Journal of Applied Informatics and Computing (JAIC) Vol.2, No.1, Juli 2018, pp. 11~17
e-ISSN: 2548-6861 11

## Rancang Bangun Lab Komputer Virtual Berbasis Cloud Computing Menggunakan Openstack Pada Jaringan Terpusat
Nelmiawati 1 *, Nur Cahyono Kushardianto 2 *, Ahmad Hamim Tohari 3 *, Yan Prada Hasibuan 4 *, Dwi Ely Kurniawan 5 **
* Teknik Informatika, Politeknik Negeri Batam ** Teknik Multimedia Jaringan, Politeknik Negeri Batam mia@polibatam.ac.id 1 , anung@polibatam.ac.id 2 , hamim@polibatam.ac.id 3 , dwialikhs@polibatam.ac.id 5

## Article Info
Article history:
Received 2018-04-01
Revised 2018-06-21
Accepted 2018-07-01

## Keyword:
Lab Komputer Virtual, cloud computing, Openstack.

## ABSTRACT
Politeknik Negeri Batam is one of campuses that taught students more on hands on skill based. Students are faced with a big number of hands on skills task than theory. However, access to the lab is limited. Virtual computer lab using Cloud Computing technology is one  of  solution  to  overcome  this  limitation.  The  research  has  been  conducted  on designing  Cloud  Computing's  virtual  computer  lab  using  OpenStack  on  a  centralized network.  Tests  were  performed  with  specific  server  specifications  and  OpenStack platform. Through case studies of object-based programming courses, result shows that the server used during testing can run virtual computer lab with 9 computers very well.
Copyright © 2017 Journal of Applied Informatics and Computing.
All rights reserved.

## I. P ENDAHULUAN
Politeknik  Negeri  Batam  sebagai  lembaga  pendidikan vokasi  memandang  laboratorium  komputer  sebagai  sarana pembelajaran  yang  vital.  Terlebih  terhadap  jurusan  Teknik Informatika  yang  merupakan  salah  satu  jurusan  yang membutuhkan  keberadaan  ruang  laboratorium  untuk  semua mata  kuliah  praktikum.  Namun  akses  mahasiswa  ke  lab komputer  hanya  dapat  dilakukan  pada  sesi  perkuliahan. Terbatasnya jumlah lab komputer serta makin bertambahnya jumlah mahasiswa menyebabkan padatnya jadwal penggunaan ruang laboratorium tersebut.
Perkembangan teknologi saat ini sudah sangat pesat.  Tidak lagi  mengenal  batas  ruang  dan  waktu.  Hal  itu  tampak  dari munculnya  teknologi  Cloud  Computing  atau  Komputasi Awan.  Dimana  perkembangan  teknologi  tersebut  dapat diartikan  sebagai  infrastruktur,  aplikasi  dan  penyimpanan yang  dapat  diakses  secara  terpusat  di  satu  tempat  (server), tidak lagi pada komputer client .
Salah  satu  penerapan  teknologi  Cloud  Computing  dalam dunia pendidikan ialah adanya Virtual Lab (Vlab) [1-3]. Vlab merupakan  suatu  proses  pembelajaran  elektronik  dengan menggunakan simulasi komputer. Vlab dapat menjadi media yang  digunakan  untuk  membantu  memahami  suatu  pokok bahasan  dan  dapat  menjadi  solusi  keterbatasan  atau keterbatasan perangkat laboratorium.
Penelitian sebelumnya telah mengembangkan lab komputer  virtual  berbasis  cloud  computing  menggunakan ovirt [4], proxmox [5]. Pada server proxmox komputer virtual yang berhasil dibuat dan dijalankan berjumlah 15, sedangkan pada  server  ovirt  berjumlah  20  komputer  virtual  [1]. Penelitian  ini  mencoba  mengembangkan  virtual  lab menggunakan Openstack pada jaringan terpusat.

