Pengantar Komputasi Modern – Komputasi Cloud

Pendahuluan

Komputasi awan (cloud computing) adalah gabungan pemanfaatan teknologi komputer ('komputasi') dan pengembangan berbasis Internet ('awan'). Awan (cloud) adalah metafora dari internet, sebagaimana awan yang sering digambarkan di diagram jaringan komputer. Sebagaimana awan dalam diagram jaringan komputer tersebut, awan (cloud) dalam Cloud Computing juga merupakan abstraksi dari infrastruktur kompleks yang disembunyikannya. Ia adalah suatu metoda komputasi di mana kapabilitas terkait teknologi informasi disajikan sebagai suatu layanan (as a service), sehingga pengguna dapat mengaksesnya lewat Internet ("di dalam awan") tanpa mengetahui apa yang ada didalamnya, ahli dengannya, atau memiliki kendali terhadap infrastruktur teknologi yang membantunya. Menurut sebuah makalah tahun 2008 yang dipublikasi IEEE Internet Computing "Cloud Computing adalah suatu paradigma di mana informasi secara permanen tersimpan di server di internet dan tersimpan secara sementara di komputer pengguna (client) termasuk di dalamnya adalah desktop, komputer tablet, notebook, komputer tembok, handheld, sensor-sensor, monitor dan lain-lain."

Komputasi awan adalah suatu konsep umum yang mencakup SaaS, Web 2.0, dan tren teknologi terbaru lain yang dikenal luas, dengan tema umum berupa ketergantungan terhadap Internet untuk memberikan kebutuhan komputasi pengguna. Sebagai contoh, Google Apps menyediakan aplikasi bisnis umum secara daring yang diakses melalui suatu penjelajah web dengan perangkat lunak dan data yang tersimpan di server. Komputasi awan saat ini merupakan trend teknologi terbaru, dan contoh bentuk pengembangan dari teknologi Cloud Computing ini adalah iCloud.

1.      Manfaat Cloud Computing

·    Skalabilitas, yaitu dengan cloud computing kita bisa menambah kapasitas penyimpanan data kita tanpa harus membeli peralatan tambahan, misalnya hardisk dll. Kita cukup menambah kapasitas yang disediakan oleh penyedia layanan cloud computing.

·     Aksesibilitas, yaitu kita bisa mengakses data kapanpun dan dimanapun kita berada, asal kita terkoneksi dengan internet, sehingga memudahkan kita mengakses data disaat yang penting.

·   Keamanan, yaitu data kita bisa terjamin keamanan nya oleh penyedia layanan cloud computing, sehingga bagi perusahaan yang berbasis IT, data bisa disimpan secara aman di penyedia cloud computing. Itu juga mengurangi biaya yang diperlukan untuk mengamankan data perusahaan.

·   Kreasi, yaitu para user bisa melakukan/mengembangkan kreasi atau project mereka tanpa harus mengirimkan project mereka secara langsung ke perusahaan, tapi user bisa mengirimkan nya lewat penyedia layanan cloud computing.

·  Kecemasan, ketika terjadi bencana alam data milik kita tersimpan aman di cloud meskipun hardisk atau gadget kita rusak.

