SISTEM TERDISTRIBUSI - Chapter 1

PERKENALAN SISTEM TERDISTRIBUSI

1.        PENGERTIAN SISTEM TERDISTRIBUSI

Sistem Terdistribusi adalah Sekumpulan komputer otonom yang terhubung ke suatu jaringan, dimana  bagi pengguna sistem terlihat sebagai satu komputer. Maksud komputer otonomi adalah walaupun komputer tidak terhubung ke jaringan, komputer tersebut tetap data berjalan.

Dengan menjalankan sistem terdistribusi

komputer dapat melakukan :

a.        Koordinasi Aktivitas 

b.        Berbagi sumber daya : hardware, software dan data

Dengan definisi tersebut diatas maka internet sesungguhnya bukanlah suatu sistem terdistribusi, melainkan infrastruktur dimana sistem terdistribusi dapat di aplikasikan pada jaringan tersebut. Sistem terdistribusi merupakan kebalikan dari Sistem Operasi Prosesor Jamak.Pada sistem tersebut, setiap prosesor memiliki memori lokal tersendiri. Kumpulan prosesornya saling berinteraksi melalui saluran komunikasi seperti LAN dan WAN menggunakan protokol standar seperti TCP/IP. Karena saling berkomunikasi, kumpulan prosesor tersebut mampu saling berbagi beban kerja, data, serta sumber daya lainnya.

Sistem terdistribusi dapat dikatakan sebagai suatu keberadaan beberapa komputer yang bersifat transparan dan secara normal, setiap sistem terdistribusi mengandalkan layanan yang disediakan oleh jaringan komputer.

Contoh Sistem Terdistribusi

a.    Sistem Telepon

-       ISDN, PSTN

b.    Manajemen Jaringan

-       Adminstrasi sesumber jaringan

c.    Network File System (NFS)

-       Arsitektur untuk mengakses sistem …le melalui jaringan

d.    WWW

-          Arsitektur client/server yang diterapkan di atas infrastruktur internet

-          Shared Resource (melalui URL)

1.         TUJUAN

a.         Koneksi pengguna dan sumber daya.

Dalam penggunaanya sistem terdistribusi sangat diperlukan karena:

-          Performance : Sekumpulan prosesor dapat menyediakan kinerja yang lebih tinggi daripada komputer yang terpusat

-          Distribution : Banyak aplikasi yang terlibat, sehingga lebih baik jika dipisah dalam mesin yang berbeda (contoh: aplikasi perbankan, komersial)

-          Reliability : Jika terjadi kerusakan pada salah satu mesin, tidak akan mempengaruhi kinerja system secara keseluruhan

-          Incremental Growth : Mesin baru dapat ditambahkan jika kebutuhan proses meningkat

-          Sharing Data/Resource adalah : Segala hal yang dapat digunakan bersama dalam jaringan komputer.Meliputi hardware (e.g. disk, printer, scanner), juga software (berkas, basis data, obyek data).

-          Communication

Menyediakan fasilitas komunikasi antar manusia. Beberapa contoh dari sistem terdistribusi yaitu :

-          Internet, merupakan suatu bentuk jaringan global yang menghubungkan komputer denga satu sama lainnya, yang dapat berkomunikasi dengan media IP sebagai protokol.

-          Intranet : jaringan yang teradministrasi secara local, Biasanya proprietary,  Terhubung ke internet (melalui firewall), menyediakan layanan internal dan eksternal

-          Sistem terdistribusi multimedia biasanya digunakanpada infrastruktur internet
Salah satu contoh perangkat lunak yang menggunakan metode sistem terditribusi adalah Sistem Operasi.

b.        Transparansi

-          Access transparency :Sumber daya lokal dan remote di akses dengan menggunakan operasi yang sama.

-          Location transparency : Pengguna sistem tidak tahu mengetahui keberadaan hardware dan software (CPU,…le dan data).

-          Migration (Mobility) transparency :Sumber daya (baik berupa Hardware dan/atau software) dapat bebas berpindahtanpa meng

-          ubah sistem penamaan.

-          Replication transparency : Sistem bebas untuk menambah …le atau sumber daya tanpa diketahui oleh user (dalam rangkan meningkatkan kinerja)

-          Concurency transparency :User tidak akan mengetahui keberadaan user lain dalam sistem, walaupunuser tersebut menggunakan sumber daya yang sama.

-          Failure transparency :Aplikasi harus dapat menyelesaikan proses nya walaupun terdapat kegagalanpada beberapa pada komponen sistem.

