SIMULASI DATA CENTER (NETWORKING)

A. Virtual Network dan Virtual Switch

Virtual network menyediakan konektivitas untuk host-host ESXi dan mesin-mesin virtual. Komponen dasar virtual network adalah virtual switch. Virtual switch merupakan software yang diterapkan dalam kernel VM, sehingga memungkinkan host-host yang telah diinstalasikan ESXi dapat memiliki konektivitas.

Semua komunikasi melalui jaringan ditangani oleh host-host yang dihubungkan oleh satu atau lebih virtual switch. Suatu virtual switch menyediakan konektivitas bagi mesin-mesin virtual, baik yang terdapat pada sesama host, maupun berbeda host. Virtual switch dapat membentuk konektivitas untuk pengaturan jaringan pada host-host ESXi dan konektivitas untuk mengakses alamat IP media penyimpanan.

Virtual switch bekerja pada layer kedua dari OSI Layer, sehingga 2 virtual switch tidak dapat dipetakan pada fisik Network Interface Card (NIC) yang sama, akan tetapi 2 atau lebih NIC dapat dipetakan pada virtual switch yang sama. Pada saat dua atau lebih mesin virtual dihubungkan pada virtual switch yang sama maka lalu lintas jaringan diantara kedua objek tersebut di routing secara lokal. Apabila adapter uplink pada fisik adapter Ethernet dihubungkan dengan virtual switch, maka setiap mesin virtual dapat mengakses jaringan eksternal yang terkoneksi dengan fisik adapter Ethernet tersebut.

Beberapa kemampuan virtual switch adalah sebagai berikut :

1.      Mengarahkan lalu lintas jaringan antara mesin-mesin virtual dan menghubungkan mesin-mesin virtual ke jaringan eksternal.

2.      Menggabungkan bandwidth bermacam-macam adapter jaringan dan melakukan penyeimbangan lalu lintas jaringan diantara adapter. Selain itu dapat digunakan untuk menangani proses fail over NIC.

3.      Menghubungkan NIC dari mesin-mesin virtual dengan port, dimana masing-masing adapter uplink menggunakan 1 port untuk berkomunikasi.

Pada gambar terlihat konsep virtual switch pada VMware vSphere yang menyederhanakan konektivitas tanpa mengurangi kualitas jaringan antar komponen didalamnya.

Konsep virtual switch pada VMware® vSphere™

B.     Mengelola Virtual Network

VMware Virtual Center menyediakan alat untuk membangun dan memelihara infrastruktur jaringan virtual Anda, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. Anda dapat menggunakan VirtualCenter untuk menambah, menghapus, dan memodifikasi switch virtual dan mengkonfigurasi grup port yang berisi VLAN dan bekerja sama. Anda dapat menggunakan Virtual Center peran fitur untuk menetapkan hak akses administrator jaringan perlu untuk mengelola jaringan virtual.

C.    Pilihan Media Penyimpanan vSphere™

Pada konfigurasi host-host ESXi, terdapat mekanisme untuk berbagi akses terhadap datastores merupakan tempat lojik yang menyembunyikan setiap perangkat media penyimpanan dan menyediakan model yang seragam untuk penempatan file-file mesin virtual. Datastores dapat diformat dengan VMFS atau sistem file yang sesuai dengan sistem operasi atau perangkat media penyimpanan yang dibagi pakai menggunakan protocol Network File System (NFS) tergantung dari tipe media penyimpanan yang digunakan.

Beberapa teknologi yang digunakan pada media penyimpanan dan didukung oleh host-host ESXi pada ruang lingkup vSphere adalah sebagai berikut :

1.      Direct Attached Storage : sekumpulan hardisk yang terdapat baik didalam maupun diluar host atau berupa array melalui koneksi langsung dan bukan berupa koneksi jaringan komputer.

2.      Fibre Channel : suatu protocol penyampaian berkecepatan tinggi yang biasanya  digunakan untuk Storage Area Network (SAN). Media penyimpanan Fibre Channel memiliki kemampuan untuk membungkus perintah-perintah SCSI, yang ditransmisikan diantara titik-titik fibre channel. Secara umum, titik-ttik fibre channel dapat berupa server, sistem media penyimpanan atau tape drive. Switch Fibre Channel menghubungkan bermacam-macam titik, membentuk suatu pabrik dalam lingkungan jaringan Fibre Channel.

3.      FCoE (Fibre Channel over Ethernet) : lalu lintas yang melalui Fibre Channel dienkapsulasi kedalam frames dari FCoE. Frame tersebut dikonversikan menjadi lalu lintas jaringan komputer. Pada saat mengaktifkan jalur Ethernet yang sama untuk membawa lalu lintas Fibre Channel dan Ethernet. Melalui penggunaan FCoE, maka dapat meningkatkan utilisasi penggunaan infrastruktur fisik serta mengurangi jumlah port jaringan dan cabling.

Beberapa pilihan penempatan data pada VMware® vSphere™

D.    Data stores VMFS dan NFS

Mesin virtual ditempatkan pada datastorres sebagai sekumpulan file pada direktori mereka. Datastore juga dapat digunakan untuk menempatkan file image ISO dan beberapa template untuk mesin-mesin virtual.

VMFS merupakan sistem file yang membentuk cluster dan memungkinkan server-server fisik lebih dari satu untuk membaca dan menulis terhadap perangkat media penyimpanan secara simultan. File sistem cluster memungkinkan terbentuknya layanan-layanan berbasis virtualisasi yang unik. Layanan tersebut dapat berupa migrasi secara live terhadap mesin virtual dari satu server fisik ke server fisik lainnya dan melakukan clustering mesin-mesin virtual melalui serverserver fisik yang berbeda, dengan tujuan pengaturan distribusi beban kerja dan ketersediaan sistem.

VMFS dapat digunakan untuk membantu departemen TI dalam penyederhanaan provisi mesinmesin virtual dengan cara menempatkan seluruh mesin pada lokasi yang terpusat. VMFS memungkinkan lebih dari satu host untuk dapat mengakses media penyimpanan mesin-mesin virtual yang dapat dibagi pakai secara bersamaan.

