bab iii - rancangan dan implementasi

BAB III

PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI

3.1. Alur Pengerjaan Tugas Akhir

Untuk menganalisis linux virtual server (LVS) dan My SQL Cluster dengan

tingkat ketersediaan tinggi pada tugas akhir ini dilakukan perancangan, implementasi

dan pengukuran beberapa parameter meliputi throughput, request loss, waktu respon,

dan cpu utilization. Adapun alur pengerjaan tugas akhir ini ditunjukkan pada Gambar

3.1.

Gambar 3.1 Diagram Alir Konsep Penelitian

BAB III PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI

17

IMPLEMENTASI LOAD BALANCING WEB SERVER DAN

MYSQL CLUSTER UNTUK MENJAMIN HIGH

AVAILABILITY PADA WEBSITE

3.2. Perancangan Load Balancer dan MySQL Cluster

Sistem yang diimplementasikan dalam tugas akhir ini terdiri dari dua

komponen utama, yaitu linux virtual server dan MySQL Cluster. Dimana linux virtual

server akan berfungsi sebagai load balancer dan failure detection sedangkan My SQL

Cluster akan berfungsi menyediakan database yang high availability.

Pada tugas akhir ini terdapat tiga komponen utama yaitu:

a. Client, merupakan komputer yang bertugas untuk membangkitkan permintaan http.

b. Director, sebagai sebuah server yang bertugas untuk meneruskan paket dari client

kepada real server. Client dari jaringan luar akan menganggap director seolah

sebagai server tunggal. Komputer director disini juga berfungsi sebagai

manajemen node. Manajemen node berfungsi untuk mengatur sinkronisasi antara

data node yang ada di dalam My SQL Cluster.

c. Real Server, sebagai server yang melayani permintaan client. Ada dua komponen

yang berjalan di real server yaitu web server dan mysql. Web server berfungsi

sebagai penyedia layanan http dan mysql berfungsi sebagai tempat penyimpanan

data website atau sebagai data node.

Secara lebih jelas digambarkan pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2 Rancangan Konfigurasi Sistem


18




Sistem yang dirancang menggunakan empat buah komputer yang membentuk

sebuah cluster, dengan beban pada real server diseimbangkan oleh load

balancer/director menggunakan metode penjadwalan Weighted Least Connection

(WLC). Terdapat dua buah director dengan status active-standby untuk mendukung

sistem dengan tingkat ketersediaan tinggi dan dua buah real server dengan status

keduanya aktif. Selain berfungsi sebagai load balancer, director berfungsi juga

sebagai manajemen node. Director dan real server dihubungkan oleh switch dan

kedua real server menampilkan website yang identik

Kedua real server memerlukan sinkronisasi data agar saat salah satu real

server down bisa langsung digantikan oleh real server yang lain tanpa ada perbedaan

data yang ditampilkan. Oleh sebab itu dibutuhkan suatu metode penyimpanan data

yang dapat mendukung hal tersebut, dalam tugas akhir ini digunakan metode MySQL

Cluster. MySQL Cluster dirancang menggunakan empat computer, dimana dua

komputer sebagai manajemen node menggunakan platform linux gentoo dan dua

komputer sebagai data node menggunakan platform linux ubuntu.

Untuk menguji kehandalan sistem dilakukan simulasi adanya kegagalan pada

salah satu real server, jika salah satu real server gagal atau mati maka real server

lainnya akan melayani semua permintaan yang datang. Kemudian juga menguji sifat

redundancy sistem dengan cara mematikan director yang aktif, sehingga standby

director akan menggantikan director yang mati tersebut dan melanjutkan tugasnya.