-          Performance transparency :Beban kerja yang bervariasi tidak akan menyebabkan turunnya kinerja sistem,hal ini dapat di capai dengan melakukan automatisasi konfigurasi terhadapperubahan beban.

c.        Openness (Keterbukaan)

Salah satu hal terpenting yang harus dimiliki oleh sistem terdistribusi adalah opennes (keterbukaan) dan ‡exibility (‡eksibilitas) :

-          Setiap layanan (services) harus dapat di akses oleh semua user.

-          Mudah dalam implementasi, install dan debug services;

-          User dapat membuat dan menginstall service yang telah dibuat oleh siuser tersebut.

Aspek kunci pada opennes :

-          Interface dan Protocol yang standard (seperti protokol komunikasi diinternet)

-          Support terhadap keanekaragaman. ( dengan membuat midleware seperti CORBA)

d.        Skalabilitas

Bertambahnya kebutuhan terhadap sister, memungkinakan untuk memperbesar dan memperkecil infrastruktur dari sistem tersebar itu sendiri.Perubahan ukuran ini tidak mempengaruhi kinerja sistem yang sedang berjalan.Perubahan skalabilitas ini meliputi pengguna dan perangakat keras dan lunak sistem terdistribusi.

Masalah-masalah kemudian bisa muncul dari proses perluasan system tersebar ini, antara lain :

-         Keterbatasan perluasan. Semakin banyak pengguna maupun sumber yang dipakai menimbulkan  terjadinya masalah dalam :

·         Pelayanan terpusat ( Centralized Services ). Banyak aplikasi yang hanya di tangani oleh sebuah  untuk menangani banyaknya pengguna yang memakai aplikasi secara bersamaan.

·          Data terpusat ( Centralized Data ) Sama halnya dengan pelayanan terpusat, data terpusat  mengakibatkan masalah yang baru. Ini akibat keterbatasan dari media penyimpanan yang dimiliki oleh sebuah komponen penyimpanan (storage).

·         Algoritma terpusat ( Centralized Algorithm ) Dalam skala luas sistem terdistribusi, sejumlah pesan yang cukup besar harus di route melewati banyak bentuk.

-         Hiding Comunication Latencies. Proses ini menyelesaikan masalah trasnmisi sistem tersebar secara geografis yang diakibatkan oleh keterbatasan kapasitas jaringan dan . Pada dasarnya proses ini menitikberatkan pada dihindarinya waktu delay yang mungkin terjadi ( akibat luas dan jarak ) pada saat melakukan proses remote service.

-         Distribution.  Proses distribusi melibatkan komponen, membagi kedalam bagian yang lebih kecil kemudian di sebar didalam bagian-bagian komponen sistem tersebar. Contoh penerapannya adalah pada Domain Name System ( DNS ).

-         Replication.  Replikasi dalam sistem tersebar mampu meningkatkan performansi dari sistem tersebar dan menambah ketersediaan sumber daya yang dibutuhkan system

-         Konkurensi/kebersamaan ( Concurrency ). Proses dilakukan secara simultan dan membagi sumber daya sehingga bisa digunakan secara bersama.

-         Fault Tolerance. Kemampuan untuk tetap melakukan komputasi ketika terjadi kesalahan : Deteksi/mask/toleransi kesalahan,  Recovery terhadap kesalahan,  Redundancy.

-         Keanekaragaman ( Heterogeneity ). Sistem tersebar mampu mendukung berbagai sistem operasi, perangkat keras, dan perangkat lunak.

-         Keamanan ( Security ) Sistem tersebar harus dapat menangani proses pengamanan yang memadai dalam setiap proses transaksi sistem tersebar

2.         KONSEP PERANGKAT KERAS

Meskipun semua sistem terdistribusi terdiri dari beberapa CPU, ada beberapa cara berbeda dengan mengatur hardware, terutama dalam hal bagaimana mereka saling berhubungan dan bagaimana mereka berkomunikasi.

a.         Multiprosesor

Semua sistem terdistribusi menggunakan MIMD, Meskipun Flynn berhenti di sini, kita akan lebih jauh. Membagi semua MIMD komputer menjadi dua kelompok: Tightly coupled yang share memori, biasanya disebut Multiprocessors, dan mereka yang tidak, kadang-kadang disebut multicomputers. Dalam multiprosesor, ada virtual address yaitu satu ruang yang digunakan bersama-sama oleh semua CPU. Jika ada CPU menulis, misalnya, nilai 44 menjadi alamat 1000, CPU lain kemudian membaca dari alamat 1000 akan mendapatkan nilai 44. Semua mesin memiliki memori yang sama.