NFS merupakan protocol untuk berbagi pakai file yang digunakan host-host ESXi untuk berkomunikasi dengan perangkat NAS. NAS merupakan perangkat storage khusus yang menghubungkan jaringan komputer serta penyediaan layanan akses terhadap file. Penempatan data pada NFS diperlakukan secara sama dengan penempatan data pada VMFS dan penempatan data tersebut dapat digunakan untuk menyimpan file-file mesin virtual, template dan file-file ISO. Sebagai tambahan, volume NFS memungkinkan migrasi vMotion pada mesinmesin virtual dengan sebelumnya file-file mesin virtual tersebut ditempatkan pada NFS.

Physical File System dan VSphere VMFS

E.     Kesimpulan

Virtual network menyediakan konektivitas untuk host-host ESXi dan mesin-mesin virtual. Komponen dasar virtual network adalah virtual switch. Virtual switch merupakan software yang diterapkan dalam kernel VM, sehingga memungkinkan host-host yang telah diinstalasikan ESXi dapat memiliki konektivitas.

Virtual switch bekerja pada layer kedua dari OSI Layer, sehingga 2 virtual switch tidak dapat dipetakan pada fisik Network Interface Card (NIC) yang sama, akan tetapi 2 atau lebih NIC dapat dipetakan pada virtual switch yang sama.

SIMULASI DATA CENTER VMOTION DAN STORAGE

A.    Pemilihan Storage VMWare

Tipe storage yang kita gunakan akan mempengaruhi efisiensi kinerja sistem virtual yang kita buat dengan VMWare. Kita akan dihadapkan pada beberapa pilihan baik dari segi protocol dan teknologi, tentunya dengan berbagai kelebihan di masing masing pilihan tersebut.

Kita perlu menentukan pilihan mana yang paling sesuai dengan situasi yang kita hadapi. Untuk dapat memilih dengan baik, maka perlu di fahami dulu konsep anatomi SCSI nya terlebih dahulu.

SCSI (Small Computer System Interface) memiliki 3 Layer OSI yaitu :

1.      SCSI Command , disini “perintah” untuk menerima atau mengirimkan dari dan ke SCSI device ditangani.

2.      SCSI Transport Protokol , protocol ini bertanggung jawab untuk mengelompokkan data agar bisa di kirimkan, di monitor transmisi nya dengan lancar dan baik. Beberapa protocol yang mungkin kita kenal adalah Fibre Channel, dan iSCSI (internet Small Computer System Interface).

3.      SCSI Interconnect , ini adalah layer dimana SCSI card itu berada, bertanggung jawab untuk memberikan sinyal yang menyatakan bahwa mereka memang mengirimkan data data.

Semua perangkat SCSI di identifikasi menjadi 3 ( tiga) bagian yang kita kenal sebagai Bus, bus adalah SCSI card didalam system kita, bisa merupakan parallel yang terkoneksi ke local disk, fibre channel atau NIC yang terhubung dengan iSCSI storage.

1.      Target : Single storage resource

2.      LUN : Logical Unit Numbers adalah SCSI client yang berada di dalam target. Suatu LUN bisa berasala dari satu disk atau beberapa disk jadi satu ( grup) dengan konfigurasi RAID tertentu.

Pemilihan dengan Fibre Channel memiliki beberapa keuntungan antara lain :

1.       Teknologi nya sudah mature, artinya kelemahan kelemahan sudah banyak yang teratasi.

2.       Fault tolerance bagus

3.       Speed umumnya lebih cepat dari iSCSI

4.       Effisiensi , untuk frame by frame FC lebih efisien disbanding iSCSI

5.       Security , untuk zoning LUN masking kita bisa menyembunyikan bagian dari SAN dari server yang berbeda beda untuk alasan keamanan, dan mencegah kecelakaan adanya override data.

6.       Memang kenyataanya iSCSI lebih murah dibanding FC, kita bisa saja mempertimbangkan memakai iSCSI kalau performance dan kecepatan bukanlah menjadi prioritas. Dibawah ini adalah beberapa keuntungan jika kita memutuskan menggunakan iSCSI

7.       Cost , lebih murah 20%-70 % dibanding FC.

8.       Fault tolerance , bisa digunaka dengan menggunakan redundant Ethernet switchs dan disk enclosure

9.       Routing , mudah karena berdasar TCP IP lebih mudah dikonfigurasi dan familiar untuk sebagian besar dari kita dan tentu saja masalah kompabilitas lebih luas.

Kekurangan nya adalah :

1.       Speednya lebih rendah dibanding FC Efisiensi nya kecil artinya memproduksi overhead data transmission lebih besar

2.       Security , mudah untuk di hack dibanding FC, terutama kalau kita menggunakan regular data sebagai double SAN transport. Ini bisa diatasi dengan memisahkan antara IP fisik dan logical untuk transport lalu lintas iSCSI.

Kelebihan menggunakan iSCSI

1.       Bisa menambah kapasitas hard disk tanpa harus memasukan hard disk ke dalam server.

2.       Hard disk iSCSI bertingkah laku seperti hard disk internal yang bisa diformat dan dipartisi.

3.       Jika tempat hard disk internal internal sudah tidak cukup mau tidak mau harus menggunakan external storage, salah satunya mengunakan iSCSI.

4.       Lebih mudah melakukan backup secara remote dari jarak jauh.

Metode Penyimpanan yang menggunakan protokol  iSCSI ada 2, yaitu :

1.      SAN (Storage Area Network) dan NAS (Network Attached Storage) yaitu sistem media penyimpanan terpusat dalam jaringan, yang memungkinkan komputer server atau client untuk menggunakan media penyimpanan tersebut seolah-olah menggunakan penyimpanan lokal (local disk).

