Analisis Performansi Database Ditinjau dari Aspek Optimasi Query dan Desain Model Data Relational pada DAS dan RAID
ANALISIS PERFORMANSI DATABASE DITINJAU DARI ASPEK OPTIMASI QUERY DAN DESAIN MODEL DATA RELASIONAL PADA DAS DAN RAID TESIS JUANDA HAKIM LUBIS 117038067 PROGRAM STUDI S2 TEKNIK INFORMATIKA FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013
ANALISIS PERFORMANSI DATABASE DITINJAU DARI ASPEK OPTIMASI QUERY DAN DESAIN MODEL DATA RELASIONAL PADA DAS DAN RAID TESIS Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh ijazah Magister Teknik Informatika JUANDA HAKIM LUBIS 117038067 PROGRAM STUDI S2 TEKNIK INFORMATIKA FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013
PERSETUJUAN
Judul : ANALISA PERFORMANSI BASIS DATA
DITINJAU DARI ASPEK OPTIMASI QUERY DAN DESAIN MODEL DATA RELASIONAL PADA DAS DAN RAID
Kategori : Tesis Nama : Juanda Hakim Lubis Nomor Induk Mahasiswa : 117038067 Program Studi : Magister (S2) Teknik Informatika Fakultas : ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Komisi Pembimbing : Pembimbing 2
Pembimbing 1
Dr. Zakarias Situmorang Prof. Dr. Herman Mawengkang
Diketahui/disetujui oleh Program Studi Magister (S2) Teknik Informatika Ketua,
Prof. Dr. H. Muhammad Zarlis
NIP . 19570711 198601 1 003
PERNYATAAN ORISINALITAS
ANALISIS PERFORMANSI DATABASE DITINJAU DARI ASPEK OPTIMASI QUERY DAN DESAIN MODEL DATA RELASIONAL PADA DAS DAN RAID TESISSaya mengakui bahwa tesis ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing telah disebutkan sumbernya.
Medan, 25 Oktober 2013
Juanda Hakim Lubis
NIM. 117038067
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan dibawah ini : Nama : Juanda Hakim Lubis NIM : 117038067 Program Studi : Magister (S2) Teknik Informatika Jenis Karya Ilmiah : Tesis
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-Exclusive Royalty Free Right) atas tesis saya yang berjudul :
ANALISIS PERFORMANSI DATABASE DITINJAU DARI ASPEK OPTIMASI QUERY DAN DESAIN MODELDATA RELASIONAL PADA DAS DAN RAID
Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non- Eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk database, merawat dan mempublikasikan tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan/atau sebagai pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan, 25 Oktober 2013
Juanda Hakim Lubis
NIM. 117038067 Telah diuji pada Tanggal : 25 Oktober 2013 PANITIA PENGUJI TESIS Ketua : Prof. Dr. Herman Mawengkang Anggota : 1. Dr. Zakarias Situmorang
2. Prof. Dr. Muhammad Zarlis
3. Prof. Dr. Tulus, Vor.Dipl.Math., M.Si
4. Dr. Erna Budhiarti Nababan, M.IT
RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI Nama Lengkap : Juanda Hakim Lubis, ST Tempat dan Tanggal lahir : Lhokseumawe, 10 April 1987 Alamat Rumah : Jl. Bhakti Indah V no.60 Telepon : 085311116436 E-mail : juandahakim@gmail.com Instansi Tempat Bekerja : Dinas Kependudukan dan Catatan Sipil Alamat Kantor : JL. KH. Zainul Arifin No.17A, Stabat
DATA PENDIDIKAN SD : SD 2 Tamansiswa TAMAT : 1999 SLTP : SLTP Yayasan Pendidikan Arun (YAPENA) TAMAT : 2002 SLTA : SMA Negeri 1 Medan TAMAT : 2005 S1 : Institut Teknologi Telkom TAMAT : 2010 S2 : Teknik Informatika USU TAMAT : 2013
KATA PENGANTAR
Tiada sanjungan dan pujian yang berhak diucapkan, selain hanya kepada Allah SWT, yang telah memberi kemampuan dan akal kepada hamba-Nya. Salawat dan salam kepada teladan kebaikan Rasulullah SAW.Alhamdulillah, akhirnya penulis dapat menyelesaikan Tesis ini dengan bimbingan, arahan kritik dan saran serta bantuan dari pembimbing, pembanding, segenap dosen, rekan-rekan mahasiswa Program Studi Magister (S2) Teknik Informatika Universitas Sumatera Utara. Tesis ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Fakultas Komputer pada Program Studi Pascasarjana Magister Teknik Informatika pada Fakultas Ilmu Komputer – Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara.Dengan judul tesis “Analisis Performansi Database Ditinjau dari Aspek Optimasi Query dan Desain Model Data Relational pada DAS dan RAID”. Pada proses penulisan sampai dengan selesainya penulisan tesis ini, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Ayahanda dan Ibunda, terima kasih untuk semua curahan cinta dan kasih sayangnya, perhatian dorongan dan do’a yang tidak henti-hentinya. Semoga selalu dalam lindungan Allah SWT.
