SIMULASI DATA CENTER (NETWORKING)

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®