2.      NAS sendiri adalah storage device yang bisa dikatakan “tinggal colok “ alias plug and play dimana mensupport 2(dua) protocol :

1.      NFS (Network File System) > open source

2.      SMB ( Server Block Message) > windows

Perbedaan SAN dan NAS

1.      Perbedaan SAN dan NAS pada jenis aksesnya :

a.       SAN (Stores Accses Network) :

Ø  Storagenya langsung nyambung ke jaringan

Ø  Jadi Kalau SAN tidak melibatkan processor saat file yang disharing tersebut diakses.

b.      NAS (Network Accses Stores) :

Ø  Storage yang sudah ada masih dishare lagi oleh OS

Ø  Pada NAS saat file yang disharing tersebut diakses maka dia(file yang disharing) akan melewati processor terlebih dahulu sebelum ke client.

B.     VMotion

VMware® vMotion® merupakan salah satu fitur VMware vCenter Server™ yang memungkinkan perpindahan virtual machine yang sedang berjalan dari suatu host yang telah diinstalasikan VMware ESXi™ (VMware vSphere) ke host lainnya yang telah diinstalasikan VMware ESXi™, tanpa adanya downtime dari virtual machine tersebut.

vMotion memungkinkan keseluruhan kondisi dari virtual machine yang sedang berjalan berada pada proses enkapsulasi pada memory dan tersimpan berupa sekumpulan file pada storage. Untuk kondisi tersebut, vMotion memerlukan setidaknya sebuah jaringan bertipe Gigabit Ethernet yang dikhususkan untuk fitur tersebut dalam rangka perpindahan memory dari satu host ESXi ke host ESXi yang lainnya.

Gambar  1. Penggunaan VMware™ vSphere® vMotion®

Tujuan perpindahan virtual machine dari suatu host ke host yang lain adalah :

Ø  Penggunaan hardware yang lebih efisien.

Ø  Dapat mengakomodasi downtime server yang ditujukan untuk maintenance suatu hardware server host.

Ø  Pendistribusian beban kerja virtual machine antar berbagai macam host yang telah diinstalasikan ESXi.

Mekanisme Kerja vMotion

Proses perindahan secara on-the-fly suatu virtual machine dari suatu host ke host yang lain, dapat dimungkinkan berkat adanya dukungan dari 3 teknologi berikut ini, diantaranya adalah :

1.      Keseluruhan kondisi virtual machine dalam keadaan ter-enkapsulasi melalui sekumpulan files yang terletak pada media storage storage yang digunakan bersama-sama seperti : media Fibre Channel, iSCSI Storage Area Network (SAN) atau Network Attached Storage (NAS). VMware™ vStorage® VMFS dapat mengakomodasi keperluan instalasi VMware™ ESX® pada beberapa host dalam mengakses file-file virtual machine secara bersamaan.

2.      Memory aktif dan kondisi eksekusi yang tepat untuk setiap virtual machine dapat mempercepat proses migrasi virtual machine pada host asal yang telah diinstalasikan ESX ke host tujuan yang telah diinstalasikan ESX. vMotion® menjaga pada waktu transfer prosesnya tidak terlihat oleh pengguna dengan mekanisme penjagaan lintasan migrasi pada memory dalam bentuk bitmap. Pada saat keseluruhan memory dan kondisi sistem dimigrasikan ke host tujuan, maka vMotion® menahan virtual machine asal, melakukan penduplikasian bitmap ke host tujuan dan memulai kembali keadaan sistem virtual machine pada host tujuan. Keseluruhan proses tersebut membutuhkan waktu kurang dari 2 detik pada jaringan Gigabit Ethernet.

3.      Jaringan yang digunakan oleh virtual machine juga divirtualisasi oleh host yang telah diinstalasikan ESX. Hal ini diperlukan untuk menjaga kondisi pada saat setelah migrasi, bahwa identitas jaringan virtual machine dan koneksi jaringan sudah ditetapkan serta dialokasikan sebelumnya. vMotion® mengelola virtual MAC address sebagai bagian dari proses migrasi tersebut. Pada saat host tujuan teraktivasi, maka vMotion® melakukan proses ping terhadap router jaringan untuk memastikan koneksi telah siap sebagai lokasi fisik virtual machine yang baru untuk virtual MAC address. Hal tersebut untuk menghasilkan keadaan zero downtime dan tidak terdapat gangguan terhadap pengguna.

Gambar 2. Mekanisme Kerja vMotion

Proses perpindahan virtual machine dapat dijelaskan melalui proses sebagai berikut :

1.      Proses migrasi dengan fitur vMotion diawali dengan modul Migrate Virtual Machine. Pada contoh ini, host asal (Source) dan host tujuan (Destination) sama-sama memiliki akses terhadap media storage yang menyimpan file-file virtual machine.

2.      Kondisi memory virtual machine yang akan dimigrasikan diduplikasi melalui jaringan vMotion® dari host asal ke host tujuan. Sementara itu para pengguna masih dapat mengakses virtual machine tersebut dan melakukan update halaman pada memory. Daftar halaman yang termodifikasi tersimpan pada bitmap memory pada host asal.

3.      Setelah memory dari virtual machine diduplikasikan dari host asal ke host tujuan, kondisi virtual machine tidak berubah dan tidak terdapat aktivitas tambahan yang terjadi pada virtual machine. Selama waktu tidak berubah tersebut, vMotion® melakukan transfer kondisi virtual machine dan bitmap memory ke host tujuan.

4.      Setelah kondisi virtual machine tidak berubah pada host asal, virtual machine segera dilakukan inisialisasi dan memulai berjalan pada host tujuan. Sebagai tambahan, permintaan Reverse Address Resolution Protocol (RARP) menginformasikan sub jaringan bahwa MAC address dari virtual machine saat ini dalam keadaan menyala pada port yang baru pada switch jaringan.

5.      Saat ini pengguna dapat mengakses virtual machine pada host tujuan setelah berpindah dari host asal dan virtual machine selanjutnya dihapus dari host asal.

C.    Storage Vmotion

Storage vMotion merupakan salah satu fitur pada VMware vSphere yang memungkinkan proses migrasi file image dari virtual machine antar datastore dilakukan tanpa memerlukan downtime.