b.         Sistem Homogen Multicomputer

-          Paling banyak digunakan dalam DS

-          Berbeda : Prosesor, Memori, I/O Bandwidth – Jaringan

c.          Sistem Heterogen Multicomputer

Sistem Tightly-coupled digabungkan untuk digunakan sebagai sistem paralel (bekerja pada satu masalah) dan loosely coupled yang cenderung digunakan sebagai sistem terdistribusi (bekerja pada banyak masalah yang tidak berkaitan), meskipun hal ini tidak selalu benar. Salah satu yang terkenal adalah proyek  di mana ratusan komputer semua dunia bekerja bersama-sama mencoba untuk mencari faktor dengan jumlah besar (sekitar 100 digit). Setiap computer ditugaskan dalam kisaran yang berbeda pembagi untuk melakukannya, dan mereka semua bekerja tidak serempak dan melaporkan hasil ketika mereka selesai.

3.         KONSEP PERANGKAT LUNAK

Meskipun hardware penting, software bahkan lebih penting.Gambaran yang sistem berikan kepada para penggunanya, dan bagaimana mereka berpikir tentang sistem, sangat ditentukan oleh sistem operasi dan perangkat lunak, bukan perangkat keras. Dalam bagian ini kita akan memperkenalkan berbagai jenis sistem operasi untuk Multiprocessors dan multicomputers yang baru saja kita mempelajari, dan mendiskusikan jenis perangkat lunak yang berjalan pada perangkat keras

.

a.        Sistem operasi terdistribusi

Suatu sistem operasi terdistribusi yang sejati adalah yang berjalan pada beberapa buah mesin, yang tidak melakukan sharing memori, tetapi terlihat bagi user sebagai satu buah komputer single.Pengguna tidak perlu memikirkan keberadaan perangkat keras yang ada, seperti prosesor.Contoh dari sistem seperti ini adalah Amoeba.

Sistem operasi terdistribusi berbeda dengan sistem operasi jaringan. Untuk dapat membedakannya, sistem operasi jaringan memiliki ciri-ciri sebagai berikut:

-          Tiap komputer memiliki sistem operasi sendiri

-          Tiap personal komputer memiliki sistem …le sendiri, di mana data-datadisimpan

-          Sistem operasi tiap komputer dapat berbeda-beda atau heterogen

-          Pengguna harus memikirkan keberadaan komputer lain yang terhubung,dan harus mengakses, biasanya menggunakan remote login (telnet)

-          File system dapat digunakan dengan dukungan NFS

Fungsi Sistem Operasi Terdistribusi

-          Shared Resource :

Walaupun perangkat sekarang sudahmemiliki kemampuan yang cepat dalam proses-proses komputasi, atau misal dalam mengakses data, tetapi pengguna masih saja menginginkan sistem berjalan dengan lebih cepat. Apabila hardware terbatas, kecepatan yang diinginkan user dapat diatasi dengan menggabung perangkat yang ada dengan sistem DOS (Distributed Operating System).

-          Manfaat Komputasi :

Salah satu keunggulan sistem operasi terdistribusi ini adalah bahwa komputasi berjalan dalam keadaan pararel. Proses komputasi ini dipecah dalam banyak titik (nodes), yang mungkin berupa komputer pribadi, prosesor tersendiri, dan kemungkinan perangkat prosesor-prosesor yang lain. Sistem operasi terdistribusi ini bekerja baik dalammemecah komputasi ini dan baik pula dalam mengambil kembali hasil komputasi dari titik-titik cluster untuk ditampilkan hasilnya.

-          Reliabilitas :

Fitur unik yang dimiliki oleh DOS ini adalah reliabilitas. Berdasarkan design dan implementasi dari design sistem ini, maka hilangnya suatu node tidak akan berdampak terhadap integritas system. Hal ini berbeda dengan computer personal, apabila ada salah satu hardware yang mengalami kerusakan, maka system akan berjalan tidak seimbang, bahkan sistem bisa tidak dapat berjalan atau mati.

-          Komunikasi :

Sistem operasi terdistribusi biasanya berjalan dalam jaringan, dan biasanya melayani koneksi jaringan. Sistem ini biasanya digunakan user untuk proses networking. User dapat saling bertukar data, atau saling berkomunikasi antar titik baik secara LAN maupun WAN.

b.        Sistem operasi jaringan

Keuntungan Sistem Jaringan Terdistribusi

-          Performance :Kumpulan dari beberapa prosesor akan memberikan kinerjayang lebih baik dari pada komputer yang terpusat. Begitujuga kalau dilihat dari sisi biaya.