2.      Cara Kerja Cloud Computing

Berikut merupakan cara kerja penyimpanan data dan replikasi data pada pemanfaatan teknologi cloud computing. Dengan Cloud Computing komputer lokal tidak lagi harus menjalankan pekerjaan komputasi berat untuk menjalankan aplikasi yang dibutuhkan, tidak perlu menginstal sebuah paket perangkat lunak untuk setiap komputer, kita hanya melakukan installasi operating system pada satu aplikasi. Jaringan komputer yang membentuk awan (internet) menangani mereka sebagai gantinya. Server ini yang akan menjalankan semuanya aplikasi mulai dari e-mail, pengolah kata, sampai program analisis data yang kompleks. Ketika pengguna mengakses awan (internet) untuk sebuah website populer, banyak hal yang bisa terjadi. Pengguna Internet Protokol (IP) misalnya dapat digunakan untuk menetapkan dimana pengguna berada (geolocation). Domain Name System (DNS) jasa kemudian dapat mengarahkan pengguna ke sebuah cluster server yang dekat dengan pengguna sehingga situs bisa diakses dengan cepat dan dalam bahasa lokal mereka. Pengguna tidak login ke server, tetapi mereka login ke layanan mereka menggunakan id sesi atau cookie yang telah didapatkan yang disimpan dalam browser mereka. Apa yang user lihat pada browser biasanya datang dari web server. Webserver menjalankan perangkat lunak dan menyajikan pengguna dengan cara interface yang digunakan untuk mengumpulkan perintah atau instruksi dari pengguna (klik, mengetik, upload dan lain-lain) Perintah-perintah ini kemudian diinterpretasikan oleh webserver atau diproses oleh server aplikasi. Informasi kemudian disimpan pada atau diambil dari database server atau file server dan pengguna kemudian disajikan dengan halaman yang telah diperbarui. Data di beberapa server disinkronisasikan di seluruh dunia untuk akses global cepat dan juga untuk mencegah kehilangan data.

Web service telah memberikan mekanisme umum untuk pengiriman layanan, hal ini membuat service-oriented architecture (SOA) ideal untuk diterapkan. Tujuan dari SOA adalah untuk mengatasi persyaratan yang bebas digabungkan, berbasis standar, dan protocol-independent distributed computing. Dalam SOA, sumber daya perangkat lunak yang dikemas sebagai "layanan," yang terdefinisi dengan baik, modul mandiri yang menyediakan fungsionalitas bisnis standar dan konteks jasa lainnya. Kematangan web service telah memungkinkan penciptaan layanan yang kuat yang dapat diakses berdasarkan permintaan, dengan cara yang seragam.

3.      Contoh Cloud Computing

·         Google Drive
      Google Drive adalah layanan penyimpanan online yang dimiliki Google. Google Drive diluncurkan pada tanggal 24 April 2012. Sebenarnya Google Drive merupakan pengembangan dari Google Docs. Google Drive memberikan kapasitas penyimpanan sebesar 5GB kepada setiap penggunanya. Kapasitas tersebut dapat ditambahkan dengan melakukan pembayaran atau pembelian Storage. Penyimpanan file di Google Drive dapat memudahkan pemilik file dapat mengakses file tersebut kapanpun dan dimanapun dengan menggunakan komputer desktop, laptop, komputer tablet ataupun smartphone. File tersebut juga dapat dengan mudah dibagikan dengan orang lain untuk berbagi pakai ataupun melakukan kolaborasi dalam pengeditan.

·         Windows Azure

Windows Azure adalah sistem operasi yang berbasis komputasi awan, dibuat oleh Microsoft untuk mengembangkan dan mengatur aplikasi serta melayani sebuah jaringan global dari Microsoft Data Centers. Windows Azure yang mendukung berbagai macam bahasa dan alat pemograman. Sistem operasi ini dirilis pada 1 Februari 2010.

Pengantar Komputasi GRID

Komputasi Grid adalah penggunaan sumber daya yang melibatkan banyak komputer yang terdistribusi dan terpisah secara geografis untuk memecahkan persoalan komputasi dalam skala besar.

Grid computing merupakan cabang dari distributed computing. Grid komputer memiliki perbedaan yang lebih menonjol dan di terapakan pada sisi infrastruktur dari penyelesaian suatu proses. Grid computing adalah suatu bentuk cluster (gabungan) komputer-komputer yang cenderung tak terikat batasan geografi. Di sisi lain, cluster selalu diimplementasikan dalam satu tempat dengan menggabungkan banyak komputer lewat jaringan.

Ide awal komputasi grid dimulai dengan adanya distributed computing, yaitu mempelajari penggunaan komputer terkoordinasi yang secara fisik terpisah atau terdistribusi. Sistem terdistribusi membutuhkan aplikasi yang berbeda dengan sistem terpusat. Kemudian berkembang lagi menjadi parallel computing yang merupakan teknik komputasi secara bersamaan dengan memanfaatkan beberapa komputer secara bersamaan.