Adapun use case dari fitur ini umumnya ditujukan ketika dibutuhkan proses maintenance dari sisi storage ataupun objektif lainnya seperti space reclamation. Namun demikian, storage vMotion juga dapat digunakan untuk mengubah model provisioning virtual disk dari Thick menjadi Thin ataupun sebaliknya. Secara teknis, perubahan model provisioning dari virtual disk suatu virtual machinedapat dilakukan melalui vSphere Client maupun Web Client yang terhubung ke vCenter Server.

Beberapa prasyarat dan keterbatasan sistem sebelum melakukan migrasi Virtual Machine antar storage menggunakan fitur Vmware™ Storage vMotion® :

a.       Harus memiliki rencana atas tindakan yang dikomunikasikan dan koordinasi yang baik antar administrator terkait (storage administrator, system administrator, network administrator, IT Infrastructure Manager).

b.      Pelaksanaan migrasi antar storage harus dilakukan pada waktu non-operasional organisasi atau pada waktu diluar jam kantor (off-peak hours).

c.       Pada Vmware™ vCenter® Management, seorang virtualization administrator harus melihat dan memastikan bahwa host asal dapat mengakses datastore / storage asal maupun datastore / storage tujuan.

Proses Perpindahan Virtual Machine dengan fitur Vmware™ Storage vMotion®

1.      Pada VM yang akan diberi tindakan migrasi storage, perlu dilakukan shutdown (dapat dilakukan dari operating system atau dari vmware™ vCenter® vSphere® Management) supaya VM berada pada kondisi off.

2.      Pada vmware™ vCenter® vSphere®, klik kanan pada VM yang telah berkondisi off seperti pada langkah 1, pilih Migrate.

3.      Pada tampilan Migrate Virtual Machine wizard, pilih radio button Change datastore.

Gambar 3. Memilih Change datastore pada pilihan Tipe Migrasi untuk fitur Storage vMotion®

4.      Setelah itu, pilih Datastore/Storage tujuan pada tabel datastore, dengan catatan bahwa ketersediaan kapasitas free disk masih mencukupi untuk tujuan migrasi VM antar datastore. penggunaan format disk yang sama dengan format disk asalnya.

Gambar 4. Memilih Destination datastore pada tampilan Select Datastore untuk fitur Storage vMotion®

5.      Pilih radio button Same format as source ; untuk penggunaan format disk yang sama dengan format disk asalnya pada tampilan Disk Format.

Gambar 5. Memilih Same Format as Source pada tampilan Disk Format untuk fitur Storage vMotion®

6.      Pilih radio button High Priority ; untuk memberikan prioritas lebih tinggi pada VM yang sedang dilakukan tindakan migrasi antar datastore, pada tampilan Migration Priority.

Gambar 6. Memilih High Priority pada tampilan Migration Priority untuk fitur Storage vMotion®

7.      Pilih button Finish setelah keterangan yang didapatkan dari pilihan-pilihan sebelumnya tertera pada tampilan Summary.

Gambar 6. Memilih Finish pada tampilan Summary untuk fitur Storage vMotion®

VIRTUALISASI DATA CENTER

A.    Pengertian Virtualisasi Data Center

Menurut Andreas, pengertian virtualisasi data center adalah melakukan konsolidasi dan pengurangan jumlah server dalam bentuk fisik. Caranya dengan menciptakan mesin virtual dalam jumlah banyak yang ditempatkan di beberapa host fisik, menggunakan shared storage dan jaringan.

Andreas juga banyak menjelaskan mengenai kelebihan dari virtualisasi server. Dengan adanya pengurangan server dalam bentuk fisik, tentunya CAPEX (Capital Expenditure) dan OPEX (Operating Expenditure) dapat dikurangi. CAPEX dapat turun hingga 60% dan biaya listrik dapat mengalami penurunan hingga 80%. Selain itu, bila ada kebutuhan penambahan server baru, penciptaan virtual mesin jauh lebih cepat daripada cara tradisional. Seorang karyawan TI bisa menciptakan virtual mesin dalam hitungan menit, sedangkan dengan cara tradisional dibutuhkan waktu berminggu-minggu, biasanya dihabiskan untuk pengadaan server dalam bentuk fisik, instalasi, dan konfigurasinya.

Andreas juga menjelaskan kelebihan dari aplikasi virtualisasi yang diberikan oleh VMware. Ketakutan beberapa orang yang mengganggap virtualisasi tidak mampu menangani masalah kritikal ternyatal salah. Beberapa feature yang ada di aplikasi VMware dapat menangani masalah tersebut. Feature tersebut adalah:

1. vMotion: dapat melakukan migrasi mesin virtual secara live antar host
2. High Availabity: bila satu host mengalami masalah dan down, otomatis akan me-restart virtual mesin di host yang lain.
3. Distributed Resource Scheduler: melakukan alokasi dan balance penempatan virtual mesin di host-host berdasarkan kapasitas dan bebannya sehingga menggaransi kinerja virtual mesin.
4. Fault Tolerance: melakukan fail over dengan selalu menciptakan 2 virtual mesin yang identik di 2 host yang berbeda.

Jadi, Virtualisasi Data Center adalah langkah penting menuju teknologi komputasi awan.

B.     Perkenalan Infrastruktur Virtual

Virtualisasi membuat kamu untuk menjalankan beban kerja yang lebih pada server tunggal dengan mengkonsolidasikan lingkungan sehingga aplikasi kamu berjalan pada mesin virtual. Pengkonversian ke data center yang virtual mengurangi rekaman persegi data center yang diperlukan, ruang rak, daya, kabel, penyimpanan, dan komponen jaringan dengan mengurangi jumlah mesin fisik.

Pengurangan mesin-mesin fisik dapat terealisasi dengan mengubah mesin-mesin fisik ke mesin virtual dan mengkonsolidasi mesin-mesin yang dikonversi ke dalam satu host tunggal.

Menggunakan teknologi virtual juga mengubah jalur server yang ditetapkan. Kamu tidak perlu menunggu hardware didapatkan atau pengkabelan diinstal. Pengadaan mesin virtual ditampilkan dengan menggunakan GUI. berbeda dengan proses panjang dari pengembangan server fisik, pengembangan mesin virtual dapat digunakan dalam hitungan menit.