-          Distribution

-          Reliability (Fault tolerance)apabila salah satu komponen terjadi kerusakan, systemtetap dapat berjalan

-          Incremental Growth : Mudah dalam melakukan penambahan komputer/komponen

-          Sharing Data/ResourcesBerbagi data adalah salah satu hal yang pokok padakebanyakan aplikasi

c.        Middelwarre

Middleware adalah software yang dirancang untuk mendukung pengembangan sistem tersebar dengan memungkinkan aplikasi yang sebelumnya terisolasi untuk saling berhubungan. Dengan bantuan middleware, data yang sama dapat digunakan oleh customer service, akuntansi, pengembangan, dan manajemen sesuai kebutuhan. Middleware dapat juga berfungsi sebagai penerjemah informasi sehingga setiap aplikasi mendapatkan format data yang dapat mereka proses.

Middleware tersedia untuk berbagai platform, dengan berbagai jenis. Jenis middleware yang umum dikembangkan saat ini dapat dikelompokkan dalam lima kategori besar, salah satunya adalah homegrown, yang dikembangkan khusus untuk kebutuhan internal organisasi, model RPC/ORB (Remote Procedure Call/Object Request Broker), Pub/Sub (Publication/Subscription), Message Queuing, dan TP (Transaction Processing) Monitor.

4.         MODEL CLIENT – SERVER

a.         Client and Server

Sistem client-server mempunyai satu atau lebih proses client dan satu atau lebih proses server, dan sebuah proses client dapat mengirim query ke sembarang proses server. Client bertanggung jawab pada antar muka untuk user, sedangkan server mengatur data dan mengeksekusi transaksi. Sehingga suatu proses client berjalan pada sebuah personal computer dan mengirim query ke sebuah server yang berjalan pada mainframe. Arsitektur ini menjadi sangat popular untuk beberapa alasan.Pertama, implementasi yang relatif sederhana karena pembagian fungsi yang baik dan karena server tersentralisasi.Kedua, mesin server yang mahal utilisasinya tidak terpengaruh pada interaksi pemakai, meskipun mesin client tidak mahal.Ketiga, pemakai dapat menjalankan antarmuka berbasis grafis sehingga pemakai lebih mudah dibandingkan antar muka pada server yang tidak user-friendly.perlu diingat batasan antara client dan server dan untuk menjaga komunikasi antara keduanya yang berorientasi himpunan. Khususnya membuka kursor dan mengambil tupel pada satu waktu membangkitkan beberapa pesan dan dapat diabaikan.

b.         Aplikasi Layer

Ada tujuh lapisan/layer yang masing-masing beserta fungsi dan contoh protokol sebagai berikut.

-          APLICATION LAYER

Melayani antar muka antara aplikasi dan jaringan, protokol yang digunakan contohnya FTP, DMTIP, POP3.

-          PRESENTATION LAYER

Menangani format data agar dapat dimengerti oleh penerima, pada layer ini juga kompresi, enkripsi-deskripsi data dilakukan, contoh protokolnmya ASCII, MPEG, JPEG.

-          SESSION LAYER

Memisahkan data antar sesi dan antar aplikasi yang berjalan, contohnya protokol SQL, RPC.

-          TRANSPORT LAYER

Mengatur jalannya pertukaran data, pada lapisan ini juga ada fungsu error recovery, contoh protokolnya TCP, UDP, SPX.

-          NETWORK LAYER

Menentukan jalur atau rute pengiriman dan meneruskan paket ke alamat tujuan, contoh protokolnya IP, IPX ARP, RARP, ICMP, RIP.

-          DATA LINK LAYER

Memeprsiapkan dan membangun transmisi data, contoh protokolnya SLIP, PPP, MTU.

-          PHYSICAL LAYER

Mentransmisikan data biner melalui komunikasi, contoh protokolnya :10baseT, 100baseT, RS232.

Proses yang terjadi pada informasi yang dikirimkan oleh sebuah aplikasi ketika melalui lapisan OSI di atas adalah sebagai berikut

1. Pada Aplication, Presentation dan session layer, informasi diubah menjadi data.
2. Pada Transport layer, data diubah menjadi segmen.
3. Pada Network layer, segmen diubah menjadi paket.
4. Pada Data link layer, paket diubah menjadi frame.
5. Pada Phisical layer, frame diubah menjadi bit sehingga siap untuk dikirimkan.