3.3. Komponen Sistem

3.3.1. Komponen Perangkat Keras

Dalam tugas akhir ini sistem cluster diuji dengan cara membangkitkan

request secara simultan dalam jumlah yang banyak. Untuk itu akan memerlukan

jumlah client yang banyak. Maka digunakan request generator supaya cukup

dengan satu buah komputer seolah-olah bisa menghasilkan request yang

dihasilkan oleh banyak client secara simultan. Spesifikasi komputer yang

digunakan sebagai client yaitu :

1. Processor : Intel Core 2 Duo E4600 @2.40GHz

2. RAM : 1024MB

3. Ethernet : Realtek RTL8101E PCI-E 100 Mbps


19




Dua buah director dan manajemen node digunakan untuk meningkatkan

kehandalan sistem yang bersifat fault tolerance dimana kedua director bekerja

secara bergantian. Ketika salah satu director mengalami kegagalan maka

director yang lain siap menggantikan dan meneruskan kerja director yang

mengalami kegagalan tersebut. Spesifikasi komputer yang digunakan sebagai

director yaitu

a. Director primary

1. Processor : AMD Athlon 64 Processor 3000+

2. RAM : 512 MB

3. Ethernet : - nVidia Corporation MCP51 10/100 Mbps

- Dlink Sistem Inc RTL8139 10/100 Mbps

b. Director secondary

1. Processor : AMD Athlon 64 Processor 3000+

2. RAM : 512 MB

3. Ethernet : - nVidia Corporation MCP51 10/100 Mbps

- Dlink Sistem Inc RTL8139 10/100 Mbps

Minimal diperlukan dua real server untuk menciptakan sistem

clustering, dimana aplikasi yang digunakan yaitu aplikasi http. Spesifikasi

komputer yang digunakan yaitu :

a. Real Server I


2. RAM : 4 GB


b. Real Server II


2. RAM : 4 GB


3.3.2. Komponen Perangkat Lunak

Perangkat lunak yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah sebagai berikut :

A. Loadbalancer

1. Sistem Operasi


20




Komputer sebagai director yang diberi label lb1 dan lb2

menggunakan system operasi Linux Gentoo.

2. Kernel

Kernel merupakan inti dari suatu sistem operasi Linux yang

berhubungan dengan perangkat keras. Pada bagian kernel terdapat berbagai

pilihan untuk memilih dan mengaktifkan driver perangkat keras dan

algoritma penjadwalan yang digunakan.

Kernel yang digunakan saat penelitian tugas akhir ini adalah kernel

versi 2.6.36-gentoo-r5 untuk komputer director yang diberi label lb1 dan

versi 2.6.34-gentoo-r12 untuk komputer director yang diberi label lb2..

Sedangkan untuk computer sebagai real server dan client menggunakan

kernel versi 2.6.24-16-generic

3. Ipvsadm

IP Virtual Server Administration (IPVSADM) digunakan untuk

mengatur kerja director sehingga dapat menambahkan layanan-layanan apa

saja yang mampu diberikan, memilih algoritma penjadwalan yang

digunakan, dan meneruskan request kepada real server yang aktif. Pada

director dengan label lb1 dan lb2 keduanya menggunakan ipvsadm versi

1.25.

4. Heartbeat

Heartbeat merupakan sebuah program yang menyediakan fitur high

availability pada linux virtual cluster. Diimplementasikan untuk

menciptakan sistem active-standby, apabila director primary mengalami

kerusakan maka director secondary akan mengambil alih tugas. Perangkat

lunak yang digunakan pada penelitian ini yaitu heartbeat versi 2.0.8.

5. Ldirectord

Linux director daemon (ldirectord) memiliki fungsi untuk

memonitor keadaan real server sehingga bisa diketahui status setiap real

server sedang hidup atau mati. Apabila salah satu real server down maka

ldirectord akan mengubah tabel IPVS sehingga paket yang datang tidak

akan diteruskan kepada real server yang mati tersebut. Versi ldirectord

yang digunakan adalah versi 1.186


21




B. Real Server

1. Sistem Operasi

Sedangkan komputer sebagai real server keduanya menggunakan sistem

operasi Linux Ubuntu. Untuk komputer client yang berfungsi sebagai

pembangkit request menggunakan sistem operasi Linux Ubuntu.

2. Kernel

Kernel merupakan inti dari suatu sistem operasi Linux yang berhubungan

dengan perangkat keras. Pada bagian kernel terdapat berbagai pilihan untuk

memilih dan mengaktifkan driver perangkat keras dan algoritma

penjadwalan yang digunakan.