C.    Fisik dan Arsitektur Virtual

Virtualisasi menyediakan solusi untuk banyak masalah yang diatasi oleh staff IT. Virtualisasi adalah suatu teknologi yang memisahkan fisik hardware dari suatu system operasi.Virtualisasi mengijinkan kamu untuk mengkonsolidasi dan menjalankan banyak kelebihan beban kerja sebagai mesin virtual pada computer tunggal. Mesin virtual adalah sebuah computer yang dibuat dari software tersebut, seperti computer fisik, menjalankan suatu system operasi dan aplikasi. Setiap mesin virtual terdapat hardware virtualnya sendiri, termasuk CPU virtual, memori, harddisk dan NIC, yang terlihat seperti hardware fisik pada system operasi dan aplikasi.

Grafis yang ditampilkan pada slide menggambarkan perbedaan antara host virtual dan nonvirtualisasi. Dalam arsitektur tradisional, sistem operasi berinteraksi langsung dengan perangkat keras yang terpasang. Ini jadwal proses untuk menjalankan, mengalokasikan memori untuk aplikasi, mengirim dan menerima data pada antarmuka jaringan dan membaca dari dan menulis ke perangkat penyimpanan yang terpasang. Sebagai perbandingan, host virtualisasi berinteraksi dengan hardware yang diinstal melalui lapisan tipis dari perangkat lunak yang disebut lapisan virtualisasi atau hypervisor. Hypervisor menyediakan sumber daya fisik hardware secara dinamis untuk mesin virtual yang diperlukan untuk mendukung pengoperasian mesin virtual. Hypervisor memungkinkan mesin virtual untuk beroperasi dengan tingkat kemandirian dari dasar fisik hardware. Sebagai contoh, sebuah mesin virtual dapat dipindahkan dari satu host fisik ke yang lainnya. Juga, disk virtualnya dapat dipindahkan dari satu jenis penyimpanan ke yang lain tanpa mempengaruhi fungsi mesin virtual.

D.    Infrastruktur Fisik Data Center

Secara tradisional, system operasi dan software berjalan dalam sebuah fisik computer. Banyak rintangan yang ditimbulkan dengan menjalankan sejumlah besar server fisik di sebuah pusat data. Modelnya tidak fleksibel dan dapat menjadi tidak efisien. Perencanaan dan biaya infrastruktur yang tepat (rekaman persegi, ruang rak, daya, pendingin, kabel, dan server provisioning) tapi ada beberapa masalah yang staff IT harus perhatikan.

Umumnya, hubungan satu-ke-satu terjadi antara komputer fisik dan perangkat lunak yang berjalan. Hubungan ini membuat kebanyakan komputer sangat kurang dimanfaatkan, menyisakan hanya antara 5-10 persen dari kapasitas server fisik di digunakan. Biaya dari ruang dan daya diperlukan untuk gedung, menjalankan, dan menjaga sistem ini dingin bisa menjadi mahal.

Server-server fisik provisioning merupakan suatu proses yang memakan waktu. Dalam lingkungan non-virtual, waktu harus dialokasikan untuk memperoleh hardware baru, meletakkannya pada data center, menginstal system operasi, dan mem-patch system operasi. Mengistal dan mengkonfigurasi aplikasi yang diperlukan bisa berminggu-minggu. Proses ini juga termasuk banyak sekali dari kegiatan-kegiatan lain untuk mengintegrasi system ke dalam infrastruktur, contohnya mengkonfigurasi aturan firewall, mengaktifkan port-port switch, dan penyimpanan provisioning.

E.     vSphere dan Software Data Center

Software Data Center Tertentu dianggap sebagai dasar dari komputasi awan. Software Data Center Tertentu mengembangkan data center virtual dengan komputasi terisolasi, penyimpanan, jaringan, dan sumber daya keamanan lebih cepat daripada tradisional, data center berbasis hardware.

VMware vSphere sangat penting untuk menyukseskan Software Data Center Tertentu karena menyediakan hardware dan jaringan abstraksi dan penggabungan sumber daya yang diperlukan data center dalam menyebarkan.

F.     Fisik Sistem File dan vSphere VMFS

File sistem konvensional hanya mengizinkan satu server untuk memiliki akses read-write ke file yang sama pada waktu tertentu. Sebaliknya, VMware vSphere VMFS memungkinkan arsitektur penyimpanan terdistribusi yang memungkinkan beberapa host-host ESXi bersamaan membaca dan menulis akses ke sumber daya penyimpanan bersama sama. VMFS dirancang, dibangun dan dioptimalkan untuk lingkungan virtual. VMFS adalah sistem cluster file kinerja tinggi yang dirancang untuk mesin virtual. VMFS menggunakan journal sistem file meta data terdistribusi berubah untuk memungkinkan pemulihan yang cepat dan tangguh dalam hal kegagalan hardware. VMFS meningkatkan penggunaan sumber daya dengan menyediakan beberapa mesin virtual dengan akses bersama ke gabungan konsolidasi penyimpanan cluster. VMFS juga merupakan dasar untuk layanan infrastruktur terdistribusi seperti migrasi hidup mesin virtual dan file mesin virtual, secara dinamis menyeimbangkan beban kerja melalui seluruh sumber daya perhitungan yang tersedia, me-restart otomatis mesin virtual dan toleransi kesalahan.

VMFS menyediakan antarmuka ke sumber daya penyimpanan sehingga beberapa protokol penyimpanan (Fibre Channel, Fibre Channel over Ethernet dan iSCSI) dapat digunakan untuk mengakses datastores dimana letak mesin virtual. Pertumbuhan yang dinamis dari VMFS datastores melalui agregasi sumber daya penyimpanan dan ekspansi dinamis dari datastores VMFS memungkinkan anda untuk meningkatkan penyimpanan gabungan sumber daya bersama tanpa downtime. Selain itu, Anda memiliki rata-rata untuk memasang salinan point-in-time dari datastore.

