DEFINISI KOMPUTASI MODERN DAN JENISNYA
GRID SEBAGAI JAWABAN KETERBATASAN
SUMBER DAYA KOMPUTASI
Abstraksi
Grid
ComputinG, suatu arsitektur sistem komputer berkinerja tinggi yang memanfaatkan
teknologi grid computing yang ada (beberapa di antaranya: Globus Toolkit 4,
Condor, PVM, MPI) sebagai komponen pembangunnya. Dengan terbentuknya
infrastruktur komputasi grid computing ini, diharapkan kebutuhan para peneliti
akan sumber daya komputasi dapat dipenuhi dan pada gilirannya dapat
meningkatkan tingkat kompetitif.
1. Pendahuluan
Bagi para
peneliti di negara-negara yang kemampuan ekonominya terbatas maka solusi yang
diberikan oleh teknologi grid computing ini merupakan suatu alternatif yang
harus dipertimbangkan dengan amat serius. Pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi,
termasuk yang dilakukan dengan menggunakan bantuan komputer (e-Science), tidak
harus terhenti hanya karena keterbatasan dana. Teknologi grid computing
memungkinkan para peneliti memanfaatkan sumber daya komputasi yang telah ada
semaksimal mungkin. Dengan menggunakan teknologi ini, para peneliti dapat
menggabungkan komputer-komputer yang berada di tempat-tempat yang secara
geografis terpisah menjadi suatu kesatuan sistem komputer. Gabungan banyak
komputer ini secara keseluruhan mampu menyediakan sumber daya komputasi yang
setara atau bahkan lebih dengan komputer berkategori supercomputer. Lebih
lanjut, sistem komputer ini dapat digunakan secara bersama-sama oleh para
peneliti yang juga berasal dari instansi-instansi yang lokasinya berlainan.
Secara keseluruhan, tidak saja teknologi grid computing memungkinkan para
peneliti menerapkan e-Science untuk mengembangkan ilmu pengetahuan dan
teknologi dengan biaya yang relatif “terjangkau”, tetapi juga dapat
memanfaatkan sumber daya komputasi yang ada seefisien mungkin secara
bersama-sama oleh banyak peneliti.
2. Pembahasan
2.1. Sejarah
Komputasi
Ilmu atau
sains berdasarkan obyek kajiannya dibedakan antara Fisika, Kimia, Biologi dan
Geologi. Ilmu dapat pula digolongkan berdasarkan metodologi dominan yang
digunakannya, yaitu ilmu pengamatan/percobaan (observational/experimental
science), ilmu teori (theoretical science) dan ilmu komputasi (computational
science). Yang terakhir ini bisa dianggap bentuk yang paling baru yang
muncul bersamaan dengan perkembangan kekuatan pemrosesan dalam komputer dan
perkembangan teknik-teknik metode numerik dan metode komputasi lainnya.
Dalam ilmu
(sains) tradisional seperti Fisika, Kimia dan Biologi, penggolongan ilmu
berdasarkan metodologi dominannya juga mewujud, yang ditunjukkan
dengan munculnya bidang-bidang khusus berdasarkan penggolongan tsb. lengkap
dengan jurnal-jurnal yang relevan untuk melaporkan hasil-hasil penelitiannya.
Sebagai contoh dalam kimia, melengkapi kimia percobaan (experimental
chemistry) dan kimia teori (theoretical chemistry), berkembang pula
kimia komputasi (computational chemistry), seperti juga di bidang
Biologi dikenal Biologi Teori (theoretical biology) serta Biologi
Komputasi (computational biology), lengkap dengan jurnalnya seperti
Journal of Computational Chemistry dan Journal of Computational Biology. Cara
penggolongan yang digunakan berbeda dengan cara penggolongan lain berdasarkan
obyek kajian, seperti penggolongan kimia atas Kimia Organik, Kimia Anorganik,
dan Biokimia.
Walaupun
dengan titik pandang yang berbeda, ilmu komputasi sebagai bentuk ketiga dari
ilmu (sains) telah banyak disampaikan oleh berbagai pihak, antara lain Stephen Wolframdengan bukunya yang
terkenal: A New Kind of
Science, dan Jürgen Schmidhuber.