2. Keluarga besar: kak irma, kak efa, dan kak sari yang telah memberikan nasehat, motivasi dan doa untuk adiknya tercinta.
3. Prof. Dr. Muhammad Zarlis selaku Dekan Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi sekaligus Ketua Program Studi Magister (S2) Teknik Informatika, dan M. Andri Budiman, ST, M.Comp.Sc, M.EM selaku sekretaris Program Studi Magister (S2) Teknik Informatika.
4. Prof. Dr. Herman Mawengkang dan Dr. Zakarias Situmorang selaku pembimbing yang telah membimbing penulis dengan penuh kesabaran hingga selesainya tesis ini dengan baik.
5. Prof. Dr. Muhammad Zarlis, Prof. Dr. Tulus, Vor.Dipl.Math., M.Si, Dr. Erna Budhiarti Nababan, M.IT selaku pembanding yang telah memberikan masukan dan arahan yang baik demi selesainya tesis ini.
6. Staf pegawai dan administrasi pada Program Studi Magister (S2) Teknik Informatika Program Pascasarjana Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan dan pelayanan terbaik kepada penulis selama mengikuti perkuliahan hingga saat ini.
7. Vicky Laily Qonita, untuk semangat, do’a, inspirasi, mimpi yang diberikan untuk penulis. Terima kasih atas segala bentuk dukungannya selama ini.
8. Rekan mahasiswa/i angkatan ke 4 tahun 2011 pada Program Studi Magister (S2) Teknik Informatika Program Pascasarjana Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara yang telah bersama-sama saling membantu selama mengikuti perkuliahan.
9. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, terima kasih atas bantuan yang telah diberikan kepada penulis selama ini Dengan segala kekurangan dan kerendahan hati, sekali lagi penulis mengucapkan terimakasih.Semoga kiranya Allah SWT membalas segala bantuan dan kebaikan yang telah diberikan.