Namun, tidak ada sistem file yang dikumpulkan (clustered) menyediakan kemampuan VMFS. Metode penguncian terdistribusi ini menempa hubungan antara mesin virtual dan sumber daya yang mendasari penyimpanan dalam suatu cara yang tidak ada sistem file yang dikumpulkan (clustered) lain dapat sama. Kemampuan unik VMFS memungkinkan mesin virtual untuk menggabungkan cluster dengan lancar, tanpa biaya overhead manajemen.

G.    Alasan Menggunakan Mesin Virtual

Pada mesin fisik, system operasi (misalnya, Windows, UNIX, atau Linux), diinstal secara langsung pada hardware. Sistem operasi requires specific device drivers to support specific hardware. Jika computer diupgrade dengan hardware baru, dibutuhkan driver perangkat baru. Jika interface aplikasi langsung dengan driver hardware, suatu upgrade ke hardware, driver, atau keduanya dapat memiliki dampak yang signifikan jika tidak kompatibel. Dampak yang potensial ini menempatkan beban upgrade pengujian perangkat keras terhadap berbagai rangkaian aplikasi dan sistem operasi dalam pindah tangan ke personil pendukung teknis.

Memvirtualisasi system ini menghemat biayanya karena mesin virtual 100 persen adalah software. Mesin virtual merupakan seperangkat file-file. Suatu mesin virtual menggunakan standar driver perangkat virtual. Hardware fisik dapat ditingkatkan tanpa perubahan ke mesin virtual.

Berbagai mesin virtual terisolasi dari satu dengan yang lain. Anda dapat memiliki server database dan server email berjalan pada komputer fisik yang sama. Isolasi antara mesin virtual berarti bahwa masalah ketergantungan software adalah tidak masalah. Bahkan pengguna dengan hak administrator sistem pada sistem operasi tamu mesin virtual tidak dapat menembus lapisan isolasi ini untuk mengakses mesin virtual lain kecuali mereka telah secara eksplisit diberikan akses oleh administrator sistem vmware ESXiTM. Seperti hasil dari mesin isolasi virtual, jika sistem operasi tamu berjalan dalam mesin virtual gagal, mesin virtual lain pada host yang sama terus berjalan.

Kegagalan system operasi tamu tidak berdampak pada hal berikut:

a.       Kemampuan pengguna untuk mengakses mesin virtual lainnya

b.      Kemampuan mesin virtual operasional untuk mengakses sumber daya yang harus mereka miliki

c.       Kinerja mesin virtual lainnya

Mesin virtual memungkinkan Anda untuk mengkonsolidasikan server fisik Anda dan membuat lebih efisien penggunaan hardware Anda. Karena mesin virtual merupakan seperangkat file, fitur-fitur ada yang tidak tersedia atau tidak se efesien arsitektur fisik yang sekarang tersedia untuk Anda, contohnya:

a.       Penyediaan cepat dan konsisten

b.      Pemulihan bencana dan pilihan kelangsungan bisnis. Dengan mesin virtual, Anda dapat menggunakan migrasi, toleransi kesalahan, dan ketersediaan yang tinggi, dan meningkatkan skenario pemulihan bencana, misalnya, bahwa peningkatan uptime dan mengurangi waktu pemulihan ketika kegagalan terjadi Multitenancy memungkinkan kemampuan untuk mencampur mesin virtual ke konfigurasi khusus seperti DMZ

c.       Opsi keamanan yang tidak dalam infrastruktur fisik, seperti menggunakan aplikasi VMware VShield untuk mengamankan perimeter Anda dan memberikan solusi endpoint

Dengan mesin virtual, Anda dapat mendukung aplikasi warisan (tertinggal) dan sistem operasi pada perangkat keras terbaru ketika kontrak pemeliharaan pada hardware berakhir.

H.    Pembagian Sumber Daya

Sebuah konsep kunci untuk memahami virtualisasi adalah anggapan bahwa sumber daya fisik yang dibagi. Dengan virtualisasi, Anda dapat menjalankan beberapa mesin virtual pada host fisik tunggal, dengan masing-masing mesin virtual berbagi sumber daya dari satu komputer fisik melalui beberapa lingkungan. Mesin Virtual berbagi akses ke CPU-CPU dan dijadwalkan untuk dijalankan oleh hypervisor. Selain itu, mesin virtual yang ditugaskan wilayah memori mereka sendiri untuk menggunakan dan berbagi akses ke kartu jaringan fisik dan kontroler disk. Mesin virtual yang berbeda dapat menjalankan sistem operasi dan aplikasi yang berbeda pada komputer fisik yang sama.

Ketika beberapa mesin virtual berjalan pada host ESXi, setiap mesin virtual dialokasikan sebagian dari sumber daya fisik. Hypervisor menjadwalkan mesin-mesin virtual, seperti system operasi tradisional mengalokasikan memori untuk dan menjadwalkan aplikasi untuk berjalan pada berbagaiCPU. Mesin virtual, seperti aplikasi, menggunakan jaringan dan bandwidth disk. Namun, mesin virtual yang dikelola dengan mekanisme kontrol yang rumit untuk mengelola berapa banyak akses yang tersedia untuk setiap mesin virtual. Dengan pengaturan alokasi sumber daya yang default, semua mesin virtual yang berhubungan dengan host ESXi yang sama menerima bagian yang sama dari sumber daya yang tersedia.

I.       VIrtualisasi CPU

Virtualisasi CPU menitikberatkan pada kinerja dan berjalan langsung pada CPU yang tersedia bila memungkinkan. Sumber daya yang mendasari fisik digunakan bila memungkinkan dan lapisan virtualisasi menjalankan instruksi hanya jika diperlukan untuk membuat mesin virtual beroperasi seolah-olah mereka berjalan secara langsung pada mesin fisik.