## II. M ETODE
Metode penelitian meliputi analisis kebutuhan, perancangan  dan  implementasi  serta  mengevaluasi  hasil perancangan  sistem  yang  dikembangkan.  Persyaratan minimal  untuk  instalasi  dan  penggunaan  Openstack bervariasi, sesuai dengan skala lingkungan kerjanya. Berikut persyaratan  minimal  untuk  instalasi  openstack  dengan menggunakan 1 buah komputer komputer server:
 Sebuah PC dengan Sistem Operasi Centos 7.2    Prosesor 64 bit yang mendukung virtualisasi ( AMD- V atau Intel VT hardware virtualization) 
 Minimun RAM 2 GB    Tambahan RAM disesuaikan dengan instance yang akan dibuat. 
 Minimum harddisk 20 GB    Tambahan alokasi harddisk disesuaikan dengan kebutuhan dan jumlah instance yang akan dibuat.    Sebuah Network Interface Card/Ethernet dengn kecepatan 1 Gbps 
Spesifikasi  server  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini, dengan  membandingkan  rekomendasi  Red  Hat  di  situs resminya dapat dilihat pada tabel berikut.
TABEL I S PESIFIKASI S ERVER No Parameter Nilai Kesesuaian 1 Sistem CentOS Linux release Sesuai Operasi 7.2.1511 2 Prosesor Intel® Xeon ® Processor Sesuai 5130 3 RAM 16 GB Diatas Rekomendasi 4 Hardisk 250 Gb Diatas Rekomendasi 5 Ethernet Broadcom NetXtreme Sesuai BCM5752 Gigabit Rekomendasi Ethernet PCI Express
Komputer virtual yang dibuat untuk memenuhi spesifikasi kebutuhan  pada  mata  kuliah  pemrograman  berbasis  objek, dengan  sistem  operasi  windows  7  Ultimate  64  bit. Rekomendasi  dari  Ovirt  untuk  Windows  7  adalah  sebagai berikut:
 VirtIO Interface Disk 
 VirtIO, Bridged Network Interface 
 Minimum 1 GB RAM 
Berdasarkan rekomendasi tersebut, komputer virtual dibuat dengan spesifikasi sebagai berikut
TABEL II
S
PESIFIKASI K OMPUTER V IRTUAL No Parameter Nilai 1 Processor KVM 64 2 Core Processor 2 RAM(MB) 1536 3 Harddisk 25 GB 4 NIC Redhat Virtio Ethernet Adapter
Kemudian perangkat lunak yang diinstall pada virtual komputer sesuai kebutuhan penelitian adalah:
 Java Development Kit (jdk) versi 7 
 Netbeans IDE versi 7 
 iReport 5.00 dan Jasperreports 5.01 
Sedangkan  komputer  klien  yang  digunakan  untuk mengakses  lab  virtual  pada  server  memiliki  spesifikasi berbeda, mulai dari kapasitas RAM yang berbeda, kapasitas Harddisk  hingga  hingga  Processor  yang  berbeda  juga. Sementara  perangkat  lunak  yang  dibutuhkan  adalah,  sistem operasi windows 7 dan aplikasi browser Mozilla Firefox atau Google  Chrome.  Browser  digunakan  untuk  mengakses komputer virtual pada server.
Openstack Server 172.160.48.59 PC9 PC1 PC8 PC2 Switch PC7 PC3 PC6 PC4 PC5

## Gambar 1. Topologi Jaringan Vlab
Spesifikasi  jaringan  menggunakan  Switch  merek  HP ProCurve  2520  1000Mbps,  kabel  jaringan  yang  digunakan UTP CAT 5E 100Mbps, Subnet Mask 255.255.252.0, Default Gateway 172.160.50.254.

## III. I MPLEMENTASI P ERANCANGAN

## A. Instalasi Cloud Server
Platform  yang  digunakan  pada  server  adalah  Openstack. Perbedaan dengan proxmox, dimana openstack tidak bersama didalam  sebuah  sistem  operasi.  Openstack  harus  dijalankan diatas  sistem  operasi  yang  didukung  Ubuntu,  Red  Hat Enterprise Linux, CentOS atau OpenSuse. Pada percobaan ini Openstack  dijalankan  pada  Centos  7.2  dan  menggunakan Openstack Mitaka.
Proses instalasi Openstack Mitaka adalah sebagai berikut.
 Konfigurasi file /etc/hosts dan tambahkan baris hostname untuk server Openstack 

