Peningkatan Kinerja Sistem Grid dengan Optimasi...
Transcript of Peningkatan Kinerja Sistem Grid dengan Optimasi...
Peningkatan Kinerja Sistem Grid dengan Optimasi
Penjadwalan Alokasi Job Berbasis Metode Heuristik (Studi
Kasus Indonesian Education Grid)
TESIS
DOSEN PEMBIMBING:
Waskitho Wibisono, S.Kom, M.Eng., Ph.D
I Nyoman Rudy Hendrawan 5111201025
PROGRAM MAGISTER JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA
FAKULTAS TEKNOLOGI INFORMASI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
2013
Latar Belakang
Grid Heterogen
Penjadwalan (Scheduling)
Eksperimen dengan karakteristik yang sesuai
dengan kondisi nyata
Simulasi sebagai sebagai alternatif
Metode Heuristik, yaitu berdasarkan algoritma
Tabu-search
Meningkatkan kinerja berdasarkan parameter makespan dan flowtime
Lingkungan grid IndoEdu-Grid
Xhafa dan Carretero (2009)
Simulator GridSim
Dinamis
Perumusan Masalah
Bagaimana mengimplementasikan topologi jaringan IndoEdu-Grid di dalam simulasi
Bagaimana melakukan penjadwalan alokasi job berdasarkan algoritma Tabu-search untuk meminimalisasi makespan dan flowtime
Bagaimana mengintegrasikan penjadwalan alokasi job berdasarkan metode heuristik pada sistem IndoEdu-Grid dalam ranah simulasi
Tujuan Penelitian
Melakukan penjadwalan alokasi job berdasarkan algoritma Tabu-search untuk meminimalisasi nilai parameter makespan dan flowtime
Mengimplementasikan topologi jaringan IndoEdu-Grid
Mengintegrasikan penjadwalan alokasi job berdasarkan algoritma Tabu-search pada sistem IndoEdu-Grid
Manfaat & Kontribusi
Makespan dan flowtime yang lebih rendah sehingga menghasilkan
perbaikan dari purwarupa lingkungan sistem grid yang telah dibangun sebelumnya yaitu IndoEdu-Grid
Memperbaiki kinerja dari sebuah sistem grid untuk studi kasus
Indonesian Education Grid dengan membangun model simulasi optimasi alokasi job berbasis metode heuristik
Manfaat Kontribusi
Metoda Penelitian [1]
NAD Server
Lampung Server
NAD Users
Lampung Users
Kalbar Server Kaltim Server
Kalbar Users
Kaltim Users
Sulsel Users
Sultra Users
Sulsel Server Sultra Server
Maluku Users
Maluku Server
Papua Users
Papua Server
Banten Server
Jatim Server
Banten Users Jatim Users
Bali Server
NTB Server NTT Server NTT Users
NTB Users
Bali Users
Sumatera Leaf Router
Kalimantan Leaf Router
Sulawesi Leaf Router
Maluku Leaf Router
Papua Leaf Router
Bali-NTB-NTT Leaf Router
Java Leaf Router
100 Mbps
10 Mbps
Rentang jumlah
GIS_1
GIS_2GIS_3
Perancangan Topologi Jaringan
Metoda Penelitian [2]
Sumber Daya Grid
JobSubmission System
Scheduler
Entitas utama simulasi grid IndoEdu-Grid
Sumber: (Klusacek et al., 2008)
Metoda Penelitian [3]
Skema Komunikasi
Sumber Daya Grid
· Menerima job dan mengeksekusi job
· Mengirimkan kembali job yang telah dieksekusi
Job Submission System
· Membuat deskripsi job
· Menerima informasi tentang penjadwalan
· Mengirimkan job ke sumber daya yang telah ditentukan oleh penjadwal (scheduler)
· Menerima kembali job
dari sumber daya grid
· Mengirimkan informasi acknoledgement ke penjadwal (scheduler)
Penjadwal (Scheduler)
· Melakukan penjadwalan job
· Mengirimkan informasi penjadwalan ke Job
Submission System
· Perbarui informasi tentang sumber daya grid dan jadwalkan job yang baru
1
2
3
4
5
Job Generator
Membangkitkan job
Sumber: (Klusacek et al., 2008)
Metoda Penelitian [4] Kriteria Optimasi
Kriteria optimasi yang dicari adalah meminimalisasi nilai makespan dan nilai
flowtime.