Komputasi
Modern memiliki fungsi di dalam memecahkan masalah seperti untuk menfhitung ,
diantaranya:
- Akurasi (bit, floating point)
- Kecepatan (dalam satuanHz)
- Problem volume besar (paralel)
- Modeling (NN dan GA)
- Kompleksitas (menggunakan Teori Bog O)
Komputansi
modern mempunyai karakteristik komputasi modern yang terdiri atas 3 macam,
yaitu :
- Komputer-komputer penyedia sumber daya bersifat heterogenous karena terdiri dari berbagai jenis perangkat keras, sistem operasi, serta aplikasi yang terpasang.
- Komputer-komputer terhubung ke jaringan yang luas dengan kapasitas bandwidth yang beragam.
- Komputer maupun jaringan tidak terdedikasi, bisa hidup atau mati sewaktu-waktu tanpa jadwal yang jelas.
Jenis-Jenis
Komputasi Modern
Komputasi
modern mempunyai 3 jenis, yaitu :
1. Mobile
Computing atau Komputasi Bergerak
Mobile
computing (komputasi bergerak) merupakan kemajuan teknologi komputer sehingga
dapat berkomunikasi menggunakan jaringan tanpa menggunakan kabel serta mudah
dibawa atau berpindah tempat, tetapi berbeda dengan komputasi nirkabel.
Berdasarkan penjelasan tersebut, untuk kemajuan teknologi ke arah yang lebih
dinamis membutuhkan perubahan dari sisi manusia maupun alat. Contoh dari
mobile computing adalah GPS, smart phone, dan sebagainya.
2. Grid
Computing
Komputasi
grid memanfaatkan kekuatan pengolahan idle berbagai unit komputer, dan
menggunakan kekuatan proses untuk menghitung satu pekerjaan. Pekerjaan itu
sendiri dikontrol oleh satu komputer utama, dan dipecah menjadi beberapa tugas
yang dapat dilaksanakan secara bersamaan pada komputer yang berbeda.
Tugas-tugas ini tidak perlu saling eksklusif, meskipun itu adalah skenario yang
ideal. Sebagai tugas lengkap pada berbagai unit komputasi, hasil dikirim
kembali ke unit pengendali, yang kemudian collates itu membentuk keluaran
kohesif.
Keuntungan
dari komputasi grid adalah dua kali lipat: pertama, kekuatan pemrosesan yang
tidak digunakan secara efektif digunakan, memaksimalkan sumber daya yang
tersedia dan, kedua, waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan pekerjaan besar
berkurang secara signifikan.
Idealnya
kode sumber harus direstrukturisasi untuk membuat tugas-tugas yang saling
eksklusif adalah sebagai mungkin. Itu tidak berarti bahwa mereka tidak bisa
saling bergantung, tetapi pesan yang dikirim antara tugas-tugas meningkatkan
faktor waktu. Satu pertimbangan penting saat membuat pekerjaan komputasi grid
adalah bahwa apakah kode dijalankan serial atau paralel tugas, hasil dari
keduanya harus selalu sama di setiap situasi.
3. Cloud
Computing atau Komputasi Awan
Cloud
computing adalah perluasan dari konsep pemrograman berorientasi objek
abstraksi. Abstraksi, sebagaimana dijelaskan sebelumnya, menghapus rincian
kerja yang kompleks dari visibilitas. Semua yang terlihat adalah sebuah
antarmuka, yang menerima masukan dan memberikan output. Bagaimana output ini
dihitung benar-benar tersembunyi.
Sebagai
contoh, seorang sopir mobil tahu bahwa roda kemudi dengan memutar arah mobil
yang mereka ingin pergi; atau yang menekan pedal gas akan menyebabkan mobil
untuk mempercepat. Sopir biasanya tidak peduli tentang bagaimana arah dari roda
kemudi dan pedal gas tersebut diterjemahkan ke dalam gerakan yang sebenarnya
dari mobil. Oleh karena itu, rincian ini diabstraksikan dari sopir.