## Gambar 2. Konfigurasi file hosts
 Konfigurasi file /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-  
br-ex dan /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg- enp11s0 untuk pengaturan jaringan host 
Gambar 3. Konfigurasi Bridge dan Ethernet
JAIC e-ISSN: 2548-6861
 Konfigurasi  DNS pada file /etc/resolv.conf 
Gambar 4. Konfigurasi DNS
 Instalasi repository openstack  
# yum install -y https://rdoproject.org/repos/rdo- release.rpm
 Update package 
# yum update -y
 Instalasi packstack installer 
# yum install -y openstack-packstack
 Langkah akhir ialah, jalankan opackstack untuk menginstall openstack 
# yum install -y openstack-packstack

## B. Konfigurasi Komputer Virtual
Untuk membuat komputer virtual pada server Openstack, dapat dilakukan dengan langkah langkah sebagai berikut.
 Masuk ke halaman web admin server Openstack: http://172.160.48.59 
 Masukkan username dan password dari user admin 
Gambar 5. Halaman awal Openstack
 Mempersiapkan environment untuk new VM  
 Mengatur Network Environment. Klik menu admin→Systems→networks 
Gambar 6. Konfigurasi network untuk komputer virtual
Gambar 7. Konfigurasi network untuk komputer virtual
 Mengatur flavor (hardware yang diasosiasikan/ditempatkan ke instances atau virtual machine yang akan dibuat. Hal ini dapat berupa RAM, CPUs, dan Disks).
Gambar 8. Konfigurasi Flavor
 Mengatur Access dan Security Security Group dan Keypair
Gambar 9. Konfigurasi Security group dan Keypair
 Mempersiapkan image windows 7 dalam format qcow2 
Rancang Bangun Lab Komputer Virtual Berbasis Cloud Computing ... (Nelmiawati)
Gambar 10. Menyiapkan image windows
 Membuat Instances Klik  menu admin→Compute→instance→launch instance,  isi  formulir  yang  sesuai  dengan lingkungan yang telah dipersiapkan sebelumnya.
Kemudian klik launch
Gambar 11. Membuat instances/ komputer virtual
 Tampilan setelah VM / Instances selesai dibuat 

## IV. A NALISIS DAN P ENGUJIAN
Openstack dikembangkan oleh Ubuntu namun tidak hanya dapat  berjalan  diatas  sistem  operasi  berbasis  Ubuntu melainkan  dapat  juga  berjalan  di  sistem  operasi  dari  distro lain  seperti  Red  Hat.  Pada  pengujian  kali  ini  menggunakan Openstack di sistem operasi Centos 7.2 dari distro Red Hat. Dalam melakukan pengujian dibutuhkan beberapa perangkat lunak  pendukung  seperti  Italc,  Macro  Recorder  dan Camstudio.  Macro  recorder  digunakan  untuk  menjalankan komputer  virtual,  aplikasi  netbeans  serta  mengeksekusi algoritma.  Italc  digunakan  untuk  mengeksekusi  skenario macro  yang  telah  dibuat  secara  bersama  pada  beberapa komputer.  Aktifitas  yang  dilakukan  secara  otomatis  dengan macro,  direkam  untuk  diambil  datanya  dengan  aplikasi Camstudio.

## A.  Pengujian StartUp
Pengujian  direncanakan  sampai  9  komputer  virtual. Berikut adalah grafik rata-rata hasil pengujian waktu startup yang  dilakukan  sebanyak  6  kali  mulai  dari  1  sampai  9 komputer  virtual  yang  dijalankan  secara  bertahap  komputer virtual.  Pengujian  hanya  dapat  menjalankan  sampai  9 komputer virtual, hal ini disebabkan oleh keterbatasan smber daya server.
80 D E TI K 60 40
20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