Grid computing menawarkan solusi komputasi yang murah, yaitu dengan memanfaatkan sumber daya yang tersebar dan heterogen serta pengaksesan yang mudah dari mana saja. Globus Toolkit adalah sekumpulan perangkat lunak dan pustaka pembuatan lingkungan komputasi grid yang bersifat open-source. Dengan adanya lingkungan komputasi grid ini diharapkan mempermudah dan mengoptimalkan eksekusi program-program yang menggunakan pustaka paralel. Dan Indonesia sudah menggunakan sistem Grid dan diberi nama InGrid (Inherent Grid). Sistem komputasi grid mulai beroperasi pada bulam Maret 2007 dan terus dikembangkan sampai saat ini. InGrid ini menghubungkan beberapa perguruan tinggi negeri dan swasta yang tersebar di seluruh Indonesia dan beberapa instansi pemerintahan seperti Badan Meteorologi dan Geofisika.

1.      Konsep Grid Computing

Beberapa konsep dasar dari grid computing :

·        Sumber daya dikelola dan dikendalikan secara lokal.

·        Sumber daya berbeda dapat mempunyai kebijakan dan mekanisme berbeda, mencakup Sumber daya komputasi dikelola oleh sistem batch berbeda, Sistem storage berbeda pada node berbeda, Kebijakan berbeda dipercayakan kepada user yang sama pada sumber daya berbeda pada Grid.

·        Sifat alami dinamis: Sumber daya dan pengguna dapat sering berubah

·        Lingkungan kolaboratif bagi e-community (komunitas elektronik, di internet)

·        Tiga hal yang dibagi dalam sebuah sistem grid, antara lain : Resource, Network dan Proses. Kegunaan / layanan dari sistem grid sendiri adalah untuk melakukan high throughput computing dibidang penelitian, ataupun proses komputasi lain yang memerlukan banyak resource komputer. 

2.      Cara Kerja Grid Computing

Menurut tulisan singkat oleh Ian Foster ada check-list yang dapat digunakan untuk mengidentifikasi bahwa suatu sistem melakukan komputasi grid yaitu :

·        Sistem tersebut melakukan koordinasi terhadap sumberdaya komputasi yang tidak berada dibawah suatu kendali terpusat. Seandainya sumber daya yang digunakan berada dalam satu cakupan domain administratif, maka komputasi tersebut belum dapat dikatakan komputasi grid.

·        Sistem tersebut menggunakan standard dan protokol yang bersifat terbuka (tidak terpaut pada suatu implementasi atau produk tertentu). Komputasi grid disusun dari kesepakatan-kesepakatan terhadap masalah yang fundamental, dibutuhkan untuk mewujudkan komputasi bersama dalam skala besar. Kesepakatan dan standar yang dibutuhkan adalah dalam bidang autentikasi, otorisasi, pencarian sumberdaya, dan akses terhadap sumber daya.

·        Sistem tersebut berusaha untuk mencapai kualitas layanan yang canggih, (nontrivial quality of service) yang jauh diatas kualitas layanan komponen individu dari komputasi grid tersebut.

3.      Kelebihan & Kekurangan Grid Computing

Penggunaan Grid Computing System untuk perusahaan-perusahaan akan banyak memberikan manfaat, baik manfaat secara langsung maupun tidak langsung. Beberapa manfaat tersebut antara lain :

·        Grid computing menjanjikan peningkatan utilitas, dan fleksibilitas yang lebih besar untuk sumber daya infrastruktur, aplikasi dan informasi. Dan juga menjanjikan peningkatan produktivitas kerja perusahaan.

·        Grid computing bisa memberi penghematan uang, baik dari sisi investasi modal maupun operating cost–nya.

Dan beberapa hambatan yang dialami oleh masyarakat Indonesia dalam mengaplikasikan teknologi grid computing adalah sebagai berikut :

·        Manajemen institusi yang terlalu birokratis menyebabkan mereka enggan untuk merelakan fasilitas yang dimiliki untuk digunakan secara bersama agar mendapatkan manfaat yan lebih besar bagi masyarakat luas.