Medan, 25 Oktober 2013 Penulis
Juanda Hakim Lubis
NIM. 117038067 ABSTRAK Jumlah data yang disimpan di piringan magnetik (disket, harddisk, dll) meningkat 100% pertahun, perdepartemen,perperusahaan sehingga diperlukan suatu upaya untuk menjaga kinerja sistem basis data agar tetap optimal.Desain basis data merupakan langkah awal yang dilakukan untuk membuat suatu sistem agar kinerja basis data agar tetap optimal.Akan tetapi proses desain belum cukup untuk meningkatkan kinerja basis data. Salah satu cara adalah dengan meningkatkan kecepatan transaksi data yaitu dengan meningkatkan kecepatan pemrosesan query dan menggunakan hardisk yang dapat diakses secara paralel. Pada penelitian ini akan dilakukan pengujian berbagai model basis data relasional dengan menggunakan berbagai jumlah data, kemudian akan dilakukan pengujian pada DAS (Direct-Attached Storage) dan RAID menggunakan berbagai query dengan outputan yang sama, sehingga akan dianalisa cost query menggunakan metode Cost Base Optimizer dan waktu pengaksesan disk.Sehingga hasil dari penelitian ini bertujuan memberikan masukan kepada administrator sistem basis data agar dapat mendesain model basis data relational dengan tepat, penggunaan teknologi hardisk dengan bijak, dan menggunakan query yang benar dalam pengambilan data dengan tujuan agar kinerja basis data tetap optimal. Hasil dari pengujian ini adalah 1) desain model basis dataakan dapat berkerja lebih optimal dengan cara melakukan pemisahan entity yang berasal dari penggunaan spesialisasi, 2) RAID 0 memiliki performansi paling baikdibandingkan DAS dan RAID-1 dikarenakan saat komputer mengakses sebuah block data di satu harddiskkomputer juga dapat mengakses block data di harddisk yang lainnya, 3) jumlah record, ukuran atribut, jenis atau bentuk query, penggunaan kolom unique key atau primary key, penggunaan order by, urutan indeks, penggunaan fungsi SQLdapat mempengaruhi cost suatu query dalam performansi query.
Kata Kunci : Query, RAID, DAS, Cost BaseOptimizer
DATABASE PERFORMANCE ANALYSIS REVIEWED FROM QUERY OPTIMIZATION AND RELATIONAL DATA MODEL DESIGN ASPECT ON DAS AND RAID ABSTRACT The amount of data that is stored in magnetic disk (floppy disk, harddisk, etc) increases 100% each year for each department for each company so an effort to maintain a database system to be optimal is needed. Designing a database is the initial step when creating a system with an optimal database performance. However, just designing the database is not enough to increase the performance of the database.One of the ways is to increase the speed of data transaction by increaseing the speed of query processing and using harddisks that can be accessed parallely. In this reaseach, the testing of different relationship database model will be done by using multiple amount of data then DAS and RAID will be tested by using multiple query with the same amount of output. The cost query then is going to be analyzed by using Cost Base Optimizer method and the disk access time. The result of this research is to give input to database system administrator to design relationship database model appropriately, to use the harddisk technology wisely, and to use the right query on retrieving records resulting the database performance optimum. The results of this testing are 1) database design model will be optimum by doing entity separation from specialize usage, 2) RAID 0 have much better performance compared to DAS and RAID-1 because when computer accessed a data block from a harddisk, the computer also can access another data block from another harddisk, 3) the amount of record, the size of attribute, the type of query, the usage of unique key or primary key column, the usage of order by, the sequence of index, the usage of SQL function can affect the cost of query in query performance.