Pada sisi penerima, hal yang sama juga terjadi, dari bit, data dibuah menjadi frame dan seterusnya sehingga akhirnya menjadi informasi yang diterima oleh aplikasi penerimanya.

c.         Arsitektur Client Server

Banyak  arsitektur  perangkat  lunak  dan  keras  yang  bervariasi  yangdigunakan  untuk  komputasi  terdistribusi.  Pada  tingkat  yang  lebih  rendah,penghubungan beberapa CPU dengan menggunakan jaringan sangat dibutuhkan.Pada tingkat yang lebih tinggi menghubungkan proses yang berjalan dalam CPUtersebut dengan sistem komunikasi juga dibutuhkan.

Definisi Model Arsitektur Sistem Terdistribusi:

• Komponen software (proses, object)
• Cara berinteraksi antar komponen
• Pemetaan komponen pada sistem jaringan utama

Dibutuhkan untuk:

• menangani lingkungan dan penggunaan yang beragam
• menjamin unjuk kerja

Tipe utama model arsitektur:

• Client-Server 

• Tipe pertama dan paling umum digunakan
• Server adalah komputer yang memiliki resources, seperti : aplikasi, cd-rom,printer yang bisa di-share oleh client
• Server yang melayani pelayanan untuk client, dan melakukan proses data
• Client yang meminta pelayanan dari server, dan menyimpan data
• Client menghubungi server untuk pengambilan data, kemudian server memformatnya dan menampilkannya ke pengguna.
• Client-server ini termasuk 2-two tier, yaitu : layer server, dan layer client
• Contoh : Windows NT, Windows 2003 Server, Unix, Linux dengan Windows98 / NT Workstation / Windows XP / Linux

•Multiple servers

• Untuk kinerja dan kehandalan yang lebih baik (misal : search engines, lebihdari 1000 komputer)

•Proxy servers

• Untuk mengurangi beban pada jaringan, menyediakan akses melalui firewall
• Agent / mesin yang bertindak atas nama server yang dibantu / digantikanfungsinya

•Peer processes

• Definisi : Sebuah arsitektur di mana tidak terdapat mesin khusus yangmelayani suatu pelayanan tertentu atau mengatur sumber daya dalam jaringan. Dan semua kewajiban dibagi merata ke seluruh mesin, yangdikenal sebagai peer.
• Digunakan bila respon interaktif yang lebih cepat
• Berfungsi sebagai client maupun server
• Tidak memilki kontrol terpusat pada sumber daya yang terbagi
• Semua  perlatan  dapat  membagikan  sumber  dayanya  dengan  semuakomputer pada jaringan yang sama
• Hubungan peer berarti tidak ada satu komputer-pun yang memiliki prioritasakses  tertinggi,  maupun  tanggung  jawab  tertinggi  untuk  membagikansumberdaya
• Semua user dapat bertindak sebagai administrator jaringan
• Setiap user dapat memutuskan user lain dapat mengakses sumberdayasecara  sederhana  hanya  dengan  melakukan  permintaan  atau  harusmenggunakan password

•Tightly coupled  (clustered)

• Biasanya menunjuk kepada satu set mesin yang sangat bersatu yangmenjalankan proses yang sama secaraparalel,membagi tugas dalambagian-bagian, dan kemudian mengumpulkan kembali dan menyatukannyasebagai hasil akhir.

 •Service oriented  

• Sistem diatur sebagai satu set pelayanan yang dapat diberikan melaluiantar-muka standar.

 •Mobile code

• Berdasarkan prinsip arsitektur mendekatkan pemrosesan ke sumber data

•Replicated repository 

• Di mana "repository" dibuat replikanya dan disebarkan ke dalam sistemuntuk membantu pemrosesan online/offline dengan syarat keterlambatanpembaharuan data dapat diterima.

•File Server - Workstation

• Sistem berisi workstation-workstation (komputer pribadi berkinerja tinggi)tersebar dihubungkan LAN berkecepatan tinggi.
• User mempunyai workstation, dan tidak peduli lokasi data yang diolahnya.
• Server hanya bertugas sebagai penyimpanan data
• Proses dijalankan di masing-masing workstation / terminal
• Worksation-workstation akan menggunakan file secara bersamaan
• Proses yang besar dibutuhkan workstation berkemampuan besar (RAM danprosessor)
• Contoh : LAN (Novell Netware, Banyan Vines)