Perbandingan OpenMPI dan LAM MPI sebagai Middleware Jaringan Cluster Server

  Seminar Nasional Teknoin 2011 ISBN 978-979-96964-8-9

  

Perbandingan OpenMPI dan LAM/MPI sebagai Middleware

jaringan Cluster Server

1)

Ir. Sujoko Sumaryono, MT.

  2)

M. Dedy Syahputra, ST., MT.

  

Jurusan Teknik Elektro dan Teknologi Informasi

Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada

1)

  

E-mail: sujoko@mti.ugm.ac.id

Abstrak

  

Tuntutan akan informasi yang akurat diberbagai bidang memerlukan daya komputasi yang

besar. Oleh karena itu diperlukan infratruktur komputasi yang memadahi. Daya komputasi

yang besar tersebut dapat disediakan oleh komputer super komputer atau main frame, yang

memiliki daya komputasi berperformansi yang tinggi (High Perfomance Computing). Namun

demikian komputer main frame tersebut sangat mahal biaya investasinya maupun

perawatannya. Disisi lain perkembangan komputer personal (PC) demikian pesat dan ditinjau

dari biaya investasi maupun perawatannya lebih murah. Disamping teknologi komputer PC

yang terus meningkat, teknologi jaringan komputer seperti switch, router, juga mengalami

perkembangan yang sama pesatnya. Kapasitas jaringan komputer dalam mempertukarkan

paket data semakin besar seiring dengan ditemukannya teknologi jaringan pita lebar seperti

Gigabit Ethernet dan kabel serat optik. Dengan mengkolaborasikan komputer PC dengan

jaringan komputer memungkinkan terbentuknya komputer cluster untuk mendukung HPC .

Pembangunan komputer cluster dengan open source (LINUX) , yang terdiri berbagai distro

yang menyediakan operating system LINUX, pengembang MPI, maupun aplikasinya masih

memerlukan konsolidasi agar mencapai kesetabilan sistem cluster. Untuk memperoleh kinerja

yang optimal, perlu pemilihan konfigurasi jaringan, distro operating system (versi kernel),

maupun modul MPI, dan aplikasinya. Untuk menguji perfomansi suatu computer cluster, perlu

dicari indikator-indikatornya perfomansi suatu komputer cluster.

Pengujian terhadap sistem cluster adalah untuk menguji kemampuan dalam melakukan proses

komputasi. Parameter yang digunakan adalah Speedup , Efisiensi dan Waktu Komputasi.

Mekanisme Skenario, pengujian cluster menggunakan beberapa tool dan program yaitu HPL

(High Performance Linpack), NPB (NAS Parallel Benchmark), Pi, Mandelbrot dan MPPTest

sehingga dapat menunjukkan secara lengkap kemampuan cluster Kata kunci : Middleware, High Performance Computing, Computer Cluster, Open MPI,

LAM/MPI

  biaya investasinya maupun perawatannya. Disisi lain

  Pendahuluan

  perkembangan komputer personal (PC) demikian pesat Tuntutan akan informasi yang akurat diberbagai dan ditinjau dari biaya investasi maupun perawatannya bidang, seperti bidang fisika, kimia, kesehatan, lebih murah. Disamping teknologi komputer PC yang meteorologi, klimatologi, astronomi, tenaga nuklir, terus meningkat, teknologi jaringan komputer seperti ruang angkasa, moneter, bioinformatika dan lain

  switch , router, juga mengalami perkembangan yang sebagainya, memerlukan daya komputasi yang besar.

  sama pesatnya. Kapasitas jaringan komputer dalam Oleh karena itu diperlukan infratruktur komputasi yang mempertukarkan paket data semakin besar seiring memadahi. Daya komputasi yang besar tersebut dapat dengan ditemukannya teknologi jaringan pita lebar disediakan oleh komputer super komputer atau main seperti Gigabit Ethernet dan kabel serat optik. Dengan

  frame , yang memiliki daya komputasi berperformansi

  mengkolaborasikan komputer PC dengan jaringan yang tinggi (High Perfomance Computing). Namun komputer memungkinkan terbentuknya komputer demikian komputer main frame tersebut sangat mahal Seminar Nasional Teknoin 2011 ISBN 978-979-96964-8-9 cluster untuk mendukung HPC . Pembangunan komputer cluster dengan open source (LINUX) , yang terdiri berbagai distro yang menyediakan operating system LINUX, pengembang MPI, maupun aplikasinya masih memerlukan konsolidasi agar mencapai kesetabilan sistem cluster. Untuk memperoleh kinerja yang optimal, perlu pemilihan konfigurasi jaringan, distro operating system (versi kernel), maupun modul MPI, dan aplikasinya. Untuk menguji perfomansi suatu computer cluster, perlu dicari indikator-indikatornya perfomansi suatu komputer cluster.

  Tujuan Penelitian

  9.0 dengan memanfaatkan pustaka MPICH versi 1.2.4 . Pengujian dilakukan terhadap aplikasi perender

  dibangun adalah cluster yang ditujukan untuk HPC atau High Performance Computing. Cluster ini harus memiliki kemampuan untuk melakukan proses komputasi secara paralel. Mekanisme komputasi paralel yang kami gunakan adalah MPI (Message

  cluster yang sebelumnya pernah dibangun oleh Tim HPC Fakultas Teknik Elektro UGM. Cluster yang

  signifikan perbedaannya jika dibandingkan dengan menggunakan MPI. Widyaputra (2008) dokumentasi dari infrastruktur