Keywords :Query, RAID, DAS, Cost BaseOptimizer
DAFTAR ISI
PENGESAHAN 1i
PERNYATAAN ORISINALITAS iii
PERSETUJUAN PUBLIKASI iv
PANITIA PENGUJI v
RIWAYAT HIDUP vi
KATA PENGANTAR vii
ABSTRAK ix
ABSTRACT x
DAFTAR ISI xi
DAFTAR TABEL xiii
DAFTAR GAMBAR xiv
BAB 1 PENDAHULUAN
1
1.1 Latar Belakang
1
1.2 Perumusan Masalah
3
1.3 Batasan Masalah
4
1.4 Tujuan Penelitian
4
1.5 Manfaat Penelitian
5 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
6
2.1 Model Data
6
2.1.1 Basis Data Relasional
6
2.2 Entity Relationship Model
6
2.2.1 Entitas dan Himpunan Entitas
7
2.2.2 Atribut
8
2.2.3 Relasi
8
2.2.4 Diagram ER
11
2.3 Konversi ER ke Tabel
12
2.3.1 Himpunan Entitas Lemah
12
2.3.2 Spesialisasi
13
2.4 Normalisasi
14
2.5 Optimasi Query
14
2.5.1 Konsep Dasar Optimasi Query
14
2.5.2 Metode Akses
17
2.5.3 Perhitungan Cost Operasi Query
17
2.5.4 Pemrosesan Querypada Oracle 10g
19
2.5.5 Explain Plan
19
2.6 RAID
20
2.6.1 Konsep RAID
20
2.6.2 Standar Level
22 BAB 3 METODE PENELITIAN
27
3.1 Pendahuluan
27
3.2 Rancangan Penelitian
29
3.3 Perangkat Keras dan Perangkat LunakPengujian Sistem
39 BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN PENELITIAN
40
4.1 Hasil Penelitian
40
4.1.1 Hasil Penelitian Response Time
40
4.1.2 Hasil Penelitian Cost Query
48
4.2 Analisis Hasil Penelitian
50
4.2.1 Analisis Hasil Penelitian Response Time
50
4.2.2 Analisis Hasil Penelitian Cost Query Pada
55 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN
59
5.1 Kesimpulan
59
5.2 Saran
60 DAFTAR PUSTAKA
61 LAMPIRAN 1
62 LAMPIRAN 2
65 LAMPIRAN 3
75
DAFTAR TABEL
TABEL 3.1. Jumlah Record pada ER Model 130 TABEL 3.2. Jumlah Record pada ER Model 2
30 TABEL 3.3. Jumlah Record pada ER Model 3
33 TABEL 4.1. Perbandingan Response Time pada Simple Query
41 TABEL 4.2. Perbandingan Response Time pada Aggregate Query
42 TABEL 4.3. Perbandingan Response Time pada Inner Join Query
43 TABEL 4.4. Perbandingan Response Time pada Outer Join Query
44 TABEL 4.5. Perbandingan Response Time pada Subquery
45 TABEL 4.6. Perbandingan Response Time pada Correlated Query
46 TABEL 4.7. Perbandingan Response Time pada Kompleks Query
47 TABEL 4.13.Perbandingan Cost Query
48
DAFTAR GAMBAR
24 GAMBAR 2.16. RAID 3
46 GAMBAR 4.7. Grafik Perbandingan response time pada kompleks query
45 GAMBAR 4.6. Grafik Perbandingan response time pada correlated query
44 GAMBAR 4.5. Grafik Perbandingan response time pada subquery
43 GAMBAR 4.4. Grafik Perbandingan response time pada outer join query
42 GAMBAR 4.3. Grafik Perbandingan response time pada inner join query
41 GAMBAR 4.2. Grafik Perbandingan response time pada aggregate query
32 GAMBAR 4.1. Grafik Perbandingan response time pada simple query
31 GAMBAR 3.4. ER Model 3
29 GAMBAR 3.3. ER Model 2
28 GAMBAR 3.2. ER Model 1
26 GAMBAR 3.1. Skenario Pengujian
25 GAMBAR 2.18. RAID 5
25 GAMBAR 2.17. RAID 4
23 GAMBAR 2.15. RAID 2
GAMBAR 2.1. Himpunan Entitas Mahasiswa23 GAMBAR 2.14. RAID 1
15 GAMBAR 2.13. RAID 0
13 GAMBAR 2.12. Tahapan Pemrosesan Query
12 GAMBAR 2.11. Contoh Spesialisasi
11 GAMBAR 2.10. Contoh Himpunan Entitas Lemah
11 GAMBAR 2.9. Contoh Diagram ER
10 GAMBAR 2.8. Relasi dengan Kardinalitas Banyak ke Banyak
10 GAMBAR 2.7. Relasi dengan Kardinalitas Banyak ke 1
9 GAMBAR 2.6. Relasi dengan Kardinalitas 1 ke Banyak
9 GAMBAR 2.5. Relasi dengan Kardinalitas 1 ke 1
8 GAMBAR 2.4. Relasi digambarkan dengan belah ketupat
8 GAMBAR 2.3. Gambaran Himpunan Entitas di Tabel
7 GAMBAR 2.2. Contoh Himpunan Entitas
47