Cloud
serupa, melainkan menerapkan konsep abstraksi dalam lingkungan komputasi fisik,
dengan menyembunyikan proses yang benar dari pengguna. Dalam lingkungan
komputasi awan, data bisa berada pada beberapa server, rincian koneksi jaringan
yang tersembunyi dan pengguna tidak ada yang tahu. Bahkan, komputer awan awan
dinamakan demikian karena sering digunakan untuk menggambarkan pengetahuan
eksak tentang pekerjaan batin. Cloud komputasi berat berasal dari paradigma
Unix memiliki beberapa elemen, masing-masing yang sangat baik pada satu tugas
tertentu, daripada memiliki satu elemen besar yang tidak baik.
2.2. Evolusi
Grid Computing
Teknologi
grid computing merupakan teknologi yang telah dikembangkan dalam waktu yang
panjang. Secara evolusi kita melihat pengembangan teknologi sejenis mulai dari
Condor 0, kemudian diikuti oleh PVM (Parallel Virtual Machine) 0 dan MPI (Message
Passing Interface) 0, sampai dengan Globus Toolkit 0. Sejak awal, para peneliti
di bidang komputasi berkinerja tinggi telah menggunakan dua pendekatan 0, (1)
supercomputer, membangun sebuah komputer dengan teknologi perangkat keras
berkinerja tinggi, dan (2) multicomputer, membangun sebuah sistem komputer
dengan teknologi jaringan interkoneksi dan perangkat lunak. Pendekatan pertama
umumnya menghasilkan sebuah komputer yang berkinerja tinggi, tetapi berharga
amat mahal sehingga hanya dapat dimiliki oleh segelintir pihak saja. Pendekatan
kedua menghasilkan suatu sistem komputer yang kinerjanya bervariasi sesuai
jumlah komputer yang tergabung dan konfigurasi perangkat lunak yang digunakan.
Walaupun
harga suatu sistem komputer berkinerja tinggi yang dibangun dengan pendekatan
multicomputer lebih terjangkau dibandingkan dengan supercomputer, pemakaiannya
masih terbatas. Sistem komputer berbasis jaringan tersebut umumnya diterapkan
pada komputer-komputer yang terhubung dalam suatu jaringan lokal (LAN). Salah
satu penyebabnya adalah masalah keamanan jaringan yang belum tertangani dengan
baik. Selain itu, sistem perangkat lunak pendukung yang memungkinkan
komputer-komputer tersebut bekerja sebagai satu kesatuan umumnya memiliki
konfigurasi yang kompleks sehingga penggunanya harus memiliki keahlian
tersendiri sebelum dapat memanfaatkan sistem komputer tersebut.
Sejalan
dengan perkembangan teknologi Internet dan teknologi- teknologi komputer yang
berkaitan lainnya seperti protokol komunikasi data, teknologi keamanan
jaringan, teknologi pemgrograman terdistribusi, dan teknologi bahasa
pemrograman yang independen terhadap arsitektur komputer maka sistem komputer
berkinerja tinggi berbasis jaringan menjadi lebih mudah untuk diimplementasikan
dan digunakan.
2.3. Grid
Computing & Solusi yang Ditawarkan
Pada
beberapa tahun belakangan ini, sekelompok peneliti di bidang komputasi
berkinerja tinggi secara serius memusatkan perhatian pada pengembangan sistem
komputer berbasis jaringan seperti yang telah diuraikan di atas dengan
menggunakan teknologi yang dikenal dengan sebutan teknologi grid computing 0.
Teknologi
grid computing adalah suatu cara penggabungan sumber daya yang dimiliki banyak
komputer yang terhubung dalam suatu jaringan sehingga terbentuk suatu kesatuan
sistem komputer dengan sumber daya komputasi yang besarnya mendekati jumlah
sumber daya komputasi dari komputer-komputer yang membentuknya. Lebih lanjut,
sebagian atau seluruh sumber daya komputasi ini dapat dipakai oleh penggunanya
sesuai kebutuhan masing-masing. Penamaan “grid” disini meminjam istilah yang
digunakan dalam ketenagalistrikan 0, dimana pembangkit-pembangkit tenaga
listrik dihubungkan satu sama lain untuk secara bersama-sama memasok kebutuhan
tenaga listrik penggunanya. Masing-masing pengguna hanya menggunakan sebagian
dari daya listrik yang dihasilkan oleh seluruh pembangkit tenaga listrik
tersebut.
