analisis performansi database ditinjau dari aspek

ANALISIS PERFORMANSI DATABASE DITINJAU DARI ASPEK
OPTIMASI QUERY DAN DESAIN MODEL DATA
RELASIONAL PADA DAS DAN RAID
TESIS
JUANDA HAKIM LUBIS
117038067
PROGRAM STUDI S2 TEKNIK INFORMATIKA
FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
Universita Sumatera Utara
ANALISIS PERFORMANSI DATABASE DITINJAU DARI ASPEK
OPTIMASI QUERY DAN DESAIN MODEL DATA
RELASIONAL PADA DAS DAN RAID
TESIS
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh ijazah
Magister Teknik Informatika
JUANDA HAKIM LUBIS
117038067
PROGRAM STUDI S2 TEKNIK INFORMATIKA
FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
Universita Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
: ANALISA PERFORMANSI BASIS DATA
DITINJAU DARI ASPEK OPTIMASI QUERY DAN
DESAIN MODEL DATA RELASIONAL PADA
DAS DAN RAID
Kategori
: Tesis
Nama
: Juanda Hakim Lubis
Nomor Induk Mahasiswa
: 117038067
Program Studi
: Magister (S2) Teknik Informatika
Fakultas
: ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Komisi Pembimbing :
Pembimbing 2
Dr. Zakarias Situmorang
Pembimbing 1
Prof. Dr. Herman Mawengkang
Diketahui/disetujui oleh
Program Studi Magister (S2) Teknik Informatika
Ketua,
Prof. Dr. H. Muhammad Zarlis
NIP . 19570711 198601 1 003
Universita Sumatera Utara
PERNYATAAN ORISINALITAS
ANALISIS PERFORMANSI DATABASE DITINJAU DARI ASPEK
OPTIMASI QUERY DAN DESAIN MODEL DATA
RELASIONAL PADA DAS DAN RAID
TESIS
Saya mengakui bahwa tesis ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa
kutipan dan ringkasan yang masing-masing telah disebutkan sumbernya.
Medan, 25 Oktober 2013
Juanda Hakim Lubis
NIM. 117038067
Universita Sumatera Utara
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN
AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan
dibawah ini :
Nama
NIM
Program Studi
Jenis Karya Ilmiah
: Juanda Hakim Lubis
: 117038067
: Magister (S2) Teknik Informatika
: Tesis
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada
Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-Exclusive
Royalty Free Right) atas tesis saya yang berjudul :
ANALISIS PERFORMANSI DATABASE DITINJAU DARI ASPEK
OPTIMASI QUERY DAN DESAIN MODELDATA
RELASIONAL PADA DAS DAN RAID
Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti NonEksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media,
memformat, mengelola dalam bentuk database, merawat dan mempublikasikan tesis
saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai
penulis dan sebagai pemegang dan/atau sebagai pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan, 25 Oktober 2013
Juanda Hakim Lubis
NIM. 117038067
Universita Sumatera Utara
Telah diuji pada
Tanggal : 25 Oktober 2013
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua
: Prof. Dr. Herman Mawengkang
Anggota
: 1. Dr. Zakarias Situmorang
2. Prof. Dr. Muhammad Zarlis
3. Prof. Dr. Tulus, Vor.Dipl.Math., M.Si
4. Dr. Erna Budhiarti Nababan, M.IT
Universita Sumatera Utara
RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama Lengkap
: Juanda Hakim Lubis, ST
Tempat dan Tanggal lahir
: Lhokseumawe, 10 April 1987
Alamat Rumah
: Jl. Bhakti Indah V no.60
Telepon
: 085311116436
E-mail
: [email protected]
Instansi Tempat Bekerja
: Dinas Kependudukan dan Catatan Sipil
Alamat Kantor
: JL. KH. Zainul Arifin No.17A, Stabat
DATA PENDIDIKAN
SD
: SD 2 Tamansiswa
TAMAT : 1999
SLTP : SLTP Yayasan Pendidikan Arun (YAPENA)
TAMAT : 2002
SLTA : SMA Negeri 1 Medan
TAMAT : 2005
S1
: Institut Teknologi Telkom
TAMAT : 2010
S2
: Teknik Informatika USU
TAMAT : 2013
Universita Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Tiada sanjungan dan pujian yang berhak diucapkan, selain hanya kepada Allah SWT,
yang telah memberi kemampuan dan akal kepada hamba-Nya. Salawat dan salam
kepada teladan kebaikan Rasulullah SAW.Alhamdulillah, akhirnya penulis dapat
menyelesaikan Tesis ini dengan bimbingan, arahan kritik dan saran serta bantuan dari
pembimbing, pembanding, segenap dosen, rekan-rekan mahasiswa Program Studi
Magister (S2) Teknik Informatika Universitas Sumatera Utara.
Tesis ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Fakultas
Komputer pada Program Studi Pascasarjana Magister Teknik Informatika pada
Fakultas Ilmu Komputer – Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara.Dengan
judul tesis “Analisis Performansi Database Ditinjau dari Aspek Optimasi Query dan
Desain Model Data Relational pada DAS dan RAID”. Pada proses penulisan sampai
dengan selesainya penulisan tesis ini, penulis mengucapkan terima kasih yang
sebesar-besarnya kepada :
1. Ayahanda dan Ibunda, terima kasih untuk semua curahan cinta dan kasih
sayangnya, perhatian dorongan dan do’a yang tidak henti-hentinya. Semoga
selalu dalam lindungan Allah SWT.
2. Keluarga besar: kak irma, kak efa, dan kak sari yang telah memberikan
nasehat, motivasi dan doa untuk adiknya tercinta.
3. Prof. Dr. Muhammad Zarlis selaku Dekan Fakultas Ilmu Komputer dan
Teknologi Informasi sekaligus Ketua Program Studi Magister (S2) Teknik
Informatika, dan M. Andri Budiman, ST, M.Comp.Sc, M.EM selaku sekretaris
Program Studi Magister (S2) Teknik Informatika.
4. Prof. Dr. Herman Mawengkang dan Dr. Zakarias Situmorang selaku
pembimbing yang telah membimbing penulis dengan penuh kesabaran hingga
selesainya tesis ini dengan baik.
5. Prof. Dr. Muhammad Zarlis, Prof. Dr. Tulus, Vor.Dipl.Math., M.Si, Dr. Erna
Budhiarti Nababan, M.IT selaku pembanding yang telah memberikan masukan
dan arahan yang baik demi selesainya tesis ini.
Universita Sumatera Utara
6. Staf pegawai dan administrasi pada Program Studi Magister (S2) Teknik
Informatika Program Pascasarjana Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi
Informasi Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bantuan dan
pelayanan terbaik kepada penulis selama mengikuti perkuliahan hingga saat
ini.
7. Vicky Laily Qonita, untuk semangat, do’a, inspirasi, mimpi yang diberikan
untuk penulis. Terima kasih atas segala bentuk dukungannya selama ini.
8. Rekan mahasiswa/i angkatan ke 4 tahun 2011 pada Program Studi Magister
(S2) Teknik Informatika Program Pascasarjana Fakultas Ilmu Komputer dan
Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara yang telah bersama-sama
saling membantu selama mengikuti perkuliahan.
9. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, terima kasih atas
bantuan yang telah diberikan kepada penulis selama ini
Dengan segala kekurangan dan kerendahan hati, sekali lagi penulis mengucapkan
terimakasih.Semoga kiranya Allah SWT membalas segala bantuan dan kebaikan yang
telah diberikan.
Medan, 25 Oktober 2013
Penulis
Juanda Hakim Lubis
NIM. 117038067
Universita Sumatera Utara
ABSTRAK
Jumlah data yang disimpan di piringan magnetik (disket, harddisk, dll) meningkat
100% pertahun, perdepartemen,perperusahaan sehingga diperlukan suatu upaya untuk
menjaga kinerja sistem basis data agar tetap optimal.Desain basis data merupakan
langkah awal yang dilakukan untuk membuat suatu sistem agar kinerja basis data agar
tetap optimal.Akan tetapi proses desain belum cukup untuk meningkatkan kinerja
basis data. Salah satu cara adalah dengan meningkatkan kecepatan transaksi data yaitu
dengan meningkatkan kecepatan pemrosesan query dan menggunakan hardisk yang
dapat diakses secara paralel. Pada penelitian ini akan dilakukan pengujian berbagai
model basis data relasional dengan menggunakan berbagai jumlah data, kemudian
akan dilakukan pengujian pada DAS (Direct-Attached Storage) dan RAID
menggunakan berbagai query dengan outputan yang sama, sehingga akan dianalisa
cost query menggunakan metode Cost Base Optimizer dan waktu pengaksesan
disk.Sehingga hasil dari penelitian ini bertujuan memberikan masukan kepada
administrator sistem basis data agar dapat mendesain model basis data relational
dengan tepat, penggunaan teknologi hardisk dengan bijak, dan menggunakan query
yang benar dalam pengambilan data dengan tujuan agar kinerja basis data tetap
optimal. Hasil dari pengujian ini adalah 1) desain model basis dataakan dapat berkerja
lebih optimal dengan cara melakukan pemisahan entity yang berasal dari penggunaan
spesialisasi, 2) RAID 0 memiliki performansi paling baikdibandingkan DAS dan
RAID-1 dikarenakan saat komputer mengakses sebuah block data di satu
harddiskkomputer juga dapat mengakses block data di harddisk yang lainnya, 3)
jumlah record, ukuran atribut, jenis atau bentuk query, penggunaan kolom unique key
atau primary key, penggunaan order by, urutan indeks, penggunaan fungsi SQLdapat
mempengaruhi cost suatu query dalam performansi query.
Kata Kunci : Query, RAID, DAS, Cost BaseOptimizer
Universita Sumatera Utara
DATABASE PERFORMANCE ANALYSIS REVIEWED FROM QUERY
OPTIMIZATION AND RELATIONAL DATA MODEL DESIGN
ASPECT ON DAS AND RAID
ABSTRACT
The amount of data that is stored in magnetic disk (floppy disk, harddisk, etc)
increases 100% each year for each department for each company so an effort to
maintain a database system to be optimal is needed. Designing a database is the initial
step when creating a system with an optimal database performance. However, just
designing the database is not enough to increase the performance of the database.One
of the ways is to increase the speed of data transaction by increaseing the speed of
query processing and using harddisks that can be accessed parallely. In this reaseach,
the testing of different relationship database model will be done by using multiple
amount of data then DAS and RAID will be tested by using multiple query with the
same amount of output. The cost query then is going to be analyzed by using Cost
Base Optimizer method and the disk access time. The result of this research is to give
input to database system administrator to design relationship database model
appropriately, to use the harddisk technology wisely, and to use the right query on
retrieving records resulting the database performance optimum. The results of this
testing are 1) database design model will be optimum by doing entity separation from
specialize usage, 2) RAID 0 have much better performance compared to DAS and
RAID-1 because when computer accessed a data block from a harddisk, the computer
also can access another data block from another harddisk, 3) the amount of record,
the size of attribute, the type of query, the usage of unique key or primary key column,
the usage of order by, the sequence of index, the usage of SQL function can affect the
cost of query in query performance.
Keywords :Query, RAID, DAS, Cost BaseOptimizer
Universita Sumatera Utara
DAFTAR ISI
PENGESAHAN
1i
PERNYATAAN ORISINALITAS
iii
PERSETUJUAN PUBLIKASI
iv
PANITIA PENGUJI
v
RIWAYAT HIDUP
vi
KATA PENGANTAR
vii
ABSTRAK
ix
ABSTRACT
x
DAFTAR ISI
xi
DAFTAR TABEL
xiii
DAFTAR GAMBAR
xiv
BAB 1
BAB 2
PENDAHULUAN
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1
3
4
4
5
Latar Belakang
Perumusan Masalah
Batasan Masalah
Tujuan Penelitian
Manfaat Penelitian
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
Model Data
2.1.1 Basis Data Relasional
Entity Relationship Model
2.2.1 Entitas dan Himpunan Entitas
2.2.2 Atribut
2.2.3 Relasi
2.2.4 Diagram ER
Konversi ER ke Tabel
2.3.1 Himpunan Entitas Lemah
2.3.2 Spesialisasi
Normalisasi
Optimasi Query
2.5.1 Konsep Dasar Optimasi Query
2.5.2 Metode Akses
2.5.3 Perhitungan Cost Operasi Query
2.5.4 Pemrosesan Querypada Oracle 10g
2.5.5 Explain Plan
6
6
6
6
7
8
8
11
12
12
13
14
14
14
17
17
19
19
Universita Sumatera Utara
2.6
BAB 3
BAB 4
RAID
2.6.1 Konsep RAID
2.6.2 Standar Level
20
20
22
METODE PENELITIAN
27
3.1
3.2
3.3
27
29
39
HASIL DAN PEMBAHASAN PENELITIAN
40
4.1
40
40
48
50
50
55
4.2
BAB 5
Pendahuluan
Rancangan Penelitian
Perangkat Keras dan Perangkat LunakPengujian Sistem
Hasil Penelitian
4.1.1 Hasil Penelitian Response Time
4.1.2 Hasil Penelitian Cost Query
Analisis Hasil Penelitian
4.2.1 Analisis Hasil Penelitian Response Time
4.2.2 Analisis Hasil Penelitian Cost Query Pada
KESIMPULAN DAN SARAN
59
5.1
5.2
59
60
Kesimpulan
Saran
DAFTAR PUSTAKA
61
LAMPIRAN 1
62
LAMPIRAN 2
65
LAMPIRAN 3
75
Universita Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
TABEL 3.1. Jumlah Record pada ER Model 1
TABEL 3.2. Jumlah Record pada ER Model 2
TABEL 3.3. Jumlah Record pada ER Model 3
TABEL 4.1. Perbandingan Response Time pada Simple Query
TABEL 4.2. Perbandingan Response Time pada Aggregate Query
TABEL 4.3. Perbandingan Response Time pada Inner Join Query
TABEL 4.4. Perbandingan Response Time pada Outer Join Query
TABEL 4.5. Perbandingan Response Time pada Subquery
TABEL 4.6. Perbandingan Response Time pada Correlated Query
TABEL 4.7. Perbandingan Response Time pada Kompleks Query
TABEL 4.13.Perbandingan Cost Query
30
30
33
41
42
43
44
45
46
47
48
Universita Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
GAMBAR 2.1. Himpunan Entitas Mahasiswa
GAMBAR 2.2. Contoh Himpunan Entitas
GAMBAR 2.3. Gambaran Himpunan Entitas di Tabel
GAMBAR 2.4. Relasi digambarkan dengan belah ketupat
GAMBAR 2.5. Relasi dengan Kardinalitas 1 ke 1
GAMBAR 2.6. Relasi dengan Kardinalitas 1 ke Banyak
GAMBAR 2.7. Relasi dengan Kardinalitas Banyak ke 1
GAMBAR 2.8. Relasi dengan Kardinalitas Banyak ke Banyak
GAMBAR 2.9. Contoh Diagram ER
GAMBAR 2.10. Contoh Himpunan Entitas Lemah
GAMBAR 2.11. Contoh Spesialisasi
GAMBAR 2.12. Tahapan Pemrosesan Query
GAMBAR 2.13. RAID 0
GAMBAR 2.14. RAID 1
GAMBAR 2.15. RAID 2
GAMBAR 2.16. RAID 3
GAMBAR 2.17. RAID 4
GAMBAR 2.18. RAID 5
GAMBAR 3.1. Skenario Pengujian
GAMBAR 3.2. ER Model 1
GAMBAR 3.3. ER Model 2
GAMBAR 3.4. ER Model 3
GAMBAR 4.1. Grafik Perbandingan response time pada simple query
GAMBAR 4.2. Grafik Perbandingan response time pada aggregate query
GAMBAR 4.3. Grafik Perbandingan response time pada inner join query
GAMBAR 4.4. Grafik Perbandingan response time pada outer join query
GAMBAR 4.5. Grafik Perbandingan response time pada subquery
GAMBAR 4.6. Grafik Perbandingan response time pada correlated query
GAMBAR 4.7. Grafik Perbandingan response time pada kompleks query
7
8
8
9
9
10
10
11
11
12
13
15
23
23
24
25
25
26
28
29
31
32
41
42
43
44
45
46
47
Universita Sumatera Utara