Kernel yang digunakan untuk komputer sebagai real server dan client

menggunakan kernel versi 2.6.24-16-generic

3. Web server

Web server adalah suatu perangkat lunak yang berfungsi menerima

permintaan http atau https dari client melalui web browser dan mengirimkan

kembali hasilnya dalam bentuk halaman-halaman web yang umumnya

berbentuk dokumen html. Di dalam tugas akhir ini web server yang

digunakan adalah apache versi 2.2.19

4. PHP

PHP (Hypertext Preprocessor) yang merupakan bahasa

pemrograman berbasis web yang memiliki kemampuan untuk memproses

data dinamis. Php yang digunakan dalam tugas akhir ini adalah php versi

5.2.17

5. My SQL

MySQL adalah sebuah perangkat lunak system manajemen basis

data atau DBMS yang multithread, multiuser dan juga banyak digunakan

oleh user di internet. MySQL juga mendukung fungsi database cluster.

Dalam tugas akhir ini MySQL yang digunakan adalah versi 5.1.24

6. Httperf

Perangkat lunak yang digunakan untuk membangkitkan request agar

dapat menghasilkan banyak request dalam satu waktu yaitu httperf. Dengan

menggunakan httperf maka tidak perlu ada banyak komputer sebagai client,


22




cukup satu komputer sebagai client tetapi mampu menghasilkan banyak

request secara simultan. Pada penelitian tugas akhir ini digunakan httperf

versi 0.8.

3.4. Proses Instalasi dan Konfigurasi Sistem

Dalam sistem operasi linux tidak semua fasilitas pada kernel diaktifkan,

pengguna bisa memilih fasilitas apa saja yang ingin diaktifkan sesuai dengan

kebutuhan sehingga bisa lebih optimal.

Beberapa fasilitas pada kernel diperlukan untuk implementasi linux virtual

cluster. Langkah-langkah untuk mengkompilasi kernel serta kode lengkap konfigurasi

dan perintah perangkat lunak iptables, ipvsadm, ldirectord, heartbeat, dan MySQL

cluster akan dijelaskan pada lampiran C. Pada bagian ini akan dijelaskan kode umum

konfigurasi pada sistem linux virtual server khususnya pada director dan kode umum

konfigurasi MySQL cluster.

3.4.1. Heartbeat

Saat instalasi heartbeat harus diaktifkan pula program untuk

memonitor status real server , dalam tugas akhir ini digunakan ldirectord

sebagai pemonitor status real server. Berkas konfigurasi utama ldirectord

terdapat di ldirectord.cf. Berkas ldirectord berisi informasi alamat ip virtual

yang harus diakses oleh client, alamat ip real server, service yang dijalankan

real server, dan algoritma penjadwalan yang digunakan. Untuk lebih jelasnya

bisa dilihat pada konfigurasi di bawah ini

# /etc/ha.d/ldirectord.cf

checktimeout = 3

checkinterval = 5

autoreload = yes

quiescent = yes

virtual = 10.14.200.7:80

real = 192.168.1.10:80 masq

real = 192.168.1.11:80 masq

fallback = 127.0.0.1:80

service = http

scheduler = wlc

protocol = tcp

checktype = connect


23




Ada tiga berkas penting sebelum mengaktifkan heartbeat yaitu ha.cf,

haresources, dan authkeys. Berkas ha.cf berisi mengenai cara dan jenis media

perantara yang digunakan untuk saling bertukar informasi antara primary dan

secondary director. Untuk konfigurasi di primari director adalah sebagai

berikut

Sedangkan untuk konfigurasi secondary director adalah sebagai

berikut,

Berkas kedua yaitu haresources berisi keterangan mengenai nama

node, ip virtual, dan perintah untuk mengetahui keadaan real server. Berfungsi

saat takeover dimana akan terjadi proses perpindahan dari director primary

yang mengalami kegagalan kepada director secondary yang akan

menggantikan.

Pada director primary dan secondary harus memiliki isi berkas

haresources yang sama.