Berbeda
dengan teknologi-teknologi pendahulunya seperti Condor, PVM, atau MPI,
teknologi grid computing dilengkapi oleh komponen-komponen yang memungkinkan
pemanfaatan sumber daya komputasi yang terhimpun secara lebih optimal dan aman.
Untuk melihat komponen-komponen dari teknologi grid computing ini, disini akan
diuraikan dengan singkat sistem Globus Toolkit yang dikembangkan oleh para
peneliti di Argonne National Laboratory, Amerika Serikat 0. Sistem Globus
Toolkit merupakan salah satu teknologi grid computing yang populer dan banyak
digunakan oleh pihak-pihak yang ingin mengintegrasikan sumber daya komputasi
mereka yang tersebar menjadi satu kesatuan.
Secara
spesifik, sistem Globus Toolkit yang akan dibahas disini adalah sistem Globus
Toolkit versi 4 (GT4) 0, yang merupakan versi mutakhir dari sistem Globus
Toolkit. Sistem GT4 dibangun dengan menggunakan teknologi Web Services 0 yang
telah berkembang menjadi suatu standar dalam pengembangan perangkat lunak
terdistribusi. Teknologi Web Services memungkinkan GT4 mengadopsi konsep
berorientasi layanan (service-oriented) yang menggunakan layanan, bukan
perangkat keras, sebagai komponen dasar bangunannya. Di atas Web Services ini
GT4 membangun komponen-komponen utama dari sistem komputasi grid berikut ini.
2.4.Infrastruktur
Komputasi Grid
Dengan
meningkatnya kebutuhan para peneliti akan sumber daya komputasi untuk melakukan
e-Science seperti telah disebutkan dimuka dan berkembangnya teknologi grid
computing maka beberapa negara telah mengambil inisiatif untuk
mengimplementasikan infrastruktur komputasi grid di tingkat nasional. Beberapa
contoh di antaranya: India 0, Singapura 0, dan Jepang 0.
Suatu
infrastruktur komputasi grid akan dapat menekan biaya investasi dibandingkan
bila masing-masing institusi tersebut harus mengadakan perangkat komputasinya
sendiri-sendiri. Lebih lanjut, sistem komputasi grid yang menuntut penggunaan
sumber daya komputasi secara bersama-sama akan menumbuhkan semangat
berkolaborasi di antara para peneliti tersebut. Suatu hal yang amat positif.
Melihat
manfaat yang dapat diberikan oleh keberadaan suatu infrastruktur komputasi grid
di tingkat nasional maka pada makalah ini diajukan rancangan RI-GRID, yaitu
infrastruktur komputasi grid di tingkat negara Republik Indonesia yang
bertujuan memanfaatkan sumber daya komputasi yang berada di institusi-institusi
penelitian baik saat ini maupun di masa akan datang sehingga dapat digunakan
oleh para peneliti di negara ini untuk mengembangkan ilmu pengetahuan dan
teknologi.
2.5.Arsitektur
GRID COMPUTING
Gambar 1
berikut menunjukkan rancangan arsitektur infrastruktur komputasi grid. Seperti
terlihat pada gambar tersebut, GRID COMPUTING dibangun dengan jalan
menggabungkan sistem- sistem komputasi grid yang berada di institusi-institusi
penelitian (GRID-2, 3, 4) menjadi satu kesatuan. Konfigurasi perangkat keras
dan perangkat lunak masing-masing sistem di tingkat institusi dapat berbeda,
namun dengan mengoperasikan teknologi grid computing seperti GT4 pada
simpul-simpul penghubung dari masing-masing sistem, keseluruhan sistem
membentuk satu kesatuan infrastruktur komputasi grid. Dengan konfigurasi
seperti ini, jika dibutuhkan, pengguna di suatu institusi dapat memanfaatkan
sumber daya komputasi yang berada di luar institusinya.
Konfigurasi
yang ditunjukkan pada Gambar 1 di atas tidak menuntut masing-masing sistem di
tingkat institusi untuk merubah konfigurasi sistem masing-masing secara
signifikan. Jika suatu institusi telah mengimplementasikan suatu teknologi grid
computing tertentu seperti SUN Grid Engine (SGE) atau teknologi komputasi
berbasis jaringan seperti PVM, MPI, Condor maka sistem GT4 dapat
dikonfigurasikan untuk berkoordinasi dengan masing-masing teknologi tersebut.