·        Masih sedikitnya SDM yang kompeten dalam mengelola grid computing. Contohnya kurangnya pengetahuan yang mencukupi bagi teknisi IT maupun user non teknisi mengenai manfaat dari grid computing itu sendiri.

4.      Contoh Grid Computing

·         Scientific Simulation

Komputasi grid diimplementasikan di bidang fisika, kimia, dan biologi untuk melakukan simulasi terhadap proses yang kompleks.

·         Medical Images

Penggunaan data grid dan komputasi grid untuk menyimpan medical-image. Contohnya adalah eDiaMoND project.

·         Computer-Aided Drug Discovery (CADD)

Komputasi grid digunakan untuk membantu penemuan obat. Salah satu contohnya adalah : Molecular Modeling Laboratory (MML) di University of North Carolina (UNC).

·         Big Science

Data grid dan komputasi grid digunakan untuk membantu proyek laboratorium yang disponsori oleh pemerintah Contohnya terdapat di DEISA.

·         E-Learning

Komputasi grid membantu membangun infrastruktur untuk memenuhi kebutuhan dalam pertukaran informasi dibidang pendidikan. Contohnya adalah AccessGrid.

VIRTUALISASI

Pengertian Virtualisasi

Virtualisasi bisa diartikan sebagai pembuatan suatu bentuk atau versi virtual dari sesuatu yang bersifat fisik, misalnya sistem operasi,  perangkat storage dan sumber daya jaringan. Virtualisasi bisa diimplementasikan kedalam berbagai bentuk, antara lain:

1)      Network Virtualization                 : VLAN, Virtual IP (Unclustering), Multilink

2)      Memory Virtualization                  : Memory pooling

3)      Application Virtualization            : Emulator

4)      Storage Virtualization                   : RAID, LVM

5)      Platform Virtualization                 : Virtual computer

Keuntungan Virtualisasi

Penggunaan virtualisai pada infrastruktur IT kita dapat memberikan keuntungan-keuntungan yang dapat mempermudah segala jenis kegiatan. Berikut keuntungan dari virtualisasi:

1)      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.

2)      Kemudahan Backup & Recovery. Server-server yang dijalankan didalam 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, me-restore data hasil backup terakhir dan server berjalan seperti sedia kala. Hemat waktu, tenaga dan sumber daya.

3)      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 sistem.

4)      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.

5)      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.

6)      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.

7)      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.

8)      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.

Kerugian Virtualisasi

Tidak hanya keuntungan, virtualisasi juga memiliki beberapa kerugian yang harus dipertimbangkan seperti:

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

2)      Spesifikasi Hardware. Virtualisasi membutuhkan spesifikasi server yang lebih tinggi untuk menjalankan server induk dan mesin virtual didalamnya.

3)      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.

DISTRIBUTED COMPUTATION DALAM CLOUD COMPUTING

Secara sederhana, distributed computing dapat diartikan sebagai suatu teknologi yang dapat memecahkan suatu masalah besar ke dalam proses-proses kecil ke banyak komputer untuk kemudian proses kecil itu dipecahkan secara simultan dan apabila sudah didapatkan solusi-solusi kecil maka disatukan kembali dalam satu solusi yang besar dan terintegrasi.

Distributed computing mengacu pada penggunaan sistem terdistribusi untuk memecahkan masalah komputasi. Dalam distributed computing, masalah dibagi menjadi banyak tugas, masing-masing yang diselesaikan oleh satu komputer. Komputer yang saling berinteraksi untuk mencapai tujuan bersama. Sebuah sistem terdistribusi terdiri dari beberapa komputer otonom yang berkomunikasi melalui jaringan komputer.

Kegiatan ini merupakan kumpulan beberapa komputer yang terhubung untuk melakukan pendistribusian, seperti mengirim dan menerima data serta melakukan interaksi lain antar computer yang dimana membutuhkan sebuah jaringan agar komputer satu dan lainnya bisa saling berhubung dan melakukan interaksi. Hal ini semua dilakukan dengan cloud computing yang seperti kita ketahui memberikan layanan dimana informasinya disimpan di server secara permanen dan disimpan di computer client secara temporary.