Makespan adalah waktu penyelesaian terbesar suatu job dari seluruh rangkaian job yang ada di suatu mesin (Zomaya, 2001);
(Xhafa et al., 2010)
Flowtime adalah waktu total penyelesaian seluruh job (Grosan, 2007); (Xhafa et al., 2010)
Metoda Penelitian [5]
Makespan Flowtime
Actual Completion
Time (ACT)
njACTmakespan mj ,....,3,2,1,max
mjACTflowtime
Metoda Penelitian [6]
Actual Completion
Time (ACT)
Ready Time (rt)
waktu yang diharapkan untuk menyelesaikan suatu job dari
suatu mesin m (WPjm)
mWPjmrtmACT
b
kWPj
k: kecepatan prosesor (MIPS) b: beban kerja job (MI)
Metoda Penelitian [7]
Lingkungan grid IndoEdu-Grid
Metoda Heuristik
Tabu-search (Klusacek et al., 2008)
TS-IndoEdu-Grid
UD-IndoEdu-Grid
Nugroho dan Suhartanto, (2010) dan Suhartanto et al., (2012)
java.util.random (Uniform Distribution)
Rancangan Pengujian
Metoda Penelitian [7]
No Parameter Spesifikasi
1 Iterasi Simulasi 3
2 Jumlah Sumber Daya Grid 31
3 Jumlah Mesin 31
4 Jumlah Pengguna 31
5 Jumlah Job 100, 200, 300, 400, 500, 1000, 2000
6 Jumlah Prosesor per Server 2 (dalam satuan PE – Processing Element)
7 Kecepatan Prosesor per Prosesor 300 MIPS (dalam Million Instruction per Seconds)
8 Beban Eksekusi Job (job length) 1.000, 2000, 3000, 4000, 5.000 (dalam MI - Million Instruction)
9 Ukuran Job Sebelum Dieksekusi (job file size) 1, 5, 10 (dalam Mega Byte)
10 Ukuran Job Setelah Dieksekusi (job output size) 1, 5, 10 (dalam Mega Byte)
11 INHERENT Bandwidth 100 Mbps
REGIONAL Bandwidth 10 Mbps
12 Propagation Delay 10 millidetik
13 Maximum Transmission Unit 1 MB
Parameter-parameter simulasi
Metoda Penelitian [8]
· Inisialisasi jumlah job
· Inisialisasi beban job
· Inisialisasi ukuran job
Bangun mesin
sumber daya grid
Bangun Grid
Information
System
Bangun entitas
JobSubmission
System
Bangun Entitas
Penjadwal
(Scheduler)
Bangun topologi
jaringan
Simpan nilai
parameter
makespan dan
flowtime ke
dalam file
· Inisialisasi jumlah mesin sumber
daya
· Inisialisasi jumlah prosesor (PE)
· Inisialisasi kinerja prosesor (MIPS)
· Inisialisasi jumlah GIS
· Inisialisasi INHERENT baud rate
· Inisialisasi REGIONAL baud rate
· Inisialisasi propagation delay
· Inisialisasi maximum transmission unit
Entitas
JobSubmission
System
Makespan
Flowtime
Entitas Penjadwal (Scheduler)
UD-IndoEdu-GridTS-IndoEdu-Grid
Simulasi Mulai
Proses Simulasi
Simulasi Selesai
Kembalikan job
Request
info mesin
Info mesin
Kirim Job
Kirim
Info schedulingRequest
info schedulingSimpan nilai
Simpan nilai
Jaringan IndoEdu-Grid
Grid
Information
System
Mesin Sumber
Daya Grid
Tahap-tahap Simulasi
Metoda Penelitian [9]
100 Job 1000 MI 1 MB
5000 MI
5 MB
10 MB
1 MB
5 MB
10 MB
2000 Job
Jumlah Job Beban Job Ukuran Job
Skenario Pengujian
Implementasi [1]
.
.
.
------------- Routing Table for Java_Leaf_Router ----------
DIY_Resource DIY_Resource_link
Router_GIS_0 GIS_0_Link_Java
Bali-NTB-NTT_Leaf_Router INHERENT_Bali-NTB-NTT_Java
DKI_Resource DKI_Resource_link
Jatim_Resource Jatim_Resource_link
Sumatera_Leaf_Router INHERENT_Java_Sumatera
Banten_Resource Banten_Resource_link
Jateng_Resource Jateng_Resource_link
Jabar_Resource Jabar_Resource_link
-----------------------------------------------------------
.
.
.
Contoh Hasil Implementasi Topologi Jaringan IndoEdu-Grid
Implementasi [2]
Entitas JobSubmission System
Entitas Penjadwal (Scheduler)
Klusacek et al., (2008)
Hasil [1]
.
.
Time below denotes the simulation time.
Time (sec) Description Gridlet #1611
------------------------------------------
0.00 Creates Gridlet ID #1611
0.00 Assigns the Gridlet to JSS_1 (ID #135)
200.017 Allocates this Gridlet to Sumbar_Resource (ID #14)
200.017 Sets the submission time to 200.017
200.017 Sets Gridlet status from Created to Queued
432.017 Sets Gridlet status from Queued to InExec
432.017 Sets the execution start time to 432.017
439.017 Sets Gridlet status from InExec to Success
439.017 Sets the execution start time to 432.017
439.017 Sets the wall clock time to 239.00 and the actual CPU time to 7.00
439.017 Sets the length's finished so far to 2000.0
.
.
makespan Gridlet_1611: 439.03265380859375 on Sumbar_Resource
.
.
flowtime Gridlet_1611: 471.0 on Sumbar_Reasource
.