## KOMPUTER VIRTUAL
Gambar 13. Grafik rata-rata waktu startup computer virtual
Gambar 13 menjelaskan bahwa waktu startup 1 sampai 9 komputer virtual secara bersama berkisar antara 20 sampai 62 detik.  Untuk  menjalankan  9  komputer  virtual  saja  sudah membutuhkan  waktu  lebih  dari  1  menit.  Sedangkan  secara normal sistem operasi windows 7 dan aplikasi yang terpasang, hanya butuh waktu kurang dari 1 menit bagi komputer virtual untuk  startup,  sedangkan  untuk  menjalankan  lebih  dari  9 komputer  virtual  membutuhkan  waktu  lebih  dari  1  menit. Artinya catatan waktu yang dibutuhkan untuk menjalankan 30 komputer virtual akan cukup lama.
Pengujian  menjalankan  komputer  virtual  ini  dilakukan sebanyak 6 kali. Variasi data pada tiap pengujian dapat dilihat pada grafik dibawah ini.
Gambar 12. Instances / komputer virtual berhasil dibuat
JAIC
1 Komputer   2 Komputer   3 Komputer 4 Komputer   5 Komputer   6 Komputer 15 13,94 14,028 13,89 13,94 13,865 7 Komputer   8 Komputer   9 Komputer
80 D e ti k 60 40 10 5 0
6,334 6,43 6,28 6,33 6,3
20 0 1 2 3 4
5 6
Pengujian

## Gambar 14. Grafik Pengujian Startup Komputer Virtual
Gambar  14  menjelaskan  bawah  kecenderungan  waktu startup tiap pengujian cenderung stabil. Grafik menunjukkan semakin  banyak  komputer  virtual  yang  dijalankan,  maka perlambatan waktu startup semakin besar.

## B.  Penggunaan RAM
RAM cukup mempengaruhi cepat lambatnya waktu startup komputer  virtual.  Untuk  mengecek  penggunaaan  RAM dengan  menggunalan  command  free  –m.  Pada  saat menjalankan  komputer  virtual  sekaligus,  penggunaan  RAM mencapai 88 %.
16 G ig a b yt e 11
6 3,6 3,58 3,59 3,58 3,58 1 6.05 PM  6.10 PM 6.15 PM  6.20 PM  6.25 PM RAM(GB) SWAP MEMORY (GB)
Gambar 16. Grafik Penggunaan RAM setelah menjalankan 9 komputer virtual
Setelah  menjalankan  9  komputer  virtual,  penggunaan RAM  dan  Swap  memory  melonjak  drastis  mencapai  88 persen dari memori total. Hal ini disebabkan alokasi memori untuk  setiap  komputer  virtual  yang  mencapai  1.5  GB. Penggunaan  memori  yang  cukup  besar  tersebut  sangat berpengaruh  terhadap  lambatnya  waktu  startup  komputer virtual.

## C.  Pengujian Menjalankan Aplikasi Netbeans
Pengujian menjalankan aplikasi Netbeans untuk mengetahui  waktu  yang  dibutuhkan  komputer  virtual  untuk menjalankan  aplikasi  Netbeans.  Aplikasi  ini  merupakan aplikasi  utama  yang  digunakan  pada  mata  kuliah Pemrograman  Berorientasi  Objek  yang  menjadi  studi  kasus pada penelitian ini. Aplikasi Netbeans yang akan dijalankan sesuai dengan spesifikasi yang sudah dijelaskan sebelumnya, dan  juga  diinstal  bersamaan  dengan  modul  dan  plugin  yang dibutuhkan.
60
-4
5.30 PM 5.35 PM 5.40 PM 5.45 PM 5.50 PM
Waktu
RAM(GB) W A K T U 40 20 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Gambar 15. Grafik Penggunaan RAM sebelum menjalankan Komputer

## Virtual
Berdasarkan  Gambar  15  bahwa,  saat  komputer  virtual dalam keadaan mati, penggunaan RAM stabil disekitaran 3.9 GB.  Penggunaan  RAM  tersebut  dipengaruhi  oleh  service service yang berjalan seperti Nova dan Neutron.

## KOMPUTER VIRTUAL
Gambar 17. Grafik Waktu rata-rata menjalankan aplikasi netbeans
Gambar 17 menjelaskan bahwa dapat dilihat kecenderungan  waktu  untuk  menjalankan  aplikasi  Netbeans cukup  stabil.  Tidak  ada  lonjakan  yang  drastis  dalam menjalankan  aplikasi  tersebut.  Dapat  disimpulkan  bahwa aplikasi  Netbeans  berjalan  dengan  baik.  Detail  waktu  untuk menjalankan aplikasi tersebut selama 6 kali pengujian dapat dilihat pada gambar 18 berikut.
Rancang Bangun Lab Komputer Virtual Berbasis Cloud Computing ... (Nelmiawati)
60 50 W a kt u 40 30 20 10 0 2 3 4 5
6
Pengujian 1 Komputer   2 Komputer   3 Komputer
4 Komputer   5 Komputer   6 Komputer
7 Komputer   8 Komputer   9 Komputer

## Gambar 18 Grafik waktu pengujian menjalankan Netbeans
Gambar 18 menunjukkan bahwa, terlihat  ketidak  stabilan terjadi  saat  menjalankan  sedikit  (  1  sampai  5  )  komputer virtual  .  Namun  ketika  menjalankan  banyak  (  6sampai  9  ) komputer  virtual  ,  grafik  mulai  stabil.  Hal  ini  berarti openstack cukup stabil  untuk  penggunaan dalam skala  yang besar.

## D. Pengujian Compile Agoritma
Pengujian  yang  dilakukan  ialah  pengujian  compiling algoritma  sieve  of  atkin  atau  algoritma  untuk  menemukan bilangan prima dengan limit n, dalam pengujian ini n memiliki nilai 178.837.830. Pengujian dilakukan untuk mengetahui berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk mengeksekusi program yang berisi  algoritma  tersebut.  Pengujian  juga  dilakukan  untuk mengetahui ketahanan server.
20 D E TI K 15 10 5 0 1 2 3
4 5 6 7 8 9

## JUMLAH KOMPUTER VIRTUAL

## Gambar 19. Grafik waktu rata-rata compiling algoritma sieve of atkin
Gambar  19  menunjukkan  bahwa  untuk  melakukan compiling program algoritma sieve of atkin pada 1 komputer virtual hanya membutuhkan waktu tidak lebih dari 3 detik.
e-ISSN: 2548-6861
Terlihat  juga  peningkatan  waktu  compiling  yang  cenderung stabil.
20
De ti k 10
0 1 2 3 4 5 6

## Pengujian
1 Komputer   2 Komputer   3 Komputer 4 Komputer   5 Komputer   6 Komputer 7 Komputer   8 Komputer   9 Komputer

## Gambar 20. Grafik waktu setiap pengujian algoritma Sieve of Atkin
Gambar  20  menunjukkan  bahwa  saat  menjalankan program  berisi  algoritma  sieve  of  atkin  mengalami peningkatan  yang  cukup  stabil,  namun  waktu  yang dibutuhkan cenderung masih terlalu besar. Hal ini disebabkan kemampuan processor yang digunakan saat percobaan cukup terbatas.

## V. K ESIMPULAN
Hasil  penelitian  yang  diperoleh  dari  penelitian  ini  dapat dibandingkan  dengan  hasil  penelitian  sebelumnya,  server Proxmox [1] dan server Ovirt [2] menunjukkan bahwa;
1) Jika diukur dari sisi waktu startup, server proxmox dalam menjalankan  5  komputer  virtual  membutuhkan  waktu sekitar  17  detik,  server  ovirt  membutuhkan  waktu  20 detik dan server openstack  membutuhkan  waktu sekitar 26  detik.  Untuk  menjalankan  10  komputer  virtual, proxmox  membutuhkan  29  detik  serta  ovirt  145  detik. Sedangkan  server  openstack  membutuhkan  waktu  50 detik  dalam  menjalan  9  komputer  virtual.  Dari  hasil tersebut  kita  dapat  menyimpulkan  bahwa  untuk menjalankan  10  komputer  virtual,  server  proxmox menjadi pilihan terbaik.
2) Jika  diukur  dari  waktu  menjalankan  aplikasi  netbeans, server  proxmox  membutuhkan  waktu  18  detik,  server ovirt 25,6 detik dan openstack membutuhkan waktu 24,6 detik  dalam  menjalankan  aplikasi  netbeans  pada  5 komputer  virtual  secara  bersamaan.  Sedangkan  saat menjalankan aplikasi netbeans pada 10 komputer virtual, server proxmox membutuhkan waktu sebanyak 34 detik, server  ovirt  45  detik.  Sedangkan  server  openstack membutuhkan  waktu  50  detik  untuk  menjalankan aplikasi netbeans pada 9 komputer virtual.
3) Sedangkan  jika  diukur  dari  waktu  compiling  program berisi  algoritma  Sieve  of  Atkin,  server  proxmox membutuhkan  waktu  8.3  detik,  server  ovirt  8.8  detik, serta  server  openstack  membutuhkan  waktu  8.3  detik dalam  melakukan  compiling  pada  5  komputer  virtual secara bersamaan. Sedangkan pada 10 komputer virtual secara bersamaan, server proxmox membutuhkan waktu
JAIC
17
18  detik,  dan  server  ovirt  15.4  detik.  Sedangkan  server openstack membutuhkan waktu sekitar 15,3 detik dalam melakukan compiling.
4) Maka  dapat  disimpulkan,  secara  garis  besar  server proxmox yang paling baik dalam pemanfaatan teknologi lab komputer virtual. Namun hasil ini belum cukup valid mengingat  spesifikasi  server  yang  digunakan  berbeda. Server yang digunakan proxmox menggunakan processor  8(octa)  core  serta  RAM  24  Gb  sedangkan openstack  menggunakan  processor  4(quad)  core  serta RAM 16 Gb.

## D AFTAR P USTAKA
[1] Beloglazov,  A.  and  Buyya,  R.,  2015.  OpenStack  Neat:  a framework for dynamic and energy‐efficient consolidation of virtual  machines  in  OpenStack  clouds.  Concurrency  and Computation: Practice and Experience, 27(5), pp.1310-1333.
[2] Bonner, S., Pulley, C., Kureshi, I., Holmes, V., Brennan, J. and James,  Y.,  2013,  October.  Using  OpenStack  to  improve student  experience  in  an  HE  environment.  In  Science  and Information Conference (SAI), 2013 (pp. 888-893). IEEE.
[3] Cenka, B.A.N. and Hasibuan, Z.A., 2013, March. Enhancing educational services using cloud technology. In Information
and Communication Technology (ICoICT), 2013 International Conference of (pp. 155-160). IEEE.
[4] Sumarto,  S.,  Thohari,  A.H.  and  Apriyani,  M.E.,  2014. Rancang  Bangun  Lab  Komputer  Virtual  Berbasis  Cloud Computing  Menggunakan  Ovirt  Pada  Jaringan  Terpusat. Jurnal Integrasi, 6(1), pp.72-76.
[5] Thohari,  A.H.,  Sumarto,  S.  and  Apriyani,  M.E.,  2014. Rancang  Bangun  Lab  Komputer  Virtual  Berbasis  Cloud Computing  Menggunakan  Proxmox  Pada  Jaringan  Terpusat. Prosiding  Seminar Applied  Business  and  Engineering Conference (ABEC) 2014 .
[6] Kurniawan, D.E. and Surur, M.N., 2016. Perancangan Sistem Pengamanan  Sepeda  Motor  Menggunakan  Mikrokontroler Raspberry  Pi  dan  Smartphone  Android.  Jurnal  Komputer Terapan, 2(2), pp.93-104.
[7] Kurniawan,  D.E.,  2017.  Push  Notification  System  Pada Prototype Kendali Listrik Rumah. CESS (Journal of Computer Engineering, System and Science), 2(2), pp.89-92.
[8] Kurniawan,  D.E.,  2017.  Simulasi  Perhitungan  Tarif  Pada Pemandu Wisata Berbasis Perangkat Bergerak. CESS (Journal of Computer Engineering, System  and Science), 2(1), pp.12- 16.
[9] Li,  P.,  2010.  Centralized  and  decentralized  lab  approaches based on different virtualization models. Journal of Computing Sciences in Colleges, 26(2), pp.263-269.
[10] Purbo, Ono. W, “Membuat Sendiri Cloud Computing Server Menggunakan Open Source”, Yogyakarta: Andi Offset, 2012