentu. Mekanisme ini tergolong sebagai mekanisme yang

tradisional sehingga memakan banyak resource dan waktu sehingga tidak

efektif.

Desain Sistem dan infrastruktur

Aplikasi WAE menggunakan basis data CouchDB yang terhubung dengan server

yang menggunakan framework ExpressJS dan berjalan di atas platform NodeJS.

Pada saat klien membuka web, aplikasi akan mencoba melakukan koneksi web

socket ke server NodeJS untuk mendapatkan data terbaru dari basis data.

Representasi data yang digunakan dalam aplikasi hanya berupa key dari file

tersebut dan offset posisi dari piece tersebut dalam format JSON. Sinkronisasi

data dilakukan baik dalam sisi klien maupun server. Skema arsitektur WAE

Skema arsitektur aplikasi Web Audio Editordapat dilihat pada gambar 3 berikut.


9/12

Berdasarkan skema arsitektur tersebut dan layanan API real-time lain seperti Firebase,

dibuatlah rancangan API yang dapat mendukung akses data secara real-time. Rancangan API

secara garis besar dapat dilihat pada gambar dibawah ini.

Gambar 4. Rancangan API real-time

Untuk menangani offline state, digunakan library PouchDB. PouchDB adalah library basis data dalam

browser yang open-source untuk melakukan sinkronisasi dari klien dengan basis data CouchDB

sehingga pengguna dapat menggunakan aplikasi meskipun dalam keadaan offline [7]. PouchDB

menggunakan IndexedDB untuk menyimpan data pada klien secara lokal sehingga setiap perubahan

pada data akan tetap tersimpan secara lokal pada klien.

Dari ketiga algoritma sinkronisasi, hanya dipilih DS dan CR untuk percobaan ini karena OT lebih cocok

untuk dokumen yang berbasiskan teks. Algoritma DS dan CR pada dasarnya berbeda karena CR

membuat salinan secara menyeleluruh sedangkan DS hanya membuat salinan ke shadow saja

Gambar 3. Skema arsitektur aplikasi Web Audio Editor


10/12

sehingga tidak dapat dikombinasikan. CR dapat dioptimasi agar kinerjanya lebih baik. Berdasarkan

rancangan API dan arsitektur yang sudah ada, dibuatlah arsitktur solusi yang akan menunjukkan

hubungan antara API dan arsitektur WAE yang sudah ada. API ini diberi nama CippyDB dan sudah

dibungkus agar dapat digunakan untuk aplikasi real-time lainnya. Arsitektur umum sistem solusi dapat

dilihat pada gambar berikut ini.

Gambar 5. Rancangan arsitektur umum solusi.

Berdasarkan gambar di atas, API CippyDB menggabungkan AngularJS dan PouchDB pada suatu node

klien. Sehingga API ini tidak lagi membutuhkan server untuk sinkronisasi jika dibandingkan dengan

arsitektur sebelumnya. Klien dapat langsung mengakses API ke basis data remote CouchDB secara

langsung.

Untuk menangani masalah konflik, dilakukan percabangan dokumen sehingga pengguna dapat

memilih versi dokumen yang akan dilanjutkan jika terjadi konflik. Alur penanganan konflik secara

umum dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar 5. Alur penanganan konflik Web Audio Editor


11/12

4. Kesimpulan

Layanan basis data real-time NoSQL dapat diimplementasikan dalam bentuk

API untuk frontend sehingga dapat mengakses data yang tersinkronisasi antar

semua klien. Dengan layanan ini, pengembang aplikasi dapat menggunakan

backend yang generik sehingga dapat fokus mengembangkan fitur dan layanan

ke end-user.

Layanan basis data dengan metode continuous replication yang dioptimalisasi

dengan replication stream ini dapat meningkatkan kinerja sinkronisasi data antar

klien sampai tiga kali lipat lebih cepat dibandingkan websocket dengan

differential synchronization. Layanan ini memiliki kebutuhan resource yang

lebih kecil untuk klien dan server. Layanan ini juga menangani konflik dengan

melakukan percabangan dokumen. Aplikasi dengan layanan basis data ini dapat

menyimpan state pengguna pada klien secara lokal sehingga ketika pengguna

offline. Data pengeditan yang dilakukan saat offline tidak akan hilang dan akan

disinkronisasikan saat kembali online.

Daftar Pustaka.

[1] Komputasi Grid, Wikipedia Bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas. From

http://id.wikipedia.org/wiki/Komputasi_grid

[2] FOSTER, I., What is the Grid? A Three Point Checklist, GRIDtoday, Vol. 1, No. 6., 22

July 2002.

[3] http://cyberits.co.id/index.php/fe/article/getArticleDetail/127

[4] Monschke, J. (2014). Building a Collaborative Music Production Environment Using

Emerging Web Standards. Berlin: International Media and Computing

[5] Ellis, C. A., & Gibbs, S. J. (1989). Concurrency Control in Groupware System. ACM.

[6] Fraser, N. (2009). Differential Synchronization. New York: ACM.
http://id.wikipedia.org/wiki/Komputasi_gridhttp://id.wikipedia.org/wiki/Komputasi_grid


12/12

[7] PouchDB. (2014, April). Replication. Diambil kembali dari PouchDB:

http://pouchdb.com/guides/replication.html

Makalah Grid Computing

Documents

Transcript of Makalah Grid Computing