# /etc/ha.d/haresource

Lb1 IPaddr::10.14.200.7/24/eth0 IPaddr::192.168.1.9/29/eth1

ldirectord::ldirectord.cf

# /etc/ha.d/ha.cf

keepalive 2

deadtime 10

warntime 10

ucast eth0 10.14.200.72 // ip public director secondary

auto_failback off

node lb1

node lb2

# /etc/ha.d/ha.cf

keepalive 2

deadtime 10

warntime 10

ucast eth0 10.14.200.73 // ip public director secondary

auto_failback off

node lb1

node lb2


24




Hearbeat memiliki kunci autentikasi antara director primary dan

secondary, sehingga hanya director tertentu yang memiliki kunci autentikasi

sama yang dapat melakukan pertukaran informasi satu sama lain. Berkas

autentikasi heartbeat menggunakan metode CRC, SHA1, atau MD5.

Berkas authkeys pada kedua director harus sama

3.4.2. Ipvsadm

Ipvsadm sebagai perangkat lunak untuk manajemen LVS yang

meneruskan jalannya paket dari client kepada real server untuk kemudian

dilayani dan dikembalikan lagi kepada client. Director active dan standby

memiliki konfigurasi ipvsadm yang sama.

Untuk mengetahui konfigurasi sistem LVS dengan melihat tabel ipvs

melalui perintah ipvsadm.

3.4.3. Iptables

Untuk mengimplementasikan topologi dengan metode NAT, maka

diperlukan iptables dengan konfigurasi agar semua paket dari jaringan publik

tidak bisa mengakses langsung kepada real server tetapi dari sisi real server

dapat mengakses langsung ke jaringan publik.

Untuk mengimplementasikan topologi dengan metode NAT, maka

diperlukan iptables dengan konfigurasi agar semua paket dari jaringan publik

[root@LVS]# ipvsadm -ln

IP Virtual Server version 1.2.1 (size=65536)

Prot LocalAddress:Port Scheduler Flags

-> RemoteAddress:Port Forward Weight ActiveConn

InActConn

TCP 10.14.200.7:80 wlc

-> 192.168.1.10:80 Masq 1 0 0

-> 192.168.1.11:80 Masq 1 0 0

ipvsadm -A -t 10.14.200.7:80 -s wlc

ipvsadm -a -t 10.14.200.7:80 -r 192.168.1.10:80 -m

ipvsadm -a -t 10.14.200.7:80 -r 192.168.1.11:80 -m

# /etc/ha.d/authkeys

auth 2

2 sha1 butzz


25




tidak bisa mengakses langsung kepada real server tetapi dari sisi real server

dapat mengakses langsung ke jaringan publik.

3.4.4. MySQL Cluster

Ada tiga komponen utama di dalam My SQL Cluster yaitu manajemen

node, data node, dan sql node.

1. Data node, berfungsi untuk menyimpan semua data yang menjadi milik

MySQL Cluster. Semua data direplikasi di node-node ini.

2. SQL node, berfungsi sebagai pintu akses untuk masuk ke dalam node-node data yang ter-cluster.

3. Manajemen node berfungsi untuk mengendalikan konfigurasi sistem ketika

startup. Selain itu, node ini juga dapat digunakan sebagai pengidentifikasi

setiap perubahan setting yang terjadi pada cluster. Dalam tugas akhir ini

ada dua komputer yang digunakan sebagai manajemen node. Manajemen

node diletakkan pada komputer lb1 dan lb2. Sehingga apabila manajemen

iptables -t nat -A POSTROUTING -o eth0 -j MASQUERADE

iptables t nat A POSTROUTING o eth1 s 192.168.1.8/29 j \ SNAT -to-source 192.168.1.9

# /etc/my.cnf [client] port=3306 socket=/tmp/mysql.sock [mysqld] ndbcluster ndb-connectstring=192.168.1.12,192.168.1.13 default-storage-engine=NDBCLUSTER [mysql_cluster] ndb-connectstring=192.168.1.12,192.168.1.13 # /etc/my.cnf [client] port=3306 socket=/tmp/mysql.sock [mysqld] ndbcluster ndb-connectstring=192.168.1.12,192.168.1.13 default-storage-engine=NDBCLUSTER [mysql_cluster] ndb-connectstring=192.168.1.12,192.168.1.13


26




node pada lb1 down dapat langsung digantikan oleh manajemen node pada

lb2.

