Model Antrian Dalam Analisis Kinerja Sistem Virtual Machine
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Virtual Machine
Pengertian virtual machine yang telah disebutkan pada BAB I adalah merupakan sebuah
mesin yang mempunyai dasar logika yang menggunakan pendekatan lapisan-lapisan (layers)
dari sistem komputer. Menurut Fiuczynski (2009) “Virtual machine adalah sebuah perangkat
lunak yang mengimplementasikan sistem komputer dan menjalankan beberapa intruksi fisik
mesin”.
Konsep dasar dari virtual machine ini tidak jauh berbeda dengan pendekatan berlapis,
hanya saja konsep ini memberikan sedikit tambahan berupa antarmuka yang menghubungkan
perangkat keras dengan kernel untuk tiap-tiap proses, gambar 2.1 menunjukkan konsep
tersebut. Virtual machine menyediakan antarmuka yang identik untuk perangkat keras yang
ada. Sistem operasi dapat membuat untuk beberapa proses, masing-masing mengeksekusi
processor masing-masing untuk memori masing-masing.
6
Gambar 2.1 Struktur Virtual Machine
Teknologi virtual machine memiliki banyak kegunaan seperti memungkinkan konsolidasi
perangkat keras, memudahkan recovery sistem, dan menjalankan perangkat lunak terdahulu.
Salah satu penerapan penting dari teknologi virtual machine adalah integrasi lintas platform,
beberapa penerapan adalah sebagai berikut :
1. Konsolidasi server.
Jika beberapa server menjalankan aplikasi yang hanya menggunakan beberapa sumber
daya virtual machine dapat digunakan untuk menggabungkan aplikasi tersebut
sehingga berjalan pada satu server, walaupun aplikasi tersebut memerlukan sistem
operasi yang berbeda-beda.
2. Otomasi dan Konsolidasi Lingkungan Pengembangan Dan Testing.
Setiap virtual machine berperan sebagai lingkungan yang berbeda, ini memudahkan
pengembangan sehingga tidak perlu menyediakan lingkungan secara fisik.
7
3. Menjalankan Perangkat Punak Terdahulu.
Sistem operasi dan perangkat lunak terdahulu dapat dijalankan pada sistem yang lebih
baru.
4. Memudahkan Recovery Sistem.
Solusi virtualisasi dapat dipakai untuk rencana recovery sistem yang memerlukan
probabilitas dan fleksibilitas antar platform.
5. Demonstrasi Perangkat Lunak.
Dengan teknologi virtual machine, sistem operasi yang bersih dan konfigurasinya
dapat disediakan secara cepat.
2.1.1 Kelebihan Virtual Machine (VM)
Teknologi virtual machine memiliki beberapa kelebihan, antara lain:
1. Keamanan
Virtual machine memiliki perlingdungan yang lengkap berbagi sumber daya yaitu
meniadakan pembagian sumber daya secara langsung, sehingga tidak ada masalah
proteksi dalam virtual machine. Sistem virtual machine adalah teknik yang sempurna
untuk penelitian dan pengembangan sistem operasi. Dengan virtual machine, jika
terdapat suatu perubahan pada satu bagian dari mesin, maka dijamin tidak akan
mengubah komponen lainnya.
2. Memungkinkan Untuk Mendefinikan Suatu Jaringan dari Virtual Machine
Setiap pengiriman informasi melalui jaringan komunikasi virtual machine, satu
jaringan dapat dimodelkan setelah komunikasi fisik jaringan diimplementasikan pada
perangkat lunak.
8
2.1.2 Kekurangan Virtual Machine (VM)
Beberapa kekurangan utama dari konsep virtual machine, diantaranya adalah:
1. Sistem Penyimpanan
Sebagai contoh kesulitan dalam sistem penyimpanan adalah sebagai berikut, satu
mesin yang memiliki 3 disk drive untuk mendukung 7 virtual machine. Keadaan ini
jelas tidak memungkinkan untuk dapat mengalokasikan setiap disk drive untuk tiap
virtual machine, karena perangkat lunak untuk virtual machine sendiri akan
membutuhkan ruang disk secara substansial untuk menyediakan memori virtual dan
spooling.
2. Pengimplementasian Sulit.
Meski konsep virtual machine cukup baik, namun virtual machine sulit
diimplementasikan.
2.2 Jenis–Jenis Virtual Machine
Adapun jenis-jenis dari virtual machine adalah sebagai berikut :
2.2.1 Sistem Virtual Machine
Sistem virtual machine memungkinkan pembagian sumber daya perangkat keras yang
ada ke dalam virtual machine yang berbeda, masing-masing menjalankan sistem operasinya
sendiri. Lapisan perangkat lunak yang menyediakan virtualisasi disebut virtual machine
monitor atau hypervisor. Sebuah hypervisor bisa berjalan pada perangkat keras (native virtual
machine) atau di atas sebuah sistem operasi (hosted virtual machine).
Keunggulan utama dan virtual machine sistem adalah:
9
1. Berbagai lingkungan sistem operasi dapat berjalan pada komputer yang sama, dalam
isolasi antara lingkungan yang kuat.
2. Virtual machine dapat menyediakan instruction set architecture (ISA) yang berbeda
dengan yang ada pada perangkat keras.
Sistem operasi guest (berjalan diatas virtual machine) tidak harus merupakan sistem
operasi yang sama. Penggunaan virtual machine untuk mendukung berbagai sistem operasi
yang berbeda menjadi populer pada embedded system, dimana sistem operasi real time
digunakan bersamaan dengan sistem operasi high level seperti Linux atau Windows.
Kegunaan lainnya adalah untuk men-sandbox (mengisolasi perubahan kode-kode yang
masih belum terpercaya) dari OS yang belum bisa dipercaya, karena masih dalam tahap
pengembangan. Virtual machine memiliki manfaat lain pada pengembangan sistem operasi
seperti akses debugging yang lebih baik dan reboot yang lebih cepat.
2.2.2 Proses Virtual Machine
Proses suatu virtual machine, kadang disebut application virtual machine, berjalan
sebagai aplikasi normal di dalam sebuah sistem operasi dan mendukung satu proses. Proses
virtual machine diciptakan saat proses tersebut dimulai dan dihancurkan (destroyed) ketika
prosesnya exit. Tujuannya adalah menyediakan environment pemrograman yang platformindependent yang mengabstraksi detail perangkat lunak atau sistem operasi, dan mengizinkan
suatu program tereksekusi dengan cara yang sama pada platform manapun.
2.2.3 Virtualisasi Penuh
Virtualisasi penuh dalam ilmu komputer ialah teknik virtualisasi yang digunakan untuk
implementasi pada berbagai macam lingkungan virtual machine, dimana pada virtualisasi
penuh menyediakan simulasi lengkap dari perangkat keras. Simulasi lengkap ini
10
menyebabkan semua perangkat lunak yang bisa dieksekusi langsung pada perangkat keras
dieksekusi juga pada virtual machine, termasuk semua sistem operasi.
2.2.4 Virtualisasi Paruh
Virtualisasi paruh dalam ilmu komputer ialah teknik virtualisasi yang digunakan untuk
pengimplementasian pada berbagai macam lingkungan virtual machine, yang mana pada
virtualisasi paruh ini lingkungan virtual machine hanya menyediakan simulasi perangkat
keras secara sebagian saja. Tidak semua fitur perangkat keras disimulasikan sehingga tidak
semua perangkat lunak dapat berjalan tanpa di modifikasi terlebih dahulu.
2.2.5 Virtualisasi Asli
Virtualisasi asli adalah teknik virtual machine ini digunakan untuk mensimulasikan suatu
environment perangkat keras lengkap supaya sistem operasi yang tidak dimodifikasi dapat
dijalankan untuk tipe CPU yang sama terisolasi lengkap di dalam wadah virtual machine.
Native virtualization memanfaatkan kemampuan bantuan perangkat keras yang tersedia di
dalam prosesor-prosesor termutakhir dari Intel (Intel VT) dan Advanced Micro Devices
(AMD-V) untuk menyediakan kinerja yang mendekati sistem aslinya.
2.3 VMware Workstation Versi 9.
VMware Workstation merupakan software yang digunakan untuk membuat virtual
machine, dan software ini juga bisa membangun bentuk jaringan yaitu LAN (Lokal Are
Network) yang tidak membutuhkan perangkat yang banyak. VMware ini
adalah solusi
virtualisasi untuk linux hardware x86 yang extensi virtualisasi (Intel VT atau AMD-V).
11
Menggunakan VMware Workstation, dapat menjalankan beberapa sistem operasi secara
bersamaan. Setiap virtual machine akan memiliki virtual hardware tersendiri (kartu jaringan,
disk, kartu grafis, dll).
2.4 Model Antrian
Antrian adalah suatu keadaan job untuk dilakukan proses pelayanan. Sifat fundamental
masalah antrian mencakup suatu
keseimbangan antara waktu
pelayanan, terdapat pada grafik di bawah ini:
Gambar 2.2 Masalah Antrian
2.4.1 Komponen Dasar Dalam Sistem Antrian
Komponen yang mempengaruhi sistem antrian :
1. Input
12
menunggu dan waktu
Distribusi jumlah kedatangan per satuan waktu, jumlah antrian yang dimungkinkan,
maksimal panjang antrian, maksimal jumlah job.
2. Proses Layanan
Distribusi waktu pelayanan pelanggan, jumlah server, konstruksi (paralel/seri).
3. Disiplin Antrian
FIFO, LIFO, random, seleksi prioritas
Komponen dasar model antrian sistem komputer :
1. Server secara umum digunakan sebagai model resource yang diminta oleh suatu job
tertentu.
2. Job sudah berada dalam model antrian sejak awal.
3. Setiap server dapat melayani terbatas pada maksimum jumlah job yang dapat
dilayaninya dalam waktu yang bersamaan. Ini sering disebut jumlah channel server.
Job yang mendapatkan server sedang sibuk akan menunggu dalam antrian sampai
giliranya tiba. Setiap server memiliki paling tidak satu antrian, istilah pusat layanan
sering digunakan untuk mengidentifikasikan server dan antriannya. Dalam beberapa
kasus, pusat layanan terdiri dari beberapa server. Job secara umum permintaan dari
server untuk sejumlah waktu tertentu (service time) dan bergabung dalam pusat
layanan secara instan yang disebut waktu kedatangan job dalam pusat layanan
tersebut.
13
Gambar 2.3 Komponen dasar Antrian
Keterangan gambar 2.3 adalah :
a. 1 adalah populasi job
b. 2 adalah waktu kedatangan
c. 3 adalah waktu menunggu
d. 4 adalah disiplin pelayanan
e. 5 adalah distribusi waktu pelanayan
f. 6 adalah jumlah server
Model antrian didefinisikan oleh :
1.
Sumber
2.
Pusat layanan (service center)
3.
Interkoneksi.
Menetapkan path tertentu tempat suatu job diizinkan melewatinya dari pusat layanan
ke pusat layanan lain.
Karakteristik sumber :
14
1.
Tipenya adalah terbatas atau tidak terbatas. Jika sumber terbatas, maksimum jumlah
job yang dibuat oleh source dalam suatu model mengandung batas atas tertentu.
2.
Distribusi interval masing-masing job yang berturut-turut (waktu interarrival).
3.
Permintaan setiap job untuk dilayani oleh setiap pusat layanan terdapat dalam model,
jika setiap tipe permintaan didistribusi secara bersamaan untuk semua job perlu
dipertimbangkan permintaan itu menjadi salah satu karakteristik hubungan antara
pusat layanan.
Karakteristik Pusat Layanan :
1.
Jumlah dan kapasitas dalam antrian, kapasitas antrian adalah jumlah maksimum job
yang dapat ditampung.
2.
Jumlah server dan jumlah channel pada setiap server tersebut.
3.
Kecepatan server, jika permintaan suatu job d diberikan dalam unit layanan, dan v
adalah kecepatan server dalam memberikan layanan per waktu unit, maka waktu
layanan ts = d/v. Mean rate layanan server pada periode waktu yang telah lewat
didefinisikan sebagai 1/mean ts, dimana mean (ts) adalah mean waktu layanan yang
telah lewat (terdapat dalam pemrosesan job per unit waktu, ketika kecepatan server
ditetapkan dan permintaan layanan didistribusikan untuk semua job atau ke setiap
kelas job tertentu), dapat mempertimbangkan distribusi waktu layanan sebagai salah
satu karakteristik server.
4.
Tertib layanan yang akan terlihat dalam kondisi server mengakhiri layanan suatu job,
bagaimana job selanjutnya yang akan dilayani dipilih dari antrian di pusat layanan dan
bagaimana untuk job yang tidak lengkap misalnya.
Karakteristik elemen dalam menganalisa sistem antrian :
1.
Proses kedatangan (Arrival Process). Jika waktu kedatangan job t1, t2, ... tj, variabel
random tauj = tj - t j-1 dinyatakan sebagai waktu interarrival. Ini secara umum
15
diasumsikan sebagai waktu interval dari urutan yang tidak tergantung dan terdistribusi
secara identik (IID) oleh variabel random.
2.
Distribusi waktu layanan (Service Time Distribution). Waktu layanan adalah waktu
yang dipakai pada server. Ini juga mengasumsikan suatu variabel random IID.
Distribusi yang banyak digunakan adalah eksponensial, Erlang, hipereksponensial dan
distribusi umum yang dapat diaplikasikan untuk semua layanan distribusi waktu.
3.
Jumlah Server, adalah jumlah server yang melayani sistem antrian. Ini diasumsikan
identik ketika server itu menjadi bagian dari suatu sistem antrian. Jika server tersebut
tidak identik, biasanya dikelompokkan berdasarkan kesamaannya masing-masing.
Dalam kasus ini berarti setiap kelompok merupakan sistem antrian tersendiri.
4.
Kapasitas Sistem. Menyatakan jumlah maksimum job yang dapat berada dalam
antrian, atau menunjukkan area yang tersedia dalam jaringan dan tentu akan
menghindari waktu tunggu yang lama. Dalam sebagian besar sistem, nilai ini terbatas.
Namun jika nilainya sangat besar, maka dapat diasumsikan sebagai nilai yang tidak
terbatas.
5.
Besar Populasi adalah total jumlah job yang dapat datang ke server. Pada kebanyakan
sistem nyata, nilai besar populasi ini terbatas, agar lebih mudah dianalisa,
dibandingkan nilai yang tidak terbatas .
6.
Disiplin antrian. Parameter ini menjelaskan bagaimana perlakuan terhadap pemesanan
job yang dilayani tersebut.
2.4.2 Proses Markov
Rantai Markov, merupakan state diskrit proses Markov, adalah proses stochastic X(t)
dengan state S0, S1, ... pada waktu probabilitas, tk+1 pada state Si hanya tergantung pada
waktu state tk untuk setiap rangkaian waktu instan t1, t2, ... , tk+1 di mana t1 < t2 < ... < tk+1,
16
Proses dalam state Shi pada waktu t1 jika X(t1) = hi, hi menjadi integer, seperti gambar di
bawah ini :
Gambar 2.4 State Proses Markov
2.4.3 Notasi Kendall
Notasi Kendall ini digunakan untuk menspesifikasikan model antrian menurut Jain
(2008), notasinya adalah
R
A/S/m/B/K/SD, dimana A adalah waktu distribusi, S adalah
distribusi waktu layanan, m adalah jumlah server, B adalah jumlah buffer (kapasitas sistem),
K adalah besar populasi, SD adalah tertib layanan (service disciplin), A dan S biasanya
dinyatakan dalam satu simbol huruf tertentu:
a. M adalah eksponensial. Untuk properti memoryless, jika waktu interval terdistribusi
secara eksponensial dengan mean 1/L, waktu yang diharapkan kedataangan
17
selanjutnya selalu 1/L dan tidak dianggap kedatangan terakhir. Disebut distribusi
memorylees.
b. Ek adalah Erlang dengan parameter k
c. Hk adalah Hiper-eksponensial dengan parameter k
d. D adalah deterministik. Distribusi ini menyatakan waktu konstan, tidak ada variasi
waktu.
e. G adalah hal yang umum (general). Distribusi yang tidak dikhususkan dan hasilnya
tetap valid untuk semua jenis distribusi.
Jika tidak dikhususkan, antrian diasumsikan memiliki kapasitas buffer dan jumlah
populasi yang tidak terbatas, dan tertib layanan FCFS (First Come First Served).
18
Gambar 2.5 Variabel yang digunakan dalam Menganalisa Antrian
Keterangan gambar 2.5 adalah :
a. t adalah waktu datang
b. λ adalah waktu tunggu
c. s adalah waktu pelayanan
d. µ adalah akhir pelayanan
e. n adalah jumlah job
f. nq adalah jumlah job sedang menunggu
g.
ns adalah jumlah job yang menerima layanan
h. r adalah waktu dalam sistem
i. w adalah waktu menunggu
j. m adalah jumlah server
Semua variabel di atas kecuali λ dan µ adalah variabel acak (random), sebagai besar model
semua variabel akan mengalami beberapa kondisi sebagai berikut :
2.4.4 Kondisi Stabil
Untuk mendapatkan kondisi ini, mean rate kedatangan harus lebih rendah dengan mean rate
pelayanan :
� < �µ
Sistem akan tidak stabil, jika job bertambah secara kontinyu dan menjadi kondisi tak hingga.
Kondisi ini tidak dapat diterapkan pada populasi yang terbatas dan untuk buffer yang
terbatas. Dalam populasi sistem yang terbatas, panjang antrian juga terbatas, dengan
19
demikian sistem tidak mungkin menjadi stabil. Dan jika sistem buffer yang terbatas selalu
stabil sejak kedatangan selesai, ketika jumlah job dalam sistem melebihi jumlah buffer,
contoh suatu kapasitas sistem.
2.4.4.1 Jumlah Dalam Sistem vs Jumlah Dalam Antrian
Jumlah job dalam sistem :
������� = ������ + ��������
Jika rate layanan pada setiap server tidak tergantung pada jumlah antrian, dan mendapatkan :
dan
2.4.4.2 Jumlah vs Waktu
��� (������, �������) = 0
���[�] = ���[������] + ���[�������]
Jika job tidak hilang akibat kekurangan tempat di buffer, mean jumlah job dalam sistem
berhubungan dengan mean waktu respon pada persamaan :
������� = ��������
Bernilai sama dengan :
������� = �������
20
Pernyataan ini dikenal dengan hukum Little. Dalam buffer sistem yang terbatas, hukum ini
dapat digunakan untuk mendapatkan rate kedatangan yang efektif, suatu rate dari job yang
secara aktual masuk ke dalam sistem dan menerima layanan sistem.
2.4.4.3 Waktu Dalam Sistem vs Waktu Dalam Antrian
Waktu yang dikeluarkan job dalam antrian sama dengan penjumlahan waktu menunggu
dalam antrian dan waktu menerima layanan sistem.
������� = ������ + ��������
Jika rate layanan tidak tergantung pada jumlah job dalam antrian, maka :
��� (��������, ������) = 0
dan
Menurut hukum Little :
���[�] = ���[������] + ���[��������]
λ=�=
�
�
atau
2.4.5 Antrian Pada Jaringan (Network of queue)
�=��
Dengan mempertimbangkan model jaringan yang ditandai oleh label 1,2,.. N. Akan
diasumsikan aturan rute yang ditempuh secara random, ketika meninggalkan suatu node, job
node selanjutnya akan datang, atau memilih meninggalkan jaringan dengan pemilihan cara
secara acak. Job meninggalkan node i menuju ke node j dengan probabilitas qij, dan
meninggalkan jaringan dengan probabilitas qj0. Tentu probabilitas pemilihan rute haruslah
didapat dari penjumlahan pada :
21
�
� �µ = 1
�=1
�� = 1,2, … . �)
Probabilitas transisi internal dikumpulkan secara bersamaan dalam matrik rute
� = {�µ; 1 ≤ �� ≤ �}
Asumsi kedua, node ke- i (i = 1, 2, ... N) mengandung ri yang identik dengan server yang
berkerja secara paralel, di mana waktu layanan tidak tergantung pada penyebaran variabel
acak dengan mean waktu layanan Si; Setiap waktu job dimasukkan kembali, permintaan
layanan dipilih kembali dengan suatu mekanisme pengambilan sampel secara acak.
Banyaknya rate kedatangan ke dalam node dinyatakan dalam λi. Semua model diasumsikan
konstan, ini adalah waktu invariant.
Terdapat 2 Tipe jaringan, yaitu :
1. Jaringan terbuka (Open Network), dalam model ini job masuk ke jaringan dari
kelompok tak hingga di luar sistem tersebut. Misalnya γi >0 untuk node ke-i, dan
setiap job yang pada saat itu keluar, misalnya dari setiap node menjalani satu rute di
jaringan menuju j dimana qj 0>0.
2. Jaringan Tertutup (Closed Network). Model ini memiliki nilai tetap K dari job yang
selalu bersikulasi dari suatu node ke node lainnya. Kemudian job lain tidak ada yang
masuk ke dalam jaringan dan tidak ada yang keluar. Dalam sistem ini γi=qi, 0=0
untuk semua i.
2.4.6 Jaringan Terbuka
22
Aliran input node i disusun pola aliran eksogen, kedatangan rate γi dan dalam ukuran
yang jelas bagi setiap aliran kedatangan dari node 1, 2,...n. Jika throughput node i adalah λi,
dan tidak akan ada peningkatan job ada setiap node, rumus untuk semua rate kedatangan pada
node i :
�
�� = γ� + � �����
�=1
� = 1,2, … … , �
Kemudian untuk setiap node dalam network yang stabil, persamaan ini dikenal dengan
persamaan trafik. Untuk menghubungkan mean rate kedatangan dan mean rate
keberangkatan :
�
�
�=1
�=1
� � γ� = � �����
= �
Dalam notasi matrik :
� = [�1, �2, … … ��]
γ = [ γ1, γ2, … . . γ�]
Jika jaringan terbuka, dan matrik I-Q merupakan invers, persamaan trafik memiliki solusi
yang unik, yang dapat ditulis dengan :
λ = γ(I − Q)
23
Kumpulan sistem antrian dari antrian jaringan (queueing network (QN)).
Jackson Queueing Network, dalam model ini dapat diasumsikan antrian didahulukan
pada setiap server. Output antrian akan diberikan pada antrian lainnya, setelah menerima
layanan tertentu. Model ini dapat menganalisis dengan menggunakan birth-death
multidimensional.
Gambar 2.6 Feedforward (tandem) Antrian jaringan
24
Gambar 2.7 Acyclic Jaringan
2.4.7 Teori Jackson
Jika persamaan dalam sistem menyeimbangkan aliran transaksi yang masuk dan
meninggalkan prosesor sebagai suatu hasil tertentu, jika hasil tersebut dalam keadaan yang
stabil, maka produk tersebut baik.
Gambar 2.8 Jaringan Tertutup
2.4.8 Jenis-jenis Bentuk Antrian
- Antrian tunggal, banyak server dalam paralel :
25
Gambar 2.9 Antrian tunggal, banyak server dalam paralel
- Antrian tunggal, server tunggal :
Gambar 2.10 Antrian tunggal, server tunggal
- Antrian tunggal, Satu server :
26
Gambar 2.11 Antrian tunggal, satu server
- Antrian banyak, server banyak dalam paralel :
Gambar 2.12 Banyak Antrian, Banyak Server dalam paralel
- Antrian banyak, server banyak dalam seri :
27
Gambar 2.13 Banyak Antrian, Banyak Server
2.4.9 Waktu Perhitungan
Dalam menganalisis kinerja waktu sistem, akan menghitung waktu untuk menyelesaikan
job, pelayanan dan antrian pada sistem tersebut.
waktu dalam sistem :
�������
������� =
�
(1)
Waktu yang dibutuhkan paket dalam antrian :
�������� = ������� − ��������
Nilai job dalam antrian dapat dihitung :
28
(2)
∞
�������� = � (� − �)��
(3)
�=�+1
Nilai job yang dilayani yang diharapkan :
�−1
∞
�−1
�−�
�������� = � ��� + � � ��
(4)
Kemudian jumlah job dalam sistem adalah :
������� = ������� + ��������
(5)
Total waktu sibuk (busy time) dari m server untuk melayani job tersebut :
mean waktu respon dapat dihitung :
����� =
��
�
������� =
waktu tunggu (waiting time) paket dalam antrian :
29
(6)
�������
�
(7)
������� =
�������
�
(8)
Waktu total yang dibutuhkan mengeluarkan paket dari dalam sistem :
������� = �������� +
1
�
(9)
2.5 Penelitian Terkait
Penjadawalan CPU dan I/O pada lingkungan suatu kinerja virtualisasi, terutama dalam
sistem
virtualisasi berdasarkan xen hypervisor. Informasi di bawah ini semua
mempertimbangkan setup xen dan memperkirakan CPU overhead yang disebabkan
virtualisasi I/O dengan menggunakan satu kumpulan berbasis HTTP. Dalam (Chadha. et al.
2007), penulisan overhead pada virtualisasi jaringan di xen menggunakan simulasi sistem
lengkap, dengan cara ini mampu memperkirakan dampak arsitektur hardware pada kinerja
virtualisasi tumpukan. Untuk meningkatkan pengontrolan pada virtualisasi I/O, berbagai
solusi yang diusulkan, ada beberapa penjadwalan CPU untuk mengisolasi virtual machine
dari kinerja perspektif. Dalam (Gupta. et al. 2006), penulis mengusulkan untuk menambah
xen hypervisor dengan seperangkat mekanisme untuk memperhitungkan dan mengontrol
waktu CPU yang dihabiskan pada virtual machine dalam melakukan I/O. Dalam (Ongaro. et
al. 2008) mengusulkan perluasan ke basis penjadwalan xen untuk memperbaiki cara yang
berbeda dengan aplikasi beban kerja I/O, memprioritaskan I/O yang terkait. Serta
30
memodifikasi arsitektur penjadwalan jaringan CPU untuk meningkatkan kinerja virtual I/O
pada 10 Gbps Ethernet.
Solusi yang sudah ada mendukung Qos, seperti open vswitch (Pfaff. et al. 2009), atau
VMWare vNetwork, cendrung terbatas pada domain jaringan dan menegakkan Qos dan
membentuk lalu lintas jaringan sesuai dengan kebijakan user-defaned. Beberapa alat yang
digunakan pada virtualisasi jaringan seperti VDE yang menggunakan kemampuan Linux
untuk mencapai hasil yang sama. Pekerjaan ini berbeda dari pendekatan yang terakhir akan
mencoba untuk memperhitungkan isolasi dan efek penjadwalan CPU pada kinerja I/O.
Pekerjaan CPU real-time mendukung jaminan ketepatan waktu yang sesuai untuk
aplikasi virtual secara bersamaan dijalankan pada virtual machine yang berbeda digunakan
pada CPU yang sama. Namun dalam karya-karya investigasi terbatas pada CPU-bound beban
kerja, sementara dalam tulisan ini perlu pertimbangan juga pengaruh terhadap I/O intensif
beban kerja (Cucinotta. at al. 2009).
31
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Virtual Machine
Pengertian virtual machine yang telah disebutkan pada BAB I adalah merupakan sebuah
mesin yang mempunyai dasar logika yang menggunakan pendekatan lapisan-lapisan (layers)
dari sistem komputer. Menurut Fiuczynski (2009) “Virtual machine adalah sebuah perangkat
lunak yang mengimplementasikan sistem komputer dan menjalankan beberapa intruksi fisik
mesin”.
Konsep dasar dari virtual machine ini tidak jauh berbeda dengan pendekatan berlapis,
hanya saja konsep ini memberikan sedikit tambahan berupa antarmuka yang menghubungkan
perangkat keras dengan kernel untuk tiap-tiap proses, gambar 2.1 menunjukkan konsep
tersebut. Virtual machine menyediakan antarmuka yang identik untuk perangkat keras yang
ada. Sistem operasi dapat membuat untuk beberapa proses, masing-masing mengeksekusi
processor masing-masing untuk memori masing-masing.
6
Gambar 2.1 Struktur Virtual Machine
Teknologi virtual machine memiliki banyak kegunaan seperti memungkinkan konsolidasi
perangkat keras, memudahkan recovery sistem, dan menjalankan perangkat lunak terdahulu.
Salah satu penerapan penting dari teknologi virtual machine adalah integrasi lintas platform,
beberapa penerapan adalah sebagai berikut :
1. Konsolidasi server.
Jika beberapa server menjalankan aplikasi yang hanya menggunakan beberapa sumber
daya virtual machine dapat digunakan untuk menggabungkan aplikasi tersebut
sehingga berjalan pada satu server, walaupun aplikasi tersebut memerlukan sistem
operasi yang berbeda-beda.
2. Otomasi dan Konsolidasi Lingkungan Pengembangan Dan Testing.
Setiap virtual machine berperan sebagai lingkungan yang berbeda, ini memudahkan
pengembangan sehingga tidak perlu menyediakan lingkungan secara fisik.
7
3. Menjalankan Perangkat Punak Terdahulu.
Sistem operasi dan perangkat lunak terdahulu dapat dijalankan pada sistem yang lebih
baru.
4. Memudahkan Recovery Sistem.
Solusi virtualisasi dapat dipakai untuk rencana recovery sistem yang memerlukan
probabilitas dan fleksibilitas antar platform.
5. Demonstrasi Perangkat Lunak.
Dengan teknologi virtual machine, sistem operasi yang bersih dan konfigurasinya
dapat disediakan secara cepat.
2.1.1 Kelebihan Virtual Machine (VM)
Teknologi virtual machine memiliki beberapa kelebihan, antara lain:
1. Keamanan
Virtual machine memiliki perlingdungan yang lengkap berbagi sumber daya yaitu
meniadakan pembagian sumber daya secara langsung, sehingga tidak ada masalah
proteksi dalam virtual machine. Sistem virtual machine adalah teknik yang sempurna
untuk penelitian dan pengembangan sistem operasi. Dengan virtual machine, jika
terdapat suatu perubahan pada satu bagian dari mesin, maka dijamin tidak akan
mengubah komponen lainnya.
2. Memungkinkan Untuk Mendefinikan Suatu Jaringan dari Virtual Machine
Setiap pengiriman informasi melalui jaringan komunikasi virtual machine, satu
jaringan dapat dimodelkan setelah komunikasi fisik jaringan diimplementasikan pada
perangkat lunak.
8
2.1.2 Kekurangan Virtual Machine (VM)
Beberapa kekurangan utama dari konsep virtual machine, diantaranya adalah:
1. Sistem Penyimpanan
Sebagai contoh kesulitan dalam sistem penyimpanan adalah sebagai berikut, satu
mesin yang memiliki 3 disk drive untuk mendukung 7 virtual machine. Keadaan ini
jelas tidak memungkinkan untuk dapat mengalokasikan setiap disk drive untuk tiap
virtual machine, karena perangkat lunak untuk virtual machine sendiri akan
membutuhkan ruang disk secara substansial untuk menyediakan memori virtual dan
spooling.
2. Pengimplementasian Sulit.
Meski konsep virtual machine cukup baik, namun virtual machine sulit
diimplementasikan.
2.2 Jenis–Jenis Virtual Machine
Adapun jenis-jenis dari virtual machine adalah sebagai berikut :
2.2.1 Sistem Virtual Machine
Sistem virtual machine memungkinkan pembagian sumber daya perangkat keras yang
ada ke dalam virtual machine yang berbeda, masing-masing menjalankan sistem operasinya
sendiri. Lapisan perangkat lunak yang menyediakan virtualisasi disebut virtual machine
monitor atau hypervisor. Sebuah hypervisor bisa berjalan pada perangkat keras (native virtual
machine) atau di atas sebuah sistem operasi (hosted virtual machine).
Keunggulan utama dan virtual machine sistem adalah:
9
1. Berbagai lingkungan sistem operasi dapat berjalan pada komputer yang sama, dalam
isolasi antara lingkungan yang kuat.
2. Virtual machine dapat menyediakan instruction set architecture (ISA) yang berbeda
dengan yang ada pada perangkat keras.
Sistem operasi guest (berjalan diatas virtual machine) tidak harus merupakan sistem
operasi yang sama. Penggunaan virtual machine untuk mendukung berbagai sistem operasi
yang berbeda menjadi populer pada embedded system, dimana sistem operasi real time
digunakan bersamaan dengan sistem operasi high level seperti Linux atau Windows.
Kegunaan lainnya adalah untuk men-sandbox (mengisolasi perubahan kode-kode yang
masih belum terpercaya) dari OS yang belum bisa dipercaya, karena masih dalam tahap
pengembangan. Virtual machine memiliki manfaat lain pada pengembangan sistem operasi
seperti akses debugging yang lebih baik dan reboot yang lebih cepat.
2.2.2 Proses Virtual Machine
Proses suatu virtual machine, kadang disebut application virtual machine, berjalan
sebagai aplikasi normal di dalam sebuah sistem operasi dan mendukung satu proses. Proses
virtual machine diciptakan saat proses tersebut dimulai dan dihancurkan (destroyed) ketika
prosesnya exit. Tujuannya adalah menyediakan environment pemrograman yang platformindependent yang mengabstraksi detail perangkat lunak atau sistem operasi, dan mengizinkan
suatu program tereksekusi dengan cara yang sama pada platform manapun.
2.2.3 Virtualisasi Penuh
Virtualisasi penuh dalam ilmu komputer ialah teknik virtualisasi yang digunakan untuk
implementasi pada berbagai macam lingkungan virtual machine, dimana pada virtualisasi
penuh menyediakan simulasi lengkap dari perangkat keras. Simulasi lengkap ini
10
menyebabkan semua perangkat lunak yang bisa dieksekusi langsung pada perangkat keras
dieksekusi juga pada virtual machine, termasuk semua sistem operasi.
2.2.4 Virtualisasi Paruh
Virtualisasi paruh dalam ilmu komputer ialah teknik virtualisasi yang digunakan untuk
pengimplementasian pada berbagai macam lingkungan virtual machine, yang mana pada
virtualisasi paruh ini lingkungan virtual machine hanya menyediakan simulasi perangkat
keras secara sebagian saja. Tidak semua fitur perangkat keras disimulasikan sehingga tidak
semua perangkat lunak dapat berjalan tanpa di modifikasi terlebih dahulu.
2.2.5 Virtualisasi Asli
Virtualisasi asli adalah teknik virtual machine ini digunakan untuk mensimulasikan suatu
environment perangkat keras lengkap supaya sistem operasi yang tidak dimodifikasi dapat
dijalankan untuk tipe CPU yang sama terisolasi lengkap di dalam wadah virtual machine.
Native virtualization memanfaatkan kemampuan bantuan perangkat keras yang tersedia di
dalam prosesor-prosesor termutakhir dari Intel (Intel VT) dan Advanced Micro Devices
(AMD-V) untuk menyediakan kinerja yang mendekati sistem aslinya.
2.3 VMware Workstation Versi 9.
VMware Workstation merupakan software yang digunakan untuk membuat virtual
machine, dan software ini juga bisa membangun bentuk jaringan yaitu LAN (Lokal Are
Network) yang tidak membutuhkan perangkat yang banyak. VMware ini
adalah solusi
virtualisasi untuk linux hardware x86 yang extensi virtualisasi (Intel VT atau AMD-V).
11
Menggunakan VMware Workstation, dapat menjalankan beberapa sistem operasi secara
bersamaan. Setiap virtual machine akan memiliki virtual hardware tersendiri (kartu jaringan,
disk, kartu grafis, dll).
2.4 Model Antrian
Antrian adalah suatu keadaan job untuk dilakukan proses pelayanan. Sifat fundamental
masalah antrian mencakup suatu
keseimbangan antara waktu
pelayanan, terdapat pada grafik di bawah ini:
Gambar 2.2 Masalah Antrian
2.4.1 Komponen Dasar Dalam Sistem Antrian
Komponen yang mempengaruhi sistem antrian :
1. Input
12
menunggu dan waktu
Distribusi jumlah kedatangan per satuan waktu, jumlah antrian yang dimungkinkan,
maksimal panjang antrian, maksimal jumlah job.
2. Proses Layanan
Distribusi waktu pelayanan pelanggan, jumlah server, konstruksi (paralel/seri).
3. Disiplin Antrian
FIFO, LIFO, random, seleksi prioritas
Komponen dasar model antrian sistem komputer :
1. Server secara umum digunakan sebagai model resource yang diminta oleh suatu job
tertentu.
2. Job sudah berada dalam model antrian sejak awal.
3. Setiap server dapat melayani terbatas pada maksimum jumlah job yang dapat
dilayaninya dalam waktu yang bersamaan. Ini sering disebut jumlah channel server.
Job yang mendapatkan server sedang sibuk akan menunggu dalam antrian sampai
giliranya tiba. Setiap server memiliki paling tidak satu antrian, istilah pusat layanan
sering digunakan untuk mengidentifikasikan server dan antriannya. Dalam beberapa
kasus, pusat layanan terdiri dari beberapa server. Job secara umum permintaan dari
server untuk sejumlah waktu tertentu (service time) dan bergabung dalam pusat
layanan secara instan yang disebut waktu kedatangan job dalam pusat layanan
tersebut.
13
Gambar 2.3 Komponen dasar Antrian
Keterangan gambar 2.3 adalah :
a. 1 adalah populasi job
b. 2 adalah waktu kedatangan
c. 3 adalah waktu menunggu
d. 4 adalah disiplin pelayanan
e. 5 adalah distribusi waktu pelanayan
f. 6 adalah jumlah server
Model antrian didefinisikan oleh :
1.
Sumber
2.
Pusat layanan (service center)
3.
Interkoneksi.
Menetapkan path tertentu tempat suatu job diizinkan melewatinya dari pusat layanan
ke pusat layanan lain.
Karakteristik sumber :
14
1.
Tipenya adalah terbatas atau tidak terbatas. Jika sumber terbatas, maksimum jumlah
job yang dibuat oleh source dalam suatu model mengandung batas atas tertentu.
2.
Distribusi interval masing-masing job yang berturut-turut (waktu interarrival).
3.
Permintaan setiap job untuk dilayani oleh setiap pusat layanan terdapat dalam model,
jika setiap tipe permintaan didistribusi secara bersamaan untuk semua job perlu
dipertimbangkan permintaan itu menjadi salah satu karakteristik hubungan antara
pusat layanan.
Karakteristik Pusat Layanan :
1.
Jumlah dan kapasitas dalam antrian, kapasitas antrian adalah jumlah maksimum job
yang dapat ditampung.
2.
Jumlah server dan jumlah channel pada setiap server tersebut.
3.
Kecepatan server, jika permintaan suatu job d diberikan dalam unit layanan, dan v
adalah kecepatan server dalam memberikan layanan per waktu unit, maka waktu
layanan ts = d/v. Mean rate layanan server pada periode waktu yang telah lewat
didefinisikan sebagai 1/mean ts, dimana mean (ts) adalah mean waktu layanan yang
telah lewat (terdapat dalam pemrosesan job per unit waktu, ketika kecepatan server
ditetapkan dan permintaan layanan didistribusikan untuk semua job atau ke setiap
kelas job tertentu), dapat mempertimbangkan distribusi waktu layanan sebagai salah
satu karakteristik server.
4.
Tertib layanan yang akan terlihat dalam kondisi server mengakhiri layanan suatu job,
bagaimana job selanjutnya yang akan dilayani dipilih dari antrian di pusat layanan dan
bagaimana untuk job yang tidak lengkap misalnya.
Karakteristik elemen dalam menganalisa sistem antrian :
1.
Proses kedatangan (Arrival Process). Jika waktu kedatangan job t1, t2, ... tj, variabel
random tauj = tj - t j-1 dinyatakan sebagai waktu interarrival. Ini secara umum
15
diasumsikan sebagai waktu interval dari urutan yang tidak tergantung dan terdistribusi
secara identik (IID) oleh variabel random.
2.
Distribusi waktu layanan (Service Time Distribution). Waktu layanan adalah waktu
yang dipakai pada server. Ini juga mengasumsikan suatu variabel random IID.
Distribusi yang banyak digunakan adalah eksponensial, Erlang, hipereksponensial dan
distribusi umum yang dapat diaplikasikan untuk semua layanan distribusi waktu.
3.
Jumlah Server, adalah jumlah server yang melayani sistem antrian. Ini diasumsikan
identik ketika server itu menjadi bagian dari suatu sistem antrian. Jika server tersebut
tidak identik, biasanya dikelompokkan berdasarkan kesamaannya masing-masing.
Dalam kasus ini berarti setiap kelompok merupakan sistem antrian tersendiri.
4.
Kapasitas Sistem. Menyatakan jumlah maksimum job yang dapat berada dalam
antrian, atau menunjukkan area yang tersedia dalam jaringan dan tentu akan
menghindari waktu tunggu yang lama. Dalam sebagian besar sistem, nilai ini terbatas.
Namun jika nilainya sangat besar, maka dapat diasumsikan sebagai nilai yang tidak
terbatas.
5.
Besar Populasi adalah total jumlah job yang dapat datang ke server. Pada kebanyakan
sistem nyata, nilai besar populasi ini terbatas, agar lebih mudah dianalisa,
dibandingkan nilai yang tidak terbatas .
6.
Disiplin antrian. Parameter ini menjelaskan bagaimana perlakuan terhadap pemesanan
job yang dilayani tersebut.
2.4.2 Proses Markov
Rantai Markov, merupakan state diskrit proses Markov, adalah proses stochastic X(t)
dengan state S0, S1, ... pada waktu probabilitas, tk+1 pada state Si hanya tergantung pada
waktu state tk untuk setiap rangkaian waktu instan t1, t2, ... , tk+1 di mana t1 < t2 < ... < tk+1,
16
Proses dalam state Shi pada waktu t1 jika X(t1) = hi, hi menjadi integer, seperti gambar di
bawah ini :
Gambar 2.4 State Proses Markov
2.4.3 Notasi Kendall
Notasi Kendall ini digunakan untuk menspesifikasikan model antrian menurut Jain
(2008), notasinya adalah
R
A/S/m/B/K/SD, dimana A adalah waktu distribusi, S adalah
distribusi waktu layanan, m adalah jumlah server, B adalah jumlah buffer (kapasitas sistem),
K adalah besar populasi, SD adalah tertib layanan (service disciplin), A dan S biasanya
dinyatakan dalam satu simbol huruf tertentu:
a. M adalah eksponensial. Untuk properti memoryless, jika waktu interval terdistribusi
secara eksponensial dengan mean 1/L, waktu yang diharapkan kedataangan
17
selanjutnya selalu 1/L dan tidak dianggap kedatangan terakhir. Disebut distribusi
memorylees.
b. Ek adalah Erlang dengan parameter k
c. Hk adalah Hiper-eksponensial dengan parameter k
d. D adalah deterministik. Distribusi ini menyatakan waktu konstan, tidak ada variasi
waktu.
e. G adalah hal yang umum (general). Distribusi yang tidak dikhususkan dan hasilnya
tetap valid untuk semua jenis distribusi.
Jika tidak dikhususkan, antrian diasumsikan memiliki kapasitas buffer dan jumlah
populasi yang tidak terbatas, dan tertib layanan FCFS (First Come First Served).
18
Gambar 2.5 Variabel yang digunakan dalam Menganalisa Antrian
Keterangan gambar 2.5 adalah :
a. t adalah waktu datang
b. λ adalah waktu tunggu
c. s adalah waktu pelayanan
d. µ adalah akhir pelayanan
e. n adalah jumlah job
f. nq adalah jumlah job sedang menunggu
g.
ns adalah jumlah job yang menerima layanan
h. r adalah waktu dalam sistem
i. w adalah waktu menunggu
j. m adalah jumlah server
Semua variabel di atas kecuali λ dan µ adalah variabel acak (random), sebagai besar model
semua variabel akan mengalami beberapa kondisi sebagai berikut :
2.4.4 Kondisi Stabil
Untuk mendapatkan kondisi ini, mean rate kedatangan harus lebih rendah dengan mean rate
pelayanan :
� < �µ
Sistem akan tidak stabil, jika job bertambah secara kontinyu dan menjadi kondisi tak hingga.
Kondisi ini tidak dapat diterapkan pada populasi yang terbatas dan untuk buffer yang
terbatas. Dalam populasi sistem yang terbatas, panjang antrian juga terbatas, dengan
19
demikian sistem tidak mungkin menjadi stabil. Dan jika sistem buffer yang terbatas selalu
stabil sejak kedatangan selesai, ketika jumlah job dalam sistem melebihi jumlah buffer,
contoh suatu kapasitas sistem.
2.4.4.1 Jumlah Dalam Sistem vs Jumlah Dalam Antrian
Jumlah job dalam sistem :
������� = ������ + ��������
Jika rate layanan pada setiap server tidak tergantung pada jumlah antrian, dan mendapatkan :
dan
2.4.4.2 Jumlah vs Waktu
��� (������, �������) = 0
���[�] = ���[������] + ���[�������]
Jika job tidak hilang akibat kekurangan tempat di buffer, mean jumlah job dalam sistem
berhubungan dengan mean waktu respon pada persamaan :
������� = ��������
Bernilai sama dengan :
������� = �������
20
Pernyataan ini dikenal dengan hukum Little. Dalam buffer sistem yang terbatas, hukum ini
dapat digunakan untuk mendapatkan rate kedatangan yang efektif, suatu rate dari job yang
secara aktual masuk ke dalam sistem dan menerima layanan sistem.
2.4.4.3 Waktu Dalam Sistem vs Waktu Dalam Antrian
Waktu yang dikeluarkan job dalam antrian sama dengan penjumlahan waktu menunggu
dalam antrian dan waktu menerima layanan sistem.
������� = ������ + ��������
Jika rate layanan tidak tergantung pada jumlah job dalam antrian, maka :
��� (��������, ������) = 0
dan
Menurut hukum Little :
���[�] = ���[������] + ���[��������]
λ=�=
�
�
atau
2.4.5 Antrian Pada Jaringan (Network of queue)
�=��
Dengan mempertimbangkan model jaringan yang ditandai oleh label 1,2,.. N. Akan
diasumsikan aturan rute yang ditempuh secara random, ketika meninggalkan suatu node, job
node selanjutnya akan datang, atau memilih meninggalkan jaringan dengan pemilihan cara
secara acak. Job meninggalkan node i menuju ke node j dengan probabilitas qij, dan
meninggalkan jaringan dengan probabilitas qj0. Tentu probabilitas pemilihan rute haruslah
didapat dari penjumlahan pada :
21
�
� �µ = 1
�=1
�� = 1,2, … . �)
Probabilitas transisi internal dikumpulkan secara bersamaan dalam matrik rute
� = {�µ; 1 ≤ �� ≤ �}
Asumsi kedua, node ke- i (i = 1, 2, ... N) mengandung ri yang identik dengan server yang
berkerja secara paralel, di mana waktu layanan tidak tergantung pada penyebaran variabel
acak dengan mean waktu layanan Si; Setiap waktu job dimasukkan kembali, permintaan
layanan dipilih kembali dengan suatu mekanisme pengambilan sampel secara acak.
Banyaknya rate kedatangan ke dalam node dinyatakan dalam λi. Semua model diasumsikan
konstan, ini adalah waktu invariant.
Terdapat 2 Tipe jaringan, yaitu :
1. Jaringan terbuka (Open Network), dalam model ini job masuk ke jaringan dari
kelompok tak hingga di luar sistem tersebut. Misalnya γi >0 untuk node ke-i, dan
setiap job yang pada saat itu keluar, misalnya dari setiap node menjalani satu rute di
jaringan menuju j dimana qj 0>0.
2. Jaringan Tertutup (Closed Network). Model ini memiliki nilai tetap K dari job yang
selalu bersikulasi dari suatu node ke node lainnya. Kemudian job lain tidak ada yang
masuk ke dalam jaringan dan tidak ada yang keluar. Dalam sistem ini γi=qi, 0=0
untuk semua i.
2.4.6 Jaringan Terbuka
22
Aliran input node i disusun pola aliran eksogen, kedatangan rate γi dan dalam ukuran
yang jelas bagi setiap aliran kedatangan dari node 1, 2,...n. Jika throughput node i adalah λi,
dan tidak akan ada peningkatan job ada setiap node, rumus untuk semua rate kedatangan pada
node i :
�
�� = γ� + � �����
�=1
� = 1,2, … … , �
Kemudian untuk setiap node dalam network yang stabil, persamaan ini dikenal dengan
persamaan trafik. Untuk menghubungkan mean rate kedatangan dan mean rate
keberangkatan :
�
�
�=1
�=1
� � γ� = � �����
= �
Dalam notasi matrik :
� = [�1, �2, … … ��]
γ = [ γ1, γ2, … . . γ�]
Jika jaringan terbuka, dan matrik I-Q merupakan invers, persamaan trafik memiliki solusi
yang unik, yang dapat ditulis dengan :
λ = γ(I − Q)
23
Kumpulan sistem antrian dari antrian jaringan (queueing network (QN)).
Jackson Queueing Network, dalam model ini dapat diasumsikan antrian didahulukan
pada setiap server. Output antrian akan diberikan pada antrian lainnya, setelah menerima
layanan tertentu. Model ini dapat menganalisis dengan menggunakan birth-death
multidimensional.
Gambar 2.6 Feedforward (tandem) Antrian jaringan
24
Gambar 2.7 Acyclic Jaringan
2.4.7 Teori Jackson
Jika persamaan dalam sistem menyeimbangkan aliran transaksi yang masuk dan
meninggalkan prosesor sebagai suatu hasil tertentu, jika hasil tersebut dalam keadaan yang
stabil, maka produk tersebut baik.
Gambar 2.8 Jaringan Tertutup
2.4.8 Jenis-jenis Bentuk Antrian
- Antrian tunggal, banyak server dalam paralel :
25
Gambar 2.9 Antrian tunggal, banyak server dalam paralel
- Antrian tunggal, server tunggal :
Gambar 2.10 Antrian tunggal, server tunggal
- Antrian tunggal, Satu server :
26
Gambar 2.11 Antrian tunggal, satu server
- Antrian banyak, server banyak dalam paralel :
Gambar 2.12 Banyak Antrian, Banyak Server dalam paralel
- Antrian banyak, server banyak dalam seri :
27
Gambar 2.13 Banyak Antrian, Banyak Server
2.4.9 Waktu Perhitungan
Dalam menganalisis kinerja waktu sistem, akan menghitung waktu untuk menyelesaikan
job, pelayanan dan antrian pada sistem tersebut.
waktu dalam sistem :
�������
������� =
�
(1)
Waktu yang dibutuhkan paket dalam antrian :
�������� = ������� − ��������
Nilai job dalam antrian dapat dihitung :
28
(2)
∞
�������� = � (� − �)��
(3)
�=�+1
Nilai job yang dilayani yang diharapkan :
�−1
∞
�−1
�−�
�������� = � ��� + � � ��
(4)
Kemudian jumlah job dalam sistem adalah :
������� = ������� + ��������
(5)
Total waktu sibuk (busy time) dari m server untuk melayani job tersebut :
mean waktu respon dapat dihitung :
����� =
��
�
������� =
waktu tunggu (waiting time) paket dalam antrian :
29
(6)
�������
�
(7)
������� =
�������
�
(8)
Waktu total yang dibutuhkan mengeluarkan paket dari dalam sistem :
������� = �������� +
1
�
(9)
2.5 Penelitian Terkait
Penjadawalan CPU dan I/O pada lingkungan suatu kinerja virtualisasi, terutama dalam
sistem
virtualisasi berdasarkan xen hypervisor. Informasi di bawah ini semua
mempertimbangkan setup xen dan memperkirakan CPU overhead yang disebabkan
virtualisasi I/O dengan menggunakan satu kumpulan berbasis HTTP. Dalam (Chadha. et al.
2007), penulisan overhead pada virtualisasi jaringan di xen menggunakan simulasi sistem
lengkap, dengan cara ini mampu memperkirakan dampak arsitektur hardware pada kinerja
virtualisasi tumpukan. Untuk meningkatkan pengontrolan pada virtualisasi I/O, berbagai
solusi yang diusulkan, ada beberapa penjadwalan CPU untuk mengisolasi virtual machine
dari kinerja perspektif. Dalam (Gupta. et al. 2006), penulis mengusulkan untuk menambah
xen hypervisor dengan seperangkat mekanisme untuk memperhitungkan dan mengontrol
waktu CPU yang dihabiskan pada virtual machine dalam melakukan I/O. Dalam (Ongaro. et
al. 2008) mengusulkan perluasan ke basis penjadwalan xen untuk memperbaiki cara yang
berbeda dengan aplikasi beban kerja I/O, memprioritaskan I/O yang terkait. Serta
30
memodifikasi arsitektur penjadwalan jaringan CPU untuk meningkatkan kinerja virtual I/O
pada 10 Gbps Ethernet.
Solusi yang sudah ada mendukung Qos, seperti open vswitch (Pfaff. et al. 2009), atau
VMWare vNetwork, cendrung terbatas pada domain jaringan dan menegakkan Qos dan
membentuk lalu lintas jaringan sesuai dengan kebijakan user-defaned. Beberapa alat yang
digunakan pada virtualisasi jaringan seperti VDE yang menggunakan kemampuan Linux
untuk mencapai hasil yang sama. Pekerjaan ini berbeda dari pendekatan yang terakhir akan
mencoba untuk memperhitungkan isolasi dan efek penjadwalan CPU pada kinerja I/O.
Pekerjaan CPU real-time mendukung jaminan ketepatan waktu yang sesuai untuk
aplikasi virtual secara bersamaan dijalankan pada virtual machine yang berbeda digunakan
pada CPU yang sama. Namun dalam karya-karya investigasi terbatas pada CPU-bound beban
kerja, sementara dalam tulisan ini perlu pertimbangan juga pengaruh terhadap I/O intensif
beban kerja (Cucinotta. at al. 2009).
31