MAP REDUCE

Pengertian MapReduce

MapReduce merupakan sebuah konsep dimana data yang kontinyu dipecah menjadi bagian data / komponen data kecil dan didistribusikan melalui mesin-mesin yang terhubung secara cluster. Bisa dibilang map reduce merupakan sebuah framework yang digunakan untuk mempercepat proses pengolahan data pada konsep cloud computing. Dalam memproses data, MapReduce dibagi menjadi 2 proses utama, yaitu Map dan Reduce. Proses Map bertugas untuk mengumpulkan informasi dari potongan-potongan data yang terditribusi dalam tiap komputer dalam cluster (kelompok komputer yang saling terhubung). Hasilnya deserahkan kepada proses Reduce untuk diproses lebih lanjut. Hasil proses Reduce merupakan hasil akhir yang dikirim ke pengguna.

Salah satu contoh penerapan nyata map-reduce ini dalam suatu produk adalah yang dilakukan Google. Dengan inspirasi dari functional programming map dan reduce Google bisa menghasilkan filesystem distributed yang sangat scalable yaitu Google Big Table.

Desain dan Struktur MapReduce

Untuk memproses sebuah data raksasa, data itu harus dipotong-potong kemudian dibagi-bagikan ke tiap komputer dalam suatu cluster. Lalu proses Map dan proses Reduce pun harus dibagi-bagikan ke tiap komputer dan dijalankan secara paralel. Kemudian hasil akhirnya juga disimpan secara terdistribusi.

MapReduce telah didesain sangat sederhana alias simple. Untuk menggunakan MapReduce, seorang programer cukup membuat dua program yaitu program yang memuat kalkulasi atau prosedur yang akan dilakukan oleh proses Map dan Reduce. Jadi tidak perlu pusing memikirkan bagaimana memotong-motong data untuk dibagi-bagikan kepada tiap komputer, dan memprosesnya secara paralel kemudian mengumpulkannya kembali. Semua proses ini akan dikerjakan secara otomatis oleh MapReduce yang dijalankan diatas Google File System.

Gambar 2 Struktur MapReduce

Program yang memuat kalkulasi yang akan dilakukan dalam proses Map disebut Fungsi Map, dan yang memuat kalkulasi yang akan dikerjakan oleh proses Reduce disebut Fungsi Reduce. Jadi, seorang programmer yang akan menjalankan MapReduce harus membuat program Fungsi Map dan Fungsi Reduce.

Fungsi Map bertugas untuk membaca input dalam bentuk pasangan Key/Value, lalu menghasilkan output berupa pasangan Key/Value juga. Pasangan Key/Value hasil fungsi Map ini disebut pasangan Key/Value intermediate. Kemudian, fungsi Reduce akan membaca pasangan Key/Value intermediate hasil fungsi Map, dan menggabungkan atau mengelompokkannya berdasarkan Key tersebut. Lain katanya, tiap Value yang memiliki Key yang sama akan digabungkan dalam satu kelompok. Fungsi Reduce juga menghasilkan output berupa pasangan Key/Value.

MAP REDUCE DAN NOT ONLY SQL

Database NoSQL dibuat dengan tujuan khusus untuk model data spesifik dan memiliki skema fleksibel untuk membuat aplikasi modern. Database NoSQL dikenal secara luas karena kemudahan pengembangan, fungsionalitas, dan kinerja dalam berbagai skala. Database NoSQL menggunakan berbagai model data, termasuk dokumen, grafik, nilai kunci, dalam memori, dan pencarian. Halaman ini termasuk sumber daya untuk membantu Anda memahami lebih baik database NoSQL dan mulai menggunakannya.

Pertimbangkan contoh pemodelan skema untuk database buku sederhana:

Dalam database relasional, catatan buku sering diselubungkan (atau "dinormalkan") dan disimpan dalam tabel terpisah, dan hubungan ditetapkan dengan pembatasan kunci primary dan foreign. Dalam contoh ini, tabel Buku memiliki kolom untuk ISBN, Judul Buku, dan Nomor Edisi, tabel Penulis memiliki kolom untuk IDPenulis dan Nama Penulis, dan tabel Penulis-