Virtualisasi CPU tidak emulasi. Jangan mengacaukan emulasi dengan virtualisasi. Perbedaannya adalah dengan emulasi semua operasi dijalankan pada software dengan software emulator. Suatu software emulator mengijinkan program untuk berjalan pada system computer lain dari pada satu untuk yang mereka tulis secara original. Emulator melakukan itu dengan melebihi, atau memproduksi, tingkah laku computer original dengan penerimaan data atau masukan yang sama dan memperoleh hasil yang sama. Emulasi menyediakan portabilitas dan menjalankan perangkat lunak yang dirancang untuk satu platform melalui beberapa platform, tapi biasanya penampilan terkena dampak negatif.

Ketika banyak mesin virtual sedang berjalan pada sebuah host ESXi, virtual-vitual mesin ini mungkin bersaing untuk sumber daya CPU. Ketika perebutan CPU terjadi, host ESXi membagi waktu prosesor fisik melewati semua mesin virtual sehingga setiap mesin virtual berjalan seolah-olah mempunyai nomor khusus dari prosesor virtual.

J.      Virtualisasi dan Fisik Penggunaan Host Memory

Pada lingkungan nonvirtual, system operasi mengasumsikan memori fisiknya dalam system. Ketika sebuah aplikasi mulai, dia menggunakan pengadaan interface oleh system operasi untuk mengalokasikan atau membebaskan halaman memory virtual selama eksekusi. Virtual memory adalah teknik terkenal yang digunakan pada sebagian besar sistem operasi yang bertujuan umum, dan hampir semua prosesor modern memiliki perangkat keras untuk mendukungnya. Virtual memory menciptakan ruang alamat virtual seragam untuk aplikasi dan memungkinkan sistem operasi dan perangkat keras untuk menangani terjemahan alamat antara ruang alamat virtual dan ruang alamat fisik. Teknik ini menyesuaikan lingkungan eksekusi untuk mendukung ruang alamat besar, perlindungan proses, file pemetaan, dan swapping pada sistem komputer modern.

Dalam lingkungan virtual, lapisan virtualisasi VMware menciptakan ruang memori beralamat yang berdekatan untuk mesin virtual ketika memulai. Ruang memori yang dialokasikan dikonfigurasi ketika mesin virtual dibuat dan memiliki sifat yang sama seperti ruang alamat virtual. Konfigurasi ini memungkinkan hypervisor untuk menjalankan mesin virtual secara bersamaan sekaligus melindungi memori masing-masing mesin virtual agar tidak diakses oleh orang lain.

K.    Jaringan Fisik dan Virtual

Kunci dari komponen jaringan virtual dalam arsitektur virtual adalah adapter virtual Ethernet dan switch virtual. Sebuah mesin virtual dapat dikonfigurasi dengan satu atau lebih adapter Ethernet virtual. Switch Virtual memungkinkan mesin virtual pada host ESXi yang sama untuk berkomunikasi satu sama lain menggunakan protokol yang sama yang akan digunakan pada switch fisik, tanpa perlu hardware tambahan. Switch virtual juga mendukung VLAN yang kompatibel dengan implementasi VLAN standar dari vendor lain, seperti Cisco.

Teknologi VMware memungkinkan Anda menghubungkan mesin virtual lokal satu sama lain dan ke jaringan eksternal melalui virtual switch. Sebuah switch virtual, seperti Ethernet switch fisik, meneruskan frame pada layer data link. Sebuah host ESXi mungkin berisi beberapa switch virtual. Switch virtual mampu mengikat beberapa vmnics bersama-sama, dengan cara seperti NIC teaming pada server tradisional, menawarkan ketersediaan dan bandwidth yang lebih besar untuk mesin virtual menggunakan switch virtual.

Switch Virtual mirip dengan modem switch Ethernet fisik dalam banyak hal. Seperti saklar fisik setiap switch virtual terisolasi dan memiliki tabel forwarding sendiri, sehingga setiap tujuan switch menengadah ke port yang bisa cocok hanya pada switch virtual yang sama di mana frame berasal. Fitur ini meningkatkan keamanan, sehingga sulit bagi hacker untuk masuk ke isolasi switch virtual. Switch virtual juga mendukung segmentasi VLAN di tingkat port, sehingga masing-masing port dapat dikonfigurasi sebagai akses atau port trunk, menyediakan akses ke salah satu atau beberapa VLAN.

Bagaimanapun, tidak seperti switch fisik, switch virtual tidak memerlukan protokol spanning tree, karena topologi jaringan single-tier adalah memaksa. Beberapa switch virtual tidak dapat saling berhubungan dan lalu lintas jaringan tidak dapat mengalir langsung dari satu switch virtual ke switch virtual lain pada host yang sama. Switch Virtual menyediakan semua port yang Anda butuhkan dalam satu switch. Switch Virtual tidak perlu mengalir karena switch virtual tidak berbagi adapter Ethernet fisik dan kebocoran antara switch virtual tidak terjadi.

L.     Keuntungan Implementasi Virtualisasi Data Center

Virtualisasi telah menjadi istilah trend dalam beberapa tahun terakhir di sejumlah kalangan yang bergelut dengan infrastruktur data center. Dengan menerapkan konsep ini, pemilik data center akan mengambil keuntungan dari  berkurangnya beban biaya untuk pembangunan fasilitas gedung, power supply, sistem pendingin ruangan, penyederhanaan administrasi dan pemeliharaan.

Namun pendapat pribadi, tidak semua sistem dapat di virtualisasikan. Mungkin sebuah database server dengan beban berat untuk menghandle sekian transaksi per detiknya, memasukkannya ke dalam suatu lingkungan virtual akan menjadi sangat beresiko, terutama menyangkut performansinya.

Dibalik itu semua, penerapan virtualisasi akan sangat menguntungkan bagi pemiliki data center, berikut beberapa keuntungan yang dapat diperoleh dengan implementasi virtualisasi di lingkungan data center:

a.      Berkurangnya Biaya (cost)

Dengan menggabungkan beberapa aplikasi yang asalnya dari beberapa server menjadi satu box yang terintegrasi akan menghemat beberapa sumber daya, seperti: Space (ruangan) data center, akan mengurangi jumlah biaya untuk pembangunan gedung data center.