3.5. Skenario Implementasi

Skenario pengukuran pada penelitian tugas akhir ini secara garis besar terbagi

menjadi 3 yaitu skenario performansi sistem, skenario performansi database, dan

skenario dengan simulasi gangguan

# /var/lib/mysql-cluster/config.ini [NDBD DEFAULT] NoOfReplicas=2 DataMemory=1000M # How much memory to allocate for data storage IndexMemory=100M # How much memory to allocate for index storage [MYSQLD DEFAULT] [NDB_MGMD DEFAULT] [TCP DEFAULT] # Section for the cluster management node [NDB_MGMD] # IP address of the management node (this system) Hostname = 192.168.1.12 Id = 2 [NDB_MGMD] Hostname = 192.168.1.13 Id = 1 # Section for the storage nodes [NDBD] # IP address of the first storage node Id=3 Hostname=192.168.1.10 DataDir=/usr/local/mysql/var/mysql-cluster BackupDataDir=/usr/local/mysql/var/mysql-cluster/backup DataMemory=2048M [NDBD] # IP address of the second storage node Id=4 Hostname=192.168.1.11 DataDir=/usr/local/mysql/var/mysql-cluster BackupDataDir=/usr/local/mysql/var/mysql-cluster/backup DataMemory=2048M # one [MYSQLD] per storage node [MYSQLD] Id=5 Hostname=192.168.1.10 [MYSQLD] Id=6 Hostname=192.168.1.11


27




3.5.1. Skenario Performansi Sistem

Skenario dilakukan dengan cara mengirimkan request ke alamat suatu

website, request dilakukan dengan penambahan secara simultan. Dilakukan

pada sistem server tunggal dan sistem dengan metode linux virtual cluster.

3.5.2. Skenario Performansi Database

Skenario dilakukan dengan cara mengirimkan request ke alamat suatu

halaman website, dilakukan dengan cara penambahan request secara simultan.

Dilakukan pada sistem linux virtual server dengan menggunakan konsep

database shared nothing cluster dan pada sistem linux virtual server dengan

menggunakan konsep database shared disk cluster.

3.5.3. Skenario Real Server dengan Simulasi Gangguan

Semua real server pada linux virtual server dalam keadaan aktif,

sehingga keduanya dapat memberikan layanan kepada client. Skenario dengan

mengirimkan request kepada system linux virtual server, kemudian salah satu

real server disimulasikan mengalami gangguan dengan cara mematikan salah

satu komputer real server. Layanan yang sedang diproses dan request

selanjutnya tidak akan diteruskan kepada real server yang mengalami

gangguan tersebut melainkan melimpahkan kepada real server yang sedang

aktif.

3.5.4. Skenario Director dengan Simulasi Gangguan

Pada penelitian tugas akhir ini diimplementasikan dua buah director

dengan keadaan active-standby. Untuk menunjukan high-availability maka

perlu disimulasikan ketika salah satu director mengalami kegagalan atau mati.

Sehingga director lainnya akan mengambil alih tugas director yang mati, maka

terjadi proses take over yang memerlukan waktu beberapa detik.

3.6. Parameter yang dianalisis

3.6.1. CPU Utilization

CPU Utilization adalah tingkat penggunaan sumber daya CPU sehingga

dapat diketahui tingkat kesibukan perangkat yang digunakan.


28




... (2.1)

3.6.2. Request Loss

Request Loss merupakan persentase kegagalan request yang dikirimkan

ke server tujuan, disebabkan antara lain :

1. Terjadinya overload request pada server tujuan.

2. Error yang terjadi pada media fisik.

3. Kegagalan akibat overflow buffer pada sisi penerima.

4. Timeout akibat antrian paket terlalu panjang.

3.6.3. Waktu Respon

Waktu respon ialah waktu yang dibutuhkan sistem dalam melayani

setiap paket yang datang dengan satuan mili detik.

3.6.4. Throughput

Throughput merupakan banyaknya bit yang dilayani dengan benar dalam

suatu selang waktu tertentu dengan satuan bit per detik.

% request loss = request yang dikirim

100 % request hilang

Total bit yang dilayani dengan benar Throughput =

... (2.2) Total waktu pengamatan

bab iii - rancangan dan implementasi

Documents