Salah satu
prasyarat dari pembentukan GRID COMPUTING adalah tersedianya suatu backbone
jaringan berkapasitas besar untuk menghubungkan simpul-simpul penghubung di
masing-masing institusi (harus memiliki lebar pita mulai 2 Mbps sampai dengan
155 Mbps).
GRAM: Grid
Resource Allocation & Management
Komponen ini
bertanggung jawab dalam mengelola seluruh sumber daya komputasi yang tersedia
dalam sistem komputasi grid. Pengelolaan ini mencakup eksekusi program pada
seluruh komputer yang tergabung dalam sistem komputasi grid, mulai dari
inisiasi, monitoring, sampai penjadwalan (scheduling) dan koordinasi
antar-proses.
Suatu hal
yang menarik dengan sistem GT4 adalah kemampuannya untuk bekerja sama dengan
sistem-sistem pengelolaan sumber daya komputasi yang telah ada sebelumnya
seperti Condor, PVM, atau MPI. Dengan mekanisme ini maka program-program yang
telah dibangun sebelumnya tidak perlu dibangun ulang atau kalaupun harus
dimodifikasi, modifikasinya minimum, jika akan dijalankan dalam lingkungan
komputasi grid berbasis GT4.
RFT/GridFTP:
Reliable File Transfer/Grid File Transfer Protocol
Komponen ini
memungkinkan pengguna mengakses data yang berukuran besar dari simpul-simpul
komputasi yang tergabung dalam sistem komputasi grid secara efisien dan dapat
diandalkan. Hal ini penting karena kinerja komputasi tidak saja bergantung pada
seberapa cepat komputer-komputer yang tergabung dalam sistem komputasi grid ini
mengeksekusi program, tetapi juga seberapa cepat data yang dibutuhkan dalam
komputasi tersebut dapat diakses. Perlu diingat bahwa, data yang dibutuhkan
oleh suatu proses tidak selalu berada pada komputer yang mengeksekusi proses
tersebut.
MDS: Monitoring
& Discovery Service
Komponen ini
memungkinkan pengguna sistem GT4 melakukan monitoring proses komputasi yang
tengah berjalan sehingga masalah yang timbul dapat segera diketahui. Sementara
itu, aspek discovery dari komponen ini memungkinkan pengguna mengidenti-fikasi
keberadaan suatu sumber daya komputasi berikut karakteristiknya.
GSI: Grid
Security Infrastructure
Komponen ini
bertanggung jawab atas keamanan sistem komputasi grid secara keseluruhan.
Komponen ini pula yang merupakan salah satu ciri pembeda teknologi GT4 dengan
teknologi-teknologi pendahulunya seperti PVM atau MPI. Dengan diterapkannya
mekanisme keamanan yang terintegrasi dengan komponen-komponen komputasi grid
lainnya, sistem berbasis teknologi grid computing seperti GT4 dapat diakses oleh
publik (WAN) tanpa menurunkan tingkat keamanannya.
Sistem
keamanan GT4 dibangun atas komponen-komponen standar keamanan yang telah
teruji, yang mencakup proteksi data, autentikasi, delegasi, dan autorisasi.
Konfigurasi dasar GT4 mengasumsikan baik pengguna maupun layanan menggunakan
standar keamanan yang menggunakan standar kunci publik X.509.
3. Penutup
Sistem
komputasi berkinerja tinggi berbasis teknologi grid computing tidak identik
dengan sistem komputer berharga mahal. Lebih lanjut, infrastruktur komputasi
grid dapat dibangun dengan menggabungkan sumber-sumber daya komputasi yang
telah ada menjadi satu kesatuan yang kemudian dapat berkontribusi pada
pengembangan ilmu pengetahuan dan teknologi. Bahkan, prinsipkolaborasi yang
melandasi teknologi grid computing dapat menjadi pelajaran berharga bagi kita
untuk menerapkannya dalam konteks kehidupan yang lain.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar