Rancang Bangun dan Analisa Metode Penjadwalan Load Balancing pada Video Streaming Server

TUGAS AKHIR

Sebagai Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata I Teknik Informatika Universitas Muhammadiyah Malang

Disusun Oleh: Galih Swasono Jati 201010370311232

JURUSAN TEKNIK INFORMATIKA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2015

vi

HALAMAN PERSEMBAHAN

Segala puji syukur atas limpahan rahmat dan hidayah Allah SWT sehingga

penulis dapat menyelesaikan penyusunan tugas akhir ini. Dengan kerendahan hati

penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. ALLAH SWT. Atas segala limpahan rahmat, hidayah, serta karuni-NYA, atas

segala ilmu yang diberikan, dan segala kemudahan sehingga penulis dapat

menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik.

2. Kedua orang tua saya Ayahanda Sunarto B. Tjaria, S.Pd. dan Ibunda Neni

Masdianti yang telah membesarkan dan merawat saya sejauh ini, tanpa tanda

jasa dan kasih sayang kalian berdua saya tidak ada apa-apanya. Adik saya

Amanda Wiranusa Bhakti Putri yang saya sayangi.

3. Pembimbing saya Bapak Zamah Sari, M.T. dan Bapak Agus Eko Minarno,

M.Kom. yang telah memberi ilmu selama masa perkuliahan dan sabar

memberi bimbingan selama proses mengerjakan tugas akhir ini.

4. Teman-teman jurusan Informatika angkatan 2010 yang selama kurang lebih

empat tahun berjuang bersama-sama di bangku kuliah. Terima kasih sharing

ilmunya kawan.

5. Teman-teman Informatika E 2010 yang telah memberikan warna baru dalam

kehidupan saya. Teman-teman kontrakan Luber, Riky, Irfan, Setya, Duwiky,

Hafizh, Zakaria, dan terakhir kepada Amar Ananda, terima kasih atas apa

yang kalian diberikan kawan.

6. Teman-teman KKN 78 Situbondo-Kapongan-Peleyan 2013, terima kasih telah

berbagi kebersamaan dan kekeluargaannya. Geng Horok-Horok and Friends,

SKP78.

7. Teman-teman komunitas KOLAM (Komunitas Linux Arek Malang) dan

KALIUMM (Komunitas Linux UMM), terima kasih atas ilmu yang diberikan.

8. Teman-teman Micro Demand TELKOM, terimakasih atas petualangan dan

canda tawa kalian.

Dan kepada semua pihak yang tidak bisa penulis sebutkan satu persatu, kalian

sangatlah berarti. Salam hormat untuk kalian semua.

vii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT karena telah

melimpahkan rahmat serta karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan

laporan tugas akhir yang berjudul “Rancang Bangun dan Analisa Metode

Penjadwalan Load Balancing pada Video Streaming Server” dengan baik dan

lancar.

Pada tugas akhir ini penulis membahas tentang sistem load balancing

berbasis Linux Virtual Server (LVS) yang diterapkan pada layanan video

streaming, dimana pada LVS terdapat algoritma penjadwalan yang dapat

digunakan dan memiliki performasi yang berbeda pula.

Peneliti menyadari bahwa dalam penulisan tugas akhir ini masih banyak

kekurangan dan keterbatasan. Oleh karena itu peneliti mengharapkan saran yang

membangun agar tulisan ini bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan

kedepan.

Malang, Januari 2015

Penulis

viii

DAFTAR ISI

JUDUL

LEMBAR PERSETUJUAN .......................................................................... i

LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................... ii

LEMBAR PERNYATAAN ........................................................................... iii

ABSTRAK ...................................................................................................... iv

ABSTRACT .................................................................................................... v

HALAMAN PERSEMBAHAN .................................................................... vi

KATA PENGANTAR .................................................................................... vii

DAFTAR ISI ................................................................................................... viii

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xi

DAFTAR TABEL .......................................................................................... xiii

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang .......................................................................................... 1

1.2. Rumusan Masalah .................................................................................... 2

1.3. Tujuan ...................................................................................................... 2

1.4. Batasan Masalah ....................................................................................... 2

1.5. Metodologi Penelitian ............................................................................... 3

1.6. Sistematika Penulisan .............................................................................. 4

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Sistem Operasi Linux ................................................................................. 6

2.2 Dasar Sistem Cluster .................................................................................. 6

2.2.1 Pengertian Sistem Cluster ............................................................... 6

2.2.2 Load Balancing ............................................................................... 8

2.3 Linux Virtual Server ................................................................................. 9

2.4 Jaringan Komputer .................................................................................... 13

2.4.1 Pengertian Jaringan Komputer ........................................................ 13

2.4.2 Jenis-jenis Jaringan Komputer ........................................................ 13

2.5 Protokol Jaringan ...................................................................................... 15

ix

2.6 Model OSI ................................................................................................. 16

2.7 TCP/IP ....................................................................................................... 18

2.8 Internet Protokol ....................................................................................... 19

2.9 Video Streaming ....................................................................................... 20

2.10 Quality of Service ................................................................................... 22

2.11 Demiliterized Zone (DMZ) ..................................................................... 24

BAB III ANALISA DAN PERANCANGAN SISTEM

3.1 Perancangan Sistem ................................................................................. 25

3.2 Komponen Sistem .................................................................................... 26

3.2.1 Komponen Perangkat Keras ........................................................... 26

3.2.2 Komponen Perangkat Lunak .......................................................... 26

3.3 Pembuatan Sistem .................................................................................... 28

3.3.1 Kernel Sistem ................................................................................... 28

3.3.2 Konfigurasi LVS (Director/Balancer) ............................................. 29

3.3.3 HTTPerf (Client) .............................................................................. 30

3.3.4 Clipbucket (Real Server) ................................................................. 30

3.4 Proses Perancangan Sistem ....................................................................... 30

3.4.1 Instalasi dan Konfigurasi Real Server ............................................. 30

3.4.2 Instalasi dan Konfigurasi pada Director / Load Balancer ................ 31

3.4.3 Instalasi Httperf pada Client ............................................................ 32

3.4.4 DMZ (Demiliterized Zone) .............................................................. 33

3.5 Implementasi Sistem ................................................................................. 33

3.6 Pengujian Sistem ....................................................................................... 33

3.7 Pengambilan Kesimpulan ......................................................................... 35

BAB IV IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN

4.1 Implementasi Sistem ................................................................................. 36

4.1.1 Sistem LVS ...................................................................................... 36

4.1.2 Proses Pengujian .............................................................................. 37

4.1.3 DMZ (Demiliterized Zone) .............................................................. 38

x

4.2 Instalasi dan Konfigurasi .......................................................................... 39

4.2.1 Instalasi Sistem Operasi ................................................................... 39

4.2.2 Konfigurasi Director ........................................................................ 39

4.2.3 Konfigurasi Real Server .................................................................. 41

4.2.4 Instalasi dan Konfigurasi Clipbucket .............................................. 42

4.2.5 Konfigurasi DMZ ............................................................................ 49

4.3 Pengujian Sistem ....................................................................................... 52

4.3.1 Pengujian Sistem LVS-NAT ........................................................... 52

4.3.2 Pengujian Gangguan Terhadap Real Server .................................... 54

4.3.3 Pengujian DMZ ................................................................................ 57

4.4 Pengujian Algoritma Penjadwalan ........................................................... 58

4.4.1 Pengujian Throughput pada Server ................................................. 60

4.4.2 Pengujian Response Time pada Server ........................................... 61

4.5 Pengujian Quality of Service pada Video Streaming ................................ 62

4.5.1 Pengujian Throughput ...................................................................... 62

4.5.2 Pengujian Packet Loss ..................................................................... 64

4.5.3 Pengujian Delay ............................................................................... 67

4.5.4 Pengujian Jitter ................................................................................ 69

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan ............................................................................................... 72

5.2 Saran ......................................................................................................... 73

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 74

LAMPIRAN

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Skema LVS-NAT ..................................................................... 10

Gambar 2.2 Skema LVS-Direct Routing ..................................................... 10

Gambar 2.3 Skema LVS-Tunneling ............................................................. 11

Gambar 2.4 OSI Layer ................................................................................. 16

Gambar 2.5 TCP/IP Layer ............................................................................ 19

Gambar 3.1 Rancangan sistem LVS ............................................................ 25

Gambar 3.2 Topologi sistem jaringan LVS ................................................. 29

Gambar 3.3 Proses instalasi dan konfigurasi pada real server ..................... 30

Gambar 3.4 Proses instalasi dan konfigurasi pada director ......................... 31

Gambar 3.5 Topologi DMZ ......................................................................... 32

Gambar 4.1 Proses sistem LVS via NAT ..................................................... 37

Gambar 4.2 Proses pengujian DMZ ............................................................. 38

Gambar 4.3 Perintah ifconfig ....................................................................... 39

Gambar 4.4 IP address pada masing-masing interface ................................ 40

Gambar 4.5 Mengaktifkan fungsi routing .................................................... 40

Gambar 4.6 Fungsi routing yang sudah aktif ............................................... 40

Gambar 4.7 Konfigurasi iptables ................................................................. 41

Gambar 4.8 Tampilan pengaturan ip address pada terminal ....................... 41

Gambar 4.9 Pengaturan ip address .............................................................. 42

Gambar 4.10 Hasil konfigurasi ip address ..................................................... 42

Gambar 4.11 Pembuatan root password MySQL .......................................... 43

Gambar 4.12 Pembuatan databases Clipbucket ............................................. 44

Gambar 4.13 Edit file SELinux ...................................................................... 44

Gambar 4.14 Ekstrak file phpshield ............................................................... 46

Gambar 4.15 Tampilan halaman instalasi Clipbucket ................................... 48

Gambar 4.16 Halaman utama Clipbucket ...................................................... 48

Gambar 4.17 Halaman admin Clipbucket ...................................................... 49

Gambar 4.18 Konfigurasi MySQL pada database server ............................... 49

Gambar 4.19 Pengaturan database pada Clipbucket ...................................... 51

Gambar 4.20 Pengaturan iptables pada director............................................. 52

xii

Gambar 4.21 Pengaturan iptables pada director............................................. 52

Gambar 4.22 Iptables-save ............................................................................. 52

Gambar 4.23 Iptables-restore ......................................................................... 52

Gambar 4.24 Konfigurasi ipvsadm................................................................. 52

Gambar 4.25 Halaman utama Clipbucket ...................................................... 53

Gambar 4.26 Monitoring load balancing ....................................................... 53

Gambar 4.27 Statistik load balancing ............................................................ 53

Gambar 4.28 Halaman utama Clipbucket ...................................................... 54

Gambar 4.29 Ping pada real server pertama .................................................. 55

Gambar 4.30 Halaman setelah kembali di-reload .......................................... 55

Gambar 4.31 Dua real server pada saat koneksi terputus .............................. 56

Gambar 4.32 Halaman setelah di-reload kembali .......................................... 56

Gambar 4.33 SSH pada real server ................................................................ 57

Gambar 4.34 Remote database dari real server ke database server ............... 57

Gambar 4.35 Client mengakses ip database server ........................................ 58

Gambar 4.36 Grafik perbandingan throughput .............................................. 63

Gambar 4.37 Grafik perbandingan throughput .............................................. 64

Gambar 4.38 Grafik perbandingan packet loss .............................................. 65

Gambar 4.39 Grafik perbandingan packet loss .............................................. 66

Gambar 4.40 Grafik perbandingan delay ....................................................... 67

Gambar 4.41 Grafik perbandingan delay ....................................................... 68

Gambar 4.42 Grafik perbandingan jitter ........................................................ 69

Gambar 4.43 Grafik perbandingan jitter ........................................................ 70

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Kebutuhan perangkat keras ........................................................... 26

Tabel 3.2 Spesifikasi kebutuhan perangkat lunak ......................................... 28

Tabel 3.3 Contoh tabel pengujian throughput ............................................... 33

Tabel 3.4 Contoh tabel pengujian response time .......................................... 34

Tabel 3.5 Contoh tabel pengujian Quality of Service ................................... 34

Tabel 4.1 Hasil pengujian throughput ........................................................... 60

Tabel 4.2 Hasil pengujian response time ..................................................... 61

Tabel 4.3 Hasil pengukuran throughput dengan bandwidth 512 kbps ......... 62

Tabel 4.4 Hasil pengukuran throughput dengan bandwidth 1024 kbps ....... 63

Tabel 4.5 Hasil pengukuran packet loss dengan bandwidth 512 kbps ......... 65

Tabel 4.6 Hasil pengukuran packet loss dengan bandwidth 1024 kbps ....... 66

Tabel 4.7 Hasil pengukuran delay dengan bandwidth 512 kbps .................. 67

Tabel 4.8 Hasil pengukuran delay dengan bandwidth 1024 kbps ................ 68

Tabel 4.9 Hasil pengukuran jitter dengan bandwidth 512 kbps ................... 69

Tabel 4.10 Hasil pengukuran jitter dengan bandwidth 1024 kbps ................. 70

74

DAFTAR PUSTAKA

[1] Asyanto, Budi. 2011. Perancangan dan Pembuatan Load Balancing Pada

Clustering Web Server Menggunakan LVS (Studi Kasus : Web Server Lemigas).

Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah. Jakarta.

[2] Lestariningati, Susmini Indriani. 2011. Perancangan dan Implementasi

Video On Demand Pada Jaringan Lokal. Majalah Ilmiah UNIKOM vol. 9.

[3] Nasution, Abdul Haris. 2011. Komparasi Algoritma Penjadwalan Pada

Layanan Terdistribusi Load Balancing LVS via NAT. Institut Teknologi Sepuluh

Nopember. Surabaya.

[4] Yonathan, Brian. 2011. Analisis Kualitas Layanan (QOS) Audio-Video

Layanan Kelas Virtual di Jaringan Digital Learning Pedesaan. Institut Teknologi

Bandung. Bandung.

[5] Sihombing, Roland Oktavianus Lukas, & Zulfin, Muhammad. 2013.

Analisis Kinerja Trafik Web Browser dengan Wireshark Protocol Analyzer Pada

Sistem Client-Server. Universitas Sumatera Utara. Medan.

[6] Arifin, Yunus. 2012. Implementasi Quality Of Service dengan Metode

HTB (Hierarchical Token Bucket) pada PT. Komunika Lima Dua Belas.

Universitas Udayana. Bali.

[7] Ikhwan, Syariful. 2014. Analisa Delay Yang Terjadi Pada Penerapan

Demiliterized Zone (DMZ) Terhadap Server Universitas Andalas. Universitas

Andalas. Padang.

[8] Setup Your Own Youtube Like Website Using Clipbucket diakses melalui

http://www.unixmen.com/setup-your-own-youtube-clone-website-using-

clipbucket/ pada tanggal 15 November 2014.

75

[9] Pengaturan Bandwidth Internet dengan HTB Tools di Ubuntu diakses

melalui http://lutfi-blog.trunojoyo.ac.id/2009/10/pengaturan-bandwidth-internet-

dengan.html diakses pada 13 Januari 2015.