.
Potongan Data Mentah Hasil Simulasi
Hasil [2]
Hasil Pengujian Parameter Makespan
Hasil [3]
Jumlah Job
Nilai Makespan (Ukuran Job 10 MB) (detik)
TS-IndoEdu-Grid UD-IndoEdu-Grid
Beban Job 1000 MI Beban Job 5000 MI Beban Job 1000 MI Beban Job 5000 MI
100 212 237 216 268
200 220 269 232 302
300 227 289 236 336
400 235 322 240 370
500 243 354 248 421
1000 282 491 292 574
2000 360 765 368 931
Hasil Pengujian Parameter Makespan
Hasil [4] Hasil Pengujian Parameter Makespan
Hasil [5]
Jumlah Job
Peningkatan Makespan (detik)
TS-IndoEdu-Grid UD-IndoEdu-Grid
Nilai Selisih (%) Nilai Selisih (%)
100 25 10,5 52 19,4
200 49 18,2 70 23,2
300 62 21,5 100 29,8
400 87 27,0 130 35,1
500 111 31,4 173 41,1
1000 209 42,6 282 49,1
2000 405 52,9 563 60,5
Hasil Pengujian Parameter Makespan
Hasil [6] Hasil Pengujian Parameter Makespan
Hasil [7] Hasil Pengujian Parameter Flowtime
Hasil [8] Hasil Pengujian Parameter Flowtime
Hasil [9] Hasil Pengujian Parameter Flowtime
Hasil [10]
Jumlah Job Beban Job (MI) Nilai Flowtime (Ukuran Job 10 MB) (detik)
TS-IndoEdu-Grid UD-IndoEdu-Grid
100
1000 4 9
2000 7 15
3000 11 25
4000 14 27
5000 17 36
500
1000 4 34
2000 7 58
3000 11 94
4000 14 119
5000 17 145
2000
1000 4 131
2000 7 231
3000 11 361
4000 14 459
5000 17 554
Analisis [1]
Beban kerja job
Ukuran Job
Kemampuan prosesor
Status mesin
TS-IndoEdu-Grid
UD-IndoEdu-Grid
Makespan & Flowtime Waiting time
Analisis [2]
.
.
Time below denotes the simulation time.
Time (sec) Description Gridlet #1550
------------------------------------------
0.00 Creates Gridlet ID #1550
0.00 Assigns the Gridlet to JSS_1 (ID #135)
200.017 Allocates this Gridlet to Sumbar_Resource (ID #14)
200.017 Sets the submission time to 200.017
200.017 Sets Gridlet status from Created to InExec
200.017 Sets the execution start time to 200.017
204.017 Sets Gridlet status from InExec to Success
204.017 Sets the execution start time to 200.017
204.017 Sets the wall clock time to 4.00 and the actual CPU time to 4.00
204.017 Sets the length's finished so far to 1000.0
.
.
makespan Gridlet_1550: 204.21234130859375 on Sumbar_Resource
.
.
flowtime Gridlet_1550: 4.0 on Sumbar_Resource
.
.
waiting_time Gridlet_1550: 0.0 on Sumbar_Resource
TS-IndoEdu-Grid
Analisis [3]
.
.
Time below denotes the simulation time.
Time (sec) Description Gridlet #1611
------------------------------------------
0.00 Creates Gridlet ID #1611
0.00 Assigns the Gridlet to JSS_1 (ID #135)
200.017 Allocates this Gridlet to Sumbar_Resource (ID #14)
200.017 Sets the submission time to 200.017
200.017 Sets Gridlet status from Created to Queued
432.017 Sets Gridlet status from Queued to InExec
432.017 Sets the execution start time to 432.017
439.017 Sets Gridlet status from InExec to Success
439.017 Sets the execution start time to 432.017
439.017 Sets the wall clock time to 239.00 and the actual CPU time to 7.00
439.017 Sets the length's finished so far to 2000.0
.
.
makespan Gridlet_1611: 439.03265380859375 on Sumbar_Resource
.
.
flowtime Gridlet_1611: 471.0 on Sumbar_Reasource
.
.
waiting_time Gridlet_1611: 232.0 on Sumbar_Resource
UD-IndoEdu-Grid
Kesimpulan
TS-IndoEdu-Grid
Lingkungan grid IndoEdu-Grid
Makespan & Flowtime Waiting time
Meningkatkan kinerja
Meminimalisi
Saran
Membangun sistem grid yang dinamis, dimana jumlah job yang tersedia dapat berubah setiap waktu, jumlah dan beban job yang dapat berubah.
Selain mensimulasikan penjadwalan alokasi job pada setiap sumber daya, juga dapat dipertimbangkan untuk melakukan simulasi penjadwalan pada saat job pada level prosesor.
Melakukan optimasi algoritma penjadwalan dengan cara mengkombinasikan metoda TS-IndoEdu-Grid dengan metoda heuristik yang lainnya, seperti algoritma genetika, algoritma ant colony, atau algoritma bee colony.
LOGO