  Cluster OpenMosix hasilnya dapat dikatakan cukup

  pengujian terlihat bahwa dalam merender sebuah gambar dengan aplikasi POV-Ray menggunakan

  cluster jenis OpenMosix dengan MPI untuk aplikasi rendering POV-Ray . Dari hasil yang diperoleh dalam

  penelitian analisa perbandingan antara penggunaan

  PC . Laksono, Mutiara, Heruseto (2004) melakukan

  gambar POV-Ray versi 3.1. Dalam pengujiannya menggunakan arsitektur jaringan TCP/IP dalam menyatukan masing- masing node menjadi sebuah sistem cluster. Teknologi jaringan yang dipakai menggunakan topologi star, dipadukan dengan satu buah switch dan konektor RJ45 pada ke lima buah

  dengan menggunakan algoritma paralel. Dengan pengujian cluster MPI dengan dimensi matrik 2048 diperoleh data sehingga bisa diprediksi waktu yang diperlukan oleh sebuah cluster linux untuk menyelesaikan perkalian. Penelitian ini dilakukan untuk melihat waktu tercepat cluster linux menyelesaikan perkalian matriks. Permana, Mutiara, Heruseto (2004) melakukan penelitian analisa kinerja sistem Cluster Linux SuSE

  Tujuan penelitian adalah :

  pustaka MPICH terhadap perkalian matriks

  sejumlah PC yang terhubungkan dengan sebuah jaringan berkecepatan tinggi (high speed switch). Setiap anggota cluster merupakan sebuah sistem tersendiri yang mempunyai pengolah (processor), baik tunggal maupun jamak, memori, sistem operasi, dan perangkat I/O (input output) sendiri. Anggota-anggota cluster ini dapat ditempatkan di sebuah tempat bersama- sama atau terpisah secara fisik dan dihubungkan oleh suatu jaringan komunikasi komputer (Buyya, 1999). Paradigma pemrograman serial hadir terlebih dahulu dibanding paradigma paralel. Perbedaan utama dari kedua paradigma ini terletak pada jumlah penggunaan pengolah dan jumlah program yang bekerja. Pada pemrograman serial hanya terdapat satu program yang bekerja pada sebuah mesin dengan pengolah tunggal beserta sejumlah memori. Sedangkan dalam paradigma pemrograman paralel, sebuah program bekerja di banyak mesin yang masing-masingnya dapat mempunyai pengolah tunggal ataupun jamak dan mempunyai sejumlah memori, serta bekerja secara simultan untuk memecahkan sebuah persoalan yang dapat dipilah- pilah sehingga dapat diselesaikan secara paralel. Agar pelaksanaan atau eksekusi paralel dapat berlangsung dengan baik maka dibutuhkan kerjasama yang baik antar pengolah itu. Untuk koordinasi kerjasama tersebut dibutuhkan sarana komunikasi antar pengolah. Dalam penelitian ini menggunakan fasilitas message passing (MP) untuk komunikasi antar pengolah. Paradigma MP berkembang sangat pesat akhir-akhir ini. Alasan utama dari banyaknya pengguna MP adalah karena dapat mendukung hampir semua arsitektur komputer. Program yang dibuat dengan menggunakan MP ini dapat digunakan di sistem klaster maupun sistem komputer pengolah tunggal (MacDonald, 1995). Pada saat ini ada dua sistem MP yang sering dipakai untuk aplikasi sains dan rekayasa, yaitu PVM (Parallel Virtual Machine) dari Oak Ridge National Laboratory dan MPI (Message Passing Interface). Pada penelitian ini digunakan pustaka MPI. Fatullah, Mutiara, Yulianto (2004) melakukan penelitian analisa kinerja cluster linux dengan

  Tinjauan Pustaka Cluster PC adalah suatu sistem yang terdiri atas

  f. Memberikan kesimpulan dari kemampuan c o m p u t e r cluster

  e. Menganalisa hasil uji coba dari beberapa program yang digunakan setelah pengujian dilakukan berdasarkan kondisi yang diterapkan pada cluster.

  d. Menguji cluster PC yang diterapkan dengan beberapa program yang dapat memberikan informasi tentang kemampuan cluster tersebut.

  c. Menentikan jenis modul MPI yang optimal

  b. Memilih sistem operasi / kernel open source yang tepat untuk dikembangkan supaya optimal.

  a. Memilih konfigurasi jaringan computer yang op timal untuk penerapan cluster PC.

  Passing Interface) . Dengan MPI, sebuah proses Seminar Nasional Teknoin 2011 ISBN 978-979-96964-8-9 komputasi dapat didistribusikan ke mesin-mesin komputasi yang lain.

  Dasar Teori Model Komputasi

  Komputasi adalah suatu proses terhadap suatu informasi yang dimanipulasi dengan serangkaian kegiatan seperti mendapatkan data (input), mengolah data (calculation), dan mengirimkannya ke tujuan tertentu (output) (Rajasekaran, 2008). Bagian penting dari proses komputasi adalah eksekusi terhadap suatu urutan instruksi atas sekumpulan data (Flynn, 2003). Dengan dasar pemikiran tersebut, Michael J. Flynn pada tahun 1966 mengklasifikasikan komputer menjadi empat tipe yaitu:

  1. SISD (Single Instruction/Single Data stream)

  2. SIMD (Single Instruction/Multiple Data stream)

  3. MISD (Multiple Instruction/Single Data stream)

  4. MIMD (Multiple Instruction/Multiple Data stream) Klasifikasi diatas didasarkan pada aliran data dan aliran instruksi di dalam prosesor. Aliran data adalah lalu lintas pertukaran data antara prosesor dan memori, sedangkan aliran instruksi adalah urutan instruksi yang diolah oleh prosesor. SISD merupakan tipe komputasi yang banyak digunakan pada beragam komputer sampai saat ini.

  SISD adalah istilah untuk sebuah arsitektur komputer dimana hanya terdapat satu prosesor yang melaksanakan aliran instruksi tunggal, yang mengeksekusi data yang tersimpan dalam memori tunggal pula.