Berkurangnya jumlah hardware (server), akan mengurangi pemakaian power supply dan juga sistem pendingin udara karena heat (panas) yang diproduksi dari operasional server berkurang.

Dengan penghematan yang terjadi seperti disebutkan diatas, akan menyebabkan biaya secara keseluruhan operasional data center akan berkurang sehigga dapat digunakan untuk keperluan lain di perusahaan.

b.      Mengurangi Ketergantungan pada satu vendor

Dengan virtualisasi, abstraksi antara hadware dan software (perangka lunak) akan menjadi lebih transparan, dimana aplikasi yang berjalan diatasnya tidak lagi peduli dengan hardware yang dipakai (di layer bawahnya). Dengan demikian keterkaitan antara aplikasi (software) untuk menggunakan hardware tertentu saja bisa diminimalisir. Dengan demikian data center owner akan lebih flexible dalam menentukan hardware (server) yang akan digunakan di data center-nya.

c.       Re-deploy Sistem (Aplikasi) Akan semakin Cepat

Memindahkan suatu sistem (aplikasi) dari satu perangkat ke perangkat lain akan menjadi lebih ber’keringat’ jika dilakukan dengan hardware terpisah. Harus ada sistem backup/restore yang diimplementasikan pada mesin lama dan mesin baru. Dengan adanya virtualisasi memindahkan snapshot dari suatu instance ke instance lain akan lebih cepat lagi. Tentu ini dilakukan dalam satu sistem Virtual machine.

d.      Proses Recovery yang Lebih Baik

Proses disaster recovery akan menjadi lebih cepat dilakukan sepanjang snapshot dari suatu virtual machine telah tersedia berkat sistem backup yang telah berjalan. Dengan memiliki snapshot yang up-to-date, memindahkan ke suatu lingkungan baru akan menjadi lebih mudah dan cepat.

e.       Lingkungan Testing yang Baik

Virtualisasi merupakan lingkungan yang baik untuk melakukan testing sistem aplikasi yang baru, dimana sistem lama masih tetap berjalan. Pada saat testing telah dilakukan dengan sukses, maka memindahkan ke lingkungan operasional akan menjadi lebih mudah.

Penggunaan virtual machine di data center akan menghemat resource perusahaan dan menjadikan pekerjaan system administrator menjadi lebih simpel.

M.   Kelebihan dan Kekurangan Virtualisasi

1.      Kelebihan Penggunaan Virtualisasi

a.       Pengurangan Biaya Investasi Hardware. Investasi hardware dapat ditekan lebih rendah karena virtualisasi hanya mendayagunakan kapasitas yang sudah ada. Tak perlu ada penambahan perangkat komputer, server dan pheriperal secara fisik. Kalaupun ada penambahan kapasitas harddisk dan memori, itu lebih ditujukan untuk mendukung stabilitas kerja komputer  induk, yang jika dihitung secara finansial, masih jauh lebih hemat dibandingkan investasi hardware baru.

b.      Kemudahan Backup & Recovery. Server-server yang dijalankan di dalam sebuah mesin virtual dapat disimpan dalam 1 buah image yang berisi seluruh konfigurasi sistem. Jika satu saat server tersebut crash, kita tidak perlu melakukan instalasi dan konfigurasi ulang. Cukup mengambil salinan image yang sudah disimpan, merestore data hasil backup terakhir dan server berjalan seperti sedia kala. Hemat waktu, tenaga dan sumber daya.

c.       Kemudahan Deployment. Server virtual dapat dikloning sebanyak mungkin dan dapat dijalankan pada mesin lain dengan mengubah sedikit konfigurasi. Mengurangi beban kerja para staff IT dan mempercepat proses implementasi suatu system.

d.      Mengurangi Panas. Berkurangnya jumlah perangkat otomatis mengurangi panasnya ruang server/data center. Ini akan berimbas pada pengurangan biaya pendinginan/AC dan pada akhirnya mengurangi biaya penggunaan listrik.

e.       Mengurangi Biaya Space. Semakin sedikit jumlah server berarti semakin sedikit pula ruang untuk menyimpan perangkat. Jika server ditempatkan pada suatu co-location server/data center, ini akan berimbas pada pengurangan biaya sewa.

f.       Kemudahan Maintenance & Pengelolaan. Jumlah server yang lebih sedikit otomatis akan mengurangi waktu dan biaya untuk mengelola. Jumlah server yang lebih sedikit juga berarti lebih sedikit jumlah server yang harus ditangani.

g.      Standarisasi Hardware. Virtualisasi melakukan emulasi dan enkapsulasi hardware sehingga proses pengenalan dan pemindahan suatu spesifikasi hardware tertentu tidak menjadi masalah. Sistem tidak perlu melakukan deteksi ulang hardware sebagaimana instalasi pada sistem/komputer fisik.

h.      Kemudahan Replacement. Proses penggantian dan upgrade spesifikasi server lebih mudah dilakukan. Jika server induk sudah overload dan spesifikasinya tidak mencukupi lagi, kita bisa dengan mudah melakukan upgrade spesifikasi atau memindahkan virtual machine ke server lain yang lebih powerful.

2.      Kerugian Penggunaan Virtualisasi

a.       Satu Pusat Masalah. Virtualisasi bisa dianalogikan dengan menempatkan semua telur didalam 1 keranjang. Ini artinya jika server induk bermasalah, semua sistem virtual machine didalamnya tidak bisa digunakan. Hal ini bisa diantisipasi dengan menyediakan fasilitas backup secara otomatis dan periodik atau dengan menerapkan prinsip fail over/clustering.

b.      Spesifikasi Hardware. Virtualisasi membutuhkan spesifikasi server yang lebih tinggi untuk menjalankan server induk dan mesin virtual di dalamnya.

c.       Satu Pusat Serangan. Penempatan semua server dalam satu komputer akan menjadikannya sebagai target serangan. Jika hacker mampu menerobos masuk kedalam sistem induk, ada kemungkinan ia mampu menyusup kedalam server- server virtual dengan cara menggunakan informasi yang ada pada server induk.