  Gambar 1 Model Arsitektur SISD Pada tipe komputasi yang skemanya dapat dilihat pada Gambar 1, instruksi komputer dieksekusi secara sekuensial (berurutan), walaupun pada kenyataannya eksekusi yang dilakukan tidak benar-benar serial, melainkan menggunakan mekanisme pipelining yang memberikan efek bahwa eksekusi atas suatu instruksi dijalankan hampir bersamaan. SIMD adalah salah satu tipe komputer paralel dalam taksonomi Flynn. Tipe ini menjelaskan suatu komputer dengan beberapa elemen pemrosesan yang secara bersama-sama melakukan satu operasi pada suatu data. Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa komputer ini memiliki paralelisme pada tingkat data. Skema tipe komputasi SIMD dapat dilihat pada Gambar 2 .

  Gambar 2 Model Arsitektur SIMD Di dalam komputasi, model MISD adalah tipe arsitektur komputasi paralel dimana lebih dari satu unit fungsional prosesor melakukan beberapa operasi yang berbeda terhadap data yang sama. Tidak banyak implementasi dari arsitektur ini karena keterbatasan skalabilitasnya dibandingkan dengan tipe arsitektur SIMD dan MIMD. Skema tipe komputasi MISD dapat dilihat pada Gambar 3.

  Gambar 3 Model Arsitektur MISD Tipe MIMD merupakan tipe komputasi yang digunakan oleh sebagian besar sistem yang menggunakan sistem multiprosesor maupun multikomputer. MIMD adalah teknik yang banyak digunakan agar dapat mencapai paralelisme komputasi. Mesin dengan tipe arsitektur MIMD memiliki beberapa fungsi prosesor yang bersifat asinkron dan independen. Pada suatu wakru, prosesor yang berbeda dapat mengeksekusi instruksi berbeda pada bagian data yang berbeda. Komputer dengan tipe MIMD ini dapat saling berbagi memori ataupun memiliki memori yang independen. Hal ini tergantung dari bagaimana cara prosesor mengakses memori. Skema tipe komputasi MIMD dapat dilihat pada Gambar 4.. Seminar Nasional Teknoin 2011 ISBN 978-979-96964-8-9

  Gambar 4 Model Arsitektur MIMD

  (heterogenity) dan kerumitan sistem sesungguhnya.

  over yang akan berfungsi ketika salah satu komponen

  dari sistem mengalami kegagalan operasi sehingga pada saat itu komponen atau proses lain pada sistem tersebut dapat tetap berjalan tanpa terganggu.

  Concurrency

  Seluruh sumber daya yang terhubung dengan sistem terdistribusi dan yang dapat diakses oleh banyak pengguna, harus mempunyai mekanisme khusus apabila terjadi suatu permintaan akses secara bersamaan.

  Transparency

  Tujuan utama dari proses transparansi adalah untuk memberikan kemudahan kepada pengguna dalam mengakses sumber daya yang tersedia pada sistem terdistribusi dengan menyembunyikan keberagaman

  Sehingga di mata pengguna, suatu sistem yang terdistribusi tampak sebagai sebuah sistem tunggal.

   Failure Handling

  Cara Penelitian

  1. Alat Penelitian

  a. PC : AMD64 5000+ , 4 buah

  b. Memori : 1 GB masing-masing node

  c. Harddisk : 20GB untuk masing-masing node

  d. Network Card (LAN Card) : 100/1000 Mbps

  e. Sistem Operasi : Ubuntu 9.10

  Sistem terdistribusi harus mempunyai mekanisme fail-

  Sistem terdistribusi juga harus scalable dalam artian penambahan perangkat atau pengguna tidak menyebabkan penurunan kemampuan dari sistem tersebut.

  Klasifikasi arsitektur MIMD dapat diklasifikasikan lagi menurut struktur memorinya. Struktur memori di dalam arsitektur MIMD dapat berupa shared memory atau distributed memory.

  tergantung pada kecepatan jaringan interkoneksi antar prosesor. Andrew S. Tanenbaum, seorang profesor bidang ilmu komputer dan penulis beberapa buku komputer menambahkan sub-kategori untuk MIMD sesuai arsitektur atau interkoneksi komponennya, yaitu multiprosesor dan multikomputer. Sistem multiprosesor merupakan komputer yang dirancang khusus oleh vendor untuk kebutuhan komputasi yang tinggi. Sistem ini menggabungkan beberapa prosesor dalam satu mainboard yang dihubungkan dengan sistem memori tunggal, sehingga antar prosesor tersebut saling berbagi memori (shared memory).

  1. GMSV : Global Memory Shared Variable.

  2. GMMP: Global Memory Message Passing.

  3. DMSV: Distributed Memory Shared Variable.

  4. DMMP: Distributed Memory Message Passing. GMSV dan DMSV menggunakan shared memory sedangkan GMPP dan DMMP menggunakan message

  passing . Komputer cluster termasuk dalam klasifikasi

  DMMP karena menggunakan mekanisme message passing dalam melakukan komunikasi antar proses. Arsitektur MIMD dengan struktur memori DMMP memiliki mekanisme pertukaran informasi antar prosesor yang dilakukan dengan menggunakan

  Message Transfer System (MTS). MTS sangat

  Persyaratan Komputasi Paralel

  Scalability

  Tanenbaum juga menambahkan bahwa pengertian sistem terdistribusi adalah sekumpulan komputer independen yang seolah menjadi satu kesatuan sistem di mata pengguna. Hal tersebut membawa tantangan dalam mengembangkan sistem yang terdistribusi, antara lain:

   Heterogenenity

  Sistem terdistribusi harus dirancang untuk dapat menerima beragam tipe jaringan komputer, sistem operasi, arsitektur komputer dan bahasa pemrograman. Contohnya adalah protokol komunikasi Internet yang ada saat ini mampu menjembatani perbedaan cara komunikasi pada jaringan komputer.

  Openness

  Sistem terdistribusi harus dapat diperluas jangkauannya. Hal ini dapat ditempuh antara lain dengan mempublikasikan antarmuka suatu perangkat lunak atau perangkat keras sehingga dapat diakses oleh partisipan lainnya.

   Security

  Sistem terdistribusi menggunakan metode pertukaran pesan dalam berkoordinasi, sehingga memungkinkan pihak lain untuk menyadapnya dan mendapatkan akses ke sumber daya tertentu. Hal ini dapat dicegah dengan menerapkan metode pengamanan data menggunakan enkripsi sebagai contohnya.

  f. Switch Allied Telesis AT-GS900/24 Seminar Nasional Teknoin 2011 ISBN 978-979-96964-8-9 10/100/1000T x 24 ports unmanaged switch dan Kabel UTP Cat 5e

  2. Jalan Penelitian

  Penelitian dilakukan dalam beberapa tahapan antara lain: a. Studi pustaka, penelitian dilakukan dengan mengumpulkan dan mempelajari informasi yang terdapat pada buku-buku, literatur, dan tulisan ilmiah yang terkait dengan penerapan komputasi paralel.

  b. Pemilihan topologi jaringan Gambar 5. Grafik HPL Linpack berdasarkan

  c. Melakukan instalasi server sebagai head node Waktu (detik)

  cluster

  d. Melakukan instalasi client sebagai compute node Gambar 5 secara jelas menunjukkan perbedaan

  cluster

  kemampuan HPL Linpack 2.0 dengan pustaka

  e. Melakukan ujicoba komputasi untuk melihat OpenMPI yang lebih cepat dalam waktu komputasi kinerja pada cluster dibandingkan menggunakan pustaka f. Membuat analisis dan kesimpulan dari hasil LAM/MPI. ujicoba

  3. Perancangan Sistem

  Dalam penelitian digunakan alat-alat berupa perangkat keras komputer yang membentuk sebuah

  cluster . Perangkat keras berupa komputer, yang

  digunakan ada yang berfungsi sebagai head node dan compute node .

  4. Perancangan Pengujian

  a. Tujuan Pengujian, Tujuan perancangan pengujian

  cluster adalah untuk menguji kemampuan dalam Gambar 6 Grafik HPL Linpack berdasarkan

  melakukan proses komputasi. Parameter yang Kemampuan Operasi (Gflops) digunakan adalah Speedup , Efisiensi dan Waktu

  Komputasi.

  2. Pengujian Sistem Menggunakan NAS

  b. Mekanisme Skenario, pengujian cluster

  Parallel Benchmark (NPB)

  menggunakan beberapa tool dan program yaitu HPL Pengujian kedua yang dilakukan adalah menguji

  (High Performance Linpack) , NPB (NAS Parallel

  apakah computer paralel yang telah dibuat dapat

  Benchmark), Pi, Mandelbrot dan MPPTest sehingga

  menjalankan program parallel menggunakan program dapat menunjukkan secara lengkap kemampuan cluster NPB EP. Percobaan program NPB EP dilakukan pada 1 node sampai 4 node dengan banyak

  Hasil Penelitian dan Pembahasan

  pengujian 3 kali untuk masing-masing uji kinerja

  1. Pengujian Sistem Menggunakan Program

  Octave dengan MPITB menggunakan

  Paralel HPL

  Pustaka LAM/MPI dan OpenMPI, hasil yang diperoleh Pengujian ini dilakukan untuk menguji apakah dalam bentuk data statistik kemudian ditampilkan computer paralel yang telah dibuat dapat menjalankan dalam bentuk grafik perbandingan program HPL Linpack versi 2.0.Percobaan dilakukan seperti yang terlihat pada gambar 3, 4 dan 5. pada 1 node sampai 4 node untuk uji kinerja HPL Linpack 2.0 menggunakan Pustaka LAM/MPI, hasil yang diperoleh adalah seperti yang terlihat Gambar 5. Seminar Nasional Teknoin 2011 ISBN 978-979-96964-8-9 Gambar 9 menunjukkan efisiensi cluster yang menjalankan NAS Parallel Benchmark (NPB) EP dengan pustaka OpenMPI yang tampak lebih baik dibandingkan menggunakan pustaka LAM/MPI.

  3. Pengujian Sistem Menggunakan Program Paralel PI

  Pengujian ketiga yang dilakukan adalah menguji apakah computer paralel yang telah dibuat dapat menjalankan program parallel menggunakan program Gambar 7. Grafik Rata-rata Waktu Komputasi cpi, yaitu program paralel untuk perhitungan pi.

  NAS Parallel Benchmark (NPB) EP menggunakan

  Percobaan Test Program Pi dilakukan pada 1 node Pustaka LAM/MPI dan OpenMPI sampai 4 node dengan banyak pengujian 30 kali untuk masing-masing uji kinerja Octave dengan MPITB

  Gambar 7 menunjukkan rata-rata Waktu komputasi menggunakan Pustaka LAM/MPI dan OpenMPI, hasil

  

cluster yang menjalankan NAS Parallel Benchmark dalam bentuk data statistic kemudian ditampilkan

(NPB) EP dengan pustaka OpenMPI yang tampak

  dalam bentuk grafik perbandingan adalah seperti yang lebih cepat dibandingkan menggunakan pustaka terlihat pada Gambar 10, 11 dan 12. LAM/MPI.

  Gambar 10. Grafik Rata-rata Waktu KomputasiHasil Test Program Pi menggunakan PustakaLAM/MPI dan

  Gambar 8 Grafik Speedup NAS Parallel OpenMPI

  Benchmark (NPB) EP menggunakan Pustaka

  LAM/MPI dan OpenMPI OpenMPI Gambar 10 menunjukkan rata-rata Waktu komputasi cluster yang menjalankan Test Program Pi

  Gambar 8 menunjukkan speedup cluster yang dengan pustaka OpenMPI yang tampak lebih cepat menjalankan NAS Parallel Benchmark (NPB) EP dibandingkan menggunakan pustaka LAM/MPI. dengan pustaka OpenMPI yang tampak lebih baik dibandingkan menggunakan pustaka LAM/MPI _.

  Gambar 11. Grafik Speedup Hasil Test Program Pi menggunakan Pustaka LAM/MPI dan OpenMPI Gambar 9. Grafik Efisiensi NAS Parallel

  Benchmark (NPB) EP menggunakan Pustaka

  LAM/MPI dan OpenMPI Seminar Nasional Teknoin 2011 ISBN 978-979-96964-8-9 Gambar 11 menunjukkan speedup cluster yang menjalankan Test Program Pi dengan pustaka OpenMPI yang tampak lebih baik dibandingkan menggunakan pustaka LAM/MPI.

  Gambar 13 Grafik Rata-rata Waktu KomputasiHasil

  Test Program Mandelbrot menggunakanPustaka LAM/MPI dan OpenMPI

  Gambar 13 menunjukkan rata-rata waktu komputasi

  cluster yang menjalankan Test Program Mandelbrot Gambar 12 Grafik Efisiensi Hasil Test Program Pi

  dengan pustaka OpenMPI yang tampak lebih cepat menggunakan Pustaka LAM/MPI dan OpenMPI dibandingkan menggunakan pustaka LAM/MPI. Gambar 12 menunjukkan efisiensi cluster yang menjalankan Test Program Pi menggunakan Pustaka LAM/MPI dan OpenMPI dengan pustaka OpenMPI yang tampak lebih baik dibandingkan menggunakan pustaka LAM/MPI.

4. Pengujian Sistem Menggunakan Program Paralel MandelBrot

  Pengujian keempat yang dilakukan adalah menguji apakah komputer paralel yang telah dibuat dapat menjalankan program parallel fraktal Mandelbrot.

  Fraktal adalah suatu bentuk geometris yang dapat

  Gambar 14. Grafik Speedup Hasil Test dipisahkan ke dalam bagian-bagian, dimana masing- ProgramMandelbrot menggunakan Pustaka LAM/MPI masing bagian itu adalah versi kecil dari versi danOpenMPI keseluruhannya [Stevens, 1989]. Pengujian program parallel menggunakan program

  Gambar 10 menunjukkan speedup cluster yang Mandelbrot, yaitu program paralel yang menggunakan menjalankan Test Program Mandelbrot dengan pustaka fractal Mandelbrot.Percobaan test program Mandelbrot

  OpenMPI yang tampak lebih baik dibandingkan dilakukan pada 1 node sampai 4 node dengan banyak menggunakan pustaka LAM/MPI. pengujian 30 kali untuk masing masing uji kinerja Octave dengan MPITB menggunakan Pustaka LAM/MPI dan OpenMPI, hasil dalam bentuk data statistik kemudian ditampilkan dalam bentuk grafik perbandingan adalah seperti yang terlihat pada gambar 9, 10 dan 11

  Gambar 15. Grafik Efisiensi Hasil Test ProgramMandelbrot menggunakan Pustaka LAM/MPI danOpenMPI Seminar Nasional Teknoin 2011 ISBN 978-979-96964-8-9 Gambar 11 menunjukkan efisiensi cluster yang Percobaan mpptest dilakukan pada 1 node sampai 4 menjalankan Test Program Mandelbrot menggunakan node untuk uji kinerja Pustaka LAM/MPI dengan opsi Pustaka LAM/MPI dan OpenMPI dengan pustaka – async atau nonblocking , hasil yang diperoleh adalah OpenMPI yang tampak lebih baik dibandingkan seperti yang terlihat pada Gambar 17 menggunakan pustaka LAM/MPI.

5. Pengujian Sistem Menggunakan Program MPPTEST

  MPPTEST adalah sebuah program yang mengukur

  kinerja dari beberapa pesan MPI dasar lewat rutinitas dalam berbagai situasi. Selain pingpong klasik tes, mpptest dapat mengukur kinerja dengan banyak proses berpartisipasi (mengungkapkan anggapan dan skalabilitas masalah) dan adaptif dapat memilih ukuran pesan untuk mengisolasi perubahan-perubahan dalam kinerja tiba-tiba. Pengujian Mpptest dalam penelitian ini menggunakan 2 macam opsi yaitu : Pertama,opsi –

  sync/Blocking sends/receives (default) merupakan uji Gambar 17 Hasil Test Program MPPTEST

  coba komunikasi sinkron yang memerlukan beberapa (nonblocking) 1 - 4 Node LAM/MPI jenis "handshaking" antara tugas-tugas yang berbagi data. Hal ini dapat secara eksplisit dalam kode

  Percobaan dilakukan pada 1 node sampai 4 terstruktur oleh programmer, atau mungkin terjadi

  node untuk uji kinerja Pustaka OpenMPI dengan opsi

  pada tingkat yang lebih rendah tidak diketahui oleh

  blocking , hasil yang diperoleh adalah seperti yang

  pemrogram. Komunikasi sinkron sering disebut terlihat pada gambar 18. sebagai komunikasi menghalangi karena pekerjaan lain harus menunggu sampai komunikasi telah selesai.

  Kedua, opsi –async/ NonBlocking sends/receives merupakan uji coba komunikasi asynchronous yang tugas untuk mentransfer data secara independen dari satu sama lain. Sebagai contoh, tugas 1 dapat menyiapkan dan mengirim pesan ke tugas 2, dan kemudian segera mulai melakukan pekerjaan lain. Ketika tugas 2 benar-benar menerima data yang tidak penting. Asynchronous komunikasi sering disebut sebagai non-blocking komunikasi karena pekerjaan lain dapat dilakukan sementara komunikasi berlangsung. Percobaan mpptest dilakukan pada 1

  node sampai 4 node untuk uji kinerja Pustaka

  Gambar 18. Hasil Test Program MPPTEST LAM/MPI dengan opsi blocking, hasil yang diperoleh

  (blocking) 1 - 4 Node OpenMPI adalah seperti yang terlihat pada Gambar 16. Percobaan mpptest dilakukan pada 1 node sampai 4 node untuk uji kinerja Pustaka OpenMPI dengan opsi – async atau blocking, hasil yang diperoleh adalah seperti yang terlihat pada Gambar 19.

  Gambar 16. Hasil Test Program MPPTEST (blocking) 1 - 4 Node LAM/MPI Seminar Nasional Teknoin 2011 ISBN 978-979-96964-8-9 Gambar 19. Hasil Test Program MPPTEST

  (nonblocking) 1 - 4 Node OpenMPI Dari hasil yang didapat dari mpptest dapat disimpulkan bahwa kemampuan dari pustaka yang digunakan dalam penelitian masih mempunyai kekurangan sehingga dapat berdampak pada berkurangnya performansi dalam melakukan komputasi paralel. Pada hasil mpptest pustaka OpenMPI lebih memiliki kelebihan untuk mendukung komputasi paralel dibandingkan dengan pustaka LAM/MPI.

  5. Delay sinkronisasi

  cluster , Linux sebagai sistem operasinya dapat

  untuk proses pembuatan, pengiriman, dan penerimaan data. Semakin banyak jumlah pemroses, dalam hal ini jumlah node yang digunakan, maka akan semakin besar nilai ongkos komunikasi tersebut. Angka ini akan menjadi semakin besar jika tingkat masalah yang harus dipecahkan semakin kecil, karena waktu yang dibutuhkan untuk memecahkan masalah malah lebih singkat ketimbang waktu komunikasi data itu sendiri. Dalam penelitian ini digunakan PC sebagai mesin

  Ongkos komunikasi adalah lama waktu yang digunakan

  pemroses digandakan, maka waktu eksekusi akan menjadi setengah-nya. Tetapi, sangat sedikit algoritma parallel yang dapat mencapai peningkatan kecepatan yang optimal. Menurut Hukum Amdahl’s, bagian kecil dari sebuah program yang tidak dapat lagi diparalelkan, akan membatasi peningkatan kecepatan yang dapat dicapai dari paralelisasi secara keseluruhan. Tidak semua hasil dari paralelisasi dapat meningkatkan kecepatan. Secara umum, ketika sebuah pekerjaan dibagi menjadi lebih banyak subpekerjaan, sub pekerjaan tersebut menghabiskan waktu lebih banyak, yaitu untuk berkomunikasi diantara subpekerjaan. Hal ini tidak akan membuat waktu eksekusi menjadi lebih singkat, melainkan sebaliknya, hal inilah yang disebut sebagai perlambatan parallel (parallel slowdown). Pada pemecahan suatu masalah dengan cara paralel, biasanya tingkat efisiensi akan menurun saat jumlah pemroses dinaikkan. Hal ini disebabkan tidak lain oleh terjadinya ongkos komunikasi. Ongkos komunikasi merupakan faktor yang sangat dominan terjadi pada proses komputasi paralel.

  paralelisasi adalah linear, yaitu apabila elemen

  Pada beberapa program paralel, proses yang melakukan komputasi dibuat secara dinamis dan harus ditempatkan ke pemroses setelah dibuat. Ada kemungkinan beberapa proses menganggur (idle), sementara yang lainnya memiliki banyak proses yang melakukan komputasi. Secara teoritis, peningkatan kecepatan akibat

  6. Ketidakseimbangan beban

  Pensinkronan proses paralel, berarti ada proses yang dipaksa menunggu proses lainnya untuk keperluan sinkronisasi. Pada beberapa program paralel, delay yang dihasilkan dapat menyebabkan penurunan kinerja.

  Delay ini muncul karena interaksi antara dua pemroses pada multikomputer yang dilakukan melalui pertukaran pesan. Komunikasi bisa jadi dilewatkan melalui banyak pemroses antara pada jaringan komunikasi. Delay komunikasi yang dihasilkan bisa menurunkan kinerja program.

  Temuan dan Diskusi

  4. Delay komunikasi

  Dalam praktek, pembuatan proses paralel memerlukan sejumlah waktu. Bila proses yang dibuat memiliki durasi yang pendek, overhead pembuatannya menjadi lebih besar dari waktu yang dihemat oleh komputasinya secara paralel.

  3. Waktu pembuatan proses

  Dalam algoritma paralel akan selalu ada bagian kode sekuensial yang melakukan operasi tertentu, seperti inisialisasi. Kode sekuensial bisa membatasi speedup maksimum yang dapat dicapai.

  2. Kode sekuensial yang berlebihan

  multiprocessor .

  Eksekusi pemroses ditunda saat menunggu untuk memperoleh akses ke bagian memori yang sedang dipakai oleh proses lainnya. Masalah ini muncul bila sebuah shared data dimiliki oleh sejumlah pemroses paralel. Memory contention merupakan masalah yang muncul pada arsitektur shared memory seperti

  1. Memory Contention

  Algoritma paralel tampak memiliki speedup yang tinggi secara teoritis, tetapi saat diimplementasikan ke dalam sistem yang nyata memberikan hasil yang lebih rendah. Berikut adalah beberapa masalah yang dapat membatasi kinerja program paralel.

  menjalankan OCTAVE dengan MPITB dibantu pustaka LAM/MPI yang dibandingkan kemampuannya dengan OpenMPI dan hasilnya cukup dapat memberikan gambaran bagaimana dan penggunaan MPI sebagai tool dalam membangun komputasi paralel cukup baik. Seminar Nasional Teknoin 2011 ISBN 978-979-96964-8-9

  Kesimpulan Daftar Pustaka 1. Teknologi jaringan komputer Gigabit Ethernet dengan [1]. Bailey, D; Barton, J; Lasinski, T; & Simon, H.

  konfigurasi full duplex memberikan kinerja yang January (1991). The NAS Parallel Benchmarks, baik untuk mendukung pertukaran pesan antara ReportRNR-91-002, NASA/Ames Research Center.

  node dengan head node pada jaringan cluster [2]. Barney, B. (2009). “Introduction to Parallel

  2. S i s t e m O p e r a s i L i n u x U b u n t u 9 . 1 0 Computing ”, m e m b e r i k a n s t a b i l i t a s d a n https://computing.llnl.gov/tutorials/parallel_comp/ k o m p a t i b i l i t a s u n t u k b e r b a g a i a p l i k a s i Diakses tanggal 20 November 2009, pukul 14.35 c l u s t e r s e p e r t i O p e n M P I , L A M / M P I , WIB. O c t a v e , d a n a p l i k a s i - a p l i k a s i u n t u k [3]. Bersetekas, D.P.; & Tsitsklis, J. N. (1989). p e n g u j i a n k i n e r j a . Parallel and Distributed Computation : Numerical 3 . Hasil test ujicoba kinerja cluster PC menggunakan Methods , New Jersey : Prentice-Hall, Inc.

  HPL 2.0 Linpack sebagai alat uji cluster di dunia [4]. Buyya, R (ed.). (1999). High Performance Cluster

  menunjukkan penggunaan cluster dengan Computing, Volume 2: Programming an pustaka OpenMPI lebih baik dibandingkan cluster Applications, New Jersey : Prentice Hall, Inc. dengan pustaka LAM/MPI. [5]. Eager, D.L; Zoharjan, J; & Lazowska, E.D. (1989).

  4. Hasil ujicoba kinerja OCTAVE dengan “Speedup Versus Efficiency in Parallel Systems”.

  MPITB menggunakan pustaka OpenMPI lebih .

  IEEE Transactions On Computers, Vol. 38, No. 3, baik dibandingkan LAM/MPI yang didapat dari [6]. Grama, A; Gupta, A.L; Karypis, G; & Kumar, V.

  beberapa hasil test seperti NAS Parallel Benchmark (2003). Introduction to Parallel Computing, (NPB) EP , Pi, serta Mandelbrot. London, Addison Wesley.

  5. Hasil yang didapat dari uji mpptest dapat [7]. Hwang, K. (1993). Advanced Computer disimpulkan bahwa kemampuan dari pustaka Architecture : Parallelism, Scalability, OpenMPI lebih memiliki kelebihan untuk Programmability , New York : McGraw-Hill. mendukung komputasi paralel dibandingkan [8]. Lester, B P. (1993). The Art of Parallel dengan pustaka LAM/MPI Programming , New Jersey : Prentice-Hall, Inc

  [9]. Wilkinson, B; & Allen, M. (2004). Parallel

  Programming Techniques and Applications Using Networked Workstations and Parallel Computer,

  New Jersey : Prentice Hall, Inc.

SUSUNAN PERSONALIA PANITIA SEMINAR NASIONAL TEKNOIN 2011

  Yoga Dwi Kurniawan, ST. Sekretariat: Koordinator Sri Indrawati, S.T., M.Eng.

  Sarjudi

  4. Sri Handayani 5.

  3. Agus Sumarjono, ST.

  Supardiman 2. Pardiya, ST.

  3. Suwati Sie. Konsumsi dan perlengkapan: 1.

  2. Bagus Prabowo Aji, ST.

  1. Harwati, ST. MT.

  2. Ratna Kumala Dewi, A.Md. Sie. Acara dan Publikasi: Koordinator Drs. Imam Djati Widodo, M.Eng., Sc.

  1. Heri Susilo, S.Pd.T.

  Pangesti Rahman, SE. Sie Sertifikat: Koordinator Arif Bintoro Johan, S.Pd.T., M.Pd.T.

  1. Muhammad Susilo Atmodjo 2.

  Penanggung Jawab : Ir. Gumbolo Hadi Susanto, M.Sc. Dekan Pengarah : Wahyudi Budi Pramono, ST., M.Eng Wakil Dekan

  Dr. Sri Kusumadewi, S.Si., M.T. Direktur Pascasarjana MTI Dra. Kamariah Anwar, MS. Ketua Jurusan Teknik Kimia Drs. M. Ibnu Mastur, MSIE Ketua Jurusan Teknik Industri Yudi Prayudi, S.Si, M.Kom Ketua Jurusan Teknik Informatika Tito Yuwono, ST., M.Sc Ketua Jurusan Teknik Elektro Agung Nugroho Adi, ST., MT. Ketua Jurusan Teknik Mesin Ketua Pelaksana : Prof. Dr. Ir. Hari Purnomo, MT.

  5. Purtojo, ST., M.Sc.

  4. Firdaus, ST.

  3. Dhomas Hatta Fudholi, ST., M.Eng.

  2. Yuli Agusti Rochman, ST., M.Eng.

  1. Dyah Retno Sawitri, ST.

  6. Muhammad Ridlwan, ST., MT. Makalah & Prosiding: Koordinator Winda Nur Cahyo, ST., MT.

  5. Ir. Hj. Budi Astuti, MT.

  4. Izzati Muhimmah, ST., M.Sc. Ph.D.

  3. Agus Mansur, ST., M.Eng., Sc.

  2. Yustiasih Purwaningrum, ST., MT. Reviewer : 1. Ir. Erlangga Fausa, M.Cis 2. Dr. Ir. Farham HM Saleh, MSIE.

  Bendahara : 1. Nashrullah Setiawan, ST., M.Sc.

  6. Haryadi, S.Pd.Si 7. Pembantu Pelaksana : 1.

  Tri Handana 2. Wiyono 3. Muhammad Henry Himawan

  DAFTAR ISI Software-Defined Radio Untuk Pengembangan Testbed VHF Data Link (VDL) 1) 2) 3)

A. A. N. Ananda Kusuma , Cecep Sujana , Iyan Turyana D-1

  Simulasi dan Analisis Raman Optical Amplifier Untuk Sistem Komunikasi Soliton 1) 2) 1)

  

Aldi Wilman , Mamat Rokhmat, M.Si , Akhmad Hambali, MT D-7

Assesment Kondisi Dan Manajemen Resiko Transformator Daya Pada Gardu Induk 150 Kv Di PT. PLN (Persero) P3B Region Jawa-Timur Dan Bali Berdasarkan Hasil Pengujian Kualitas Minyak Isolasi

  1) 2) Amirullah, ST, MT , Ricca Puspa Sari, ST

  D-13 Navigasi Robot menggunakan Behavior-based Control dan Fuzzy Q-learning pada Robot Soccer

  1) 2) 3) Andik Yulianto , Imam Arifin , Achmad Jazidie

  D-21 Rancang Bangun Pengukur Suhu Dan Kelembaban Dengan Sensor SHT 11 Sebagai Alat Peraga Pembelajaran Mata Kuliah Teknik Antarmuka Mikroprosesor

  1) 2) Budi Nugroho , Rahmat

  D-29 Pemanfaatan Stereo Vision untuk Mengukur Jarak Sebuah Objek Menggunakan Sistem Triangulasi Stereo

  1) 2) 3) Budi Setiyono , Iwan Setiawan , Aris Prakesa

  D-35 Implementasi Grey FMEA dan RCM Pada Gangguan Peralatan Utama PLTU di PT X

  1) 2) 3)

Faula arina,S.Si, M.Si , Putro Ferro Ferdinand, ST., MT. , Reni Andriyasari, ST. D-40

Kajian Nilai PAPR Komponen Legacy Signal Field Pada Sistem WLAN IEEE 802.11n Hendra Setiawan

  D-45 Perancangan Sistem Kendali Suhu Furnace Berbasis Mikrokontroller Atmega8535

  1) 2) 3)

Dwi Ana Ratna Wati, ST., M.Eng , Wahyudi Budi Pramono, ST., M.Eng , Insan Kamil, ST D-51

Pengembangan Prototype Alat Komunikasi Vdl Mode 2 Pada Single Board Computer(SBC)

  1) 2) 3)

Iyan Turyana, MT , Dr. Moeljono Widjaja , Dedy Irawan, S Kom D-57

Perancangan Rangkaian Driver Pada Inverter 3 Phasa

  1) 2) 3)

Kristian Ismail, M.T. , AamMuharam, M.T. , Amin, S.T. D-62

Optimalisasi Kompresi Image dengan Differential Pulse Code Modulator 2D

1) Muhammad Kusban ST. MT.

  D-67 Pembangkitan Gelombang Mikro Mampu Tala Berbasis External Cavity Diode Laser

  1) 2) 3) 4)

Nurfina Yudasari , Nursidik Yulianto , Wildan Panji Tresna , MM Suliyanti D-73

  Perancangann Sistem Akuisisi Data Menggunakan Jaringan Mikrokontroler Atmega32 Melalui Komunikasi Uart 1) 2) 3)

  

Nursidik Yulianto , Andi Setiono , Bambang Widiyatmoko D-78

Karakterisasi Prescaler MX1DS10P Untuk Perancangan Gelombang Mikro Sebagai Sumber Radar

  1) 2) 3) 4)

Nursidik Yulianto , Nurfina Yudasari , Wildan Panji Tresna , Hendra Adinanta D-81

Perancangan Sistem Monitoring dan Pengendali Plant Pemanas Air Berbasis Labview

  1) 2) 3)

Dwi Ana Ratna Wati, ST., M.Eng , Medilla Kusriyanto, ST., M.Eng , Roni Andika, ST D-85

Studi Aliran Daya Subsistem 150 KV Bekasi Pada PT. PLN (Persero) P3B JB RJKB

  1) 2)

Sayyid Qutub Guntur Darsanto, ST , Ir. Erwin Dermawan, Msc D-91

Rancang-Bangun Antena Tricula Ultra Lebar Binomial Linier Omnidirectional (0,3-3,0) GHz Dalam VSWR

  ≤ 1,5 Berterminal 50 ohm SMA Berbahan Limbah 1) 2) 3)

  

Sugondo Jati Waluyo , Soetamso, Drs , Mamat Rokhmat, M.Si D-99

Perbandingan OpenMPI dan LAM/MPI sebagai Middleware Jaringan Cluster Server

  1) 2)

Ir. Sujoko Sumaryono, MT. , M. Dedy Syahputra, ST., MT. D-105

Deteksi Putaran Roda Kemudi Menggunakan Rotary Encoder Untuk Aplikasi Electro-Hydraulic Power Steering (EHPS)

  1) 2) Sunarto Kaleg, S.T. , Aam Muharam, S.T., M.T.

  D-115 Studi Analisa Kualitas Sistem Kelistrikan Distribusi Tenaga Listrik di Malang Kota Titiek Suheta

  D-120 Implementasi Metode Anfis untuk Menghindari Dynamic Obstacle di Area Koridor pada Three Wheels Omni-Directional Mobile Robot

  1) 2)

Wahyu Setyo Pambudi, ST., MT , Ir. Djoko Purwanto, M.Eng., Ph.D , D-126

  2) Dr. Tri Arief Sardjono, ST., MT Deteksi dan Estimasi Jarak Obyek Menggunakan Single Camera Dengan Model Segmentasi HSV

  1) 2)

  

Wahyu Setyo Pambudi, ST., MT , Irma Salamah, ST., MTI, Alan Novi Tompunu, ST D-134

Instalasi Biogas Untuk Penerangan Menggunakan Lampu Petromak Modifikasi Yudhi Gunardi, Laura Zinnia Valentine

  D-138 Studi Komparasi Time Series Prediction Berbasis General Regression Neural Network (GRNN) dengan Backpropagation Neural Network pada Kasus Peramalan Beban Puncak Listrik Tahunan di Indonesia Alvin Sahroni

  D-144 Pembentukan Alur Dinamis Pada Antena Pintar Untuk Sistem GSM Tito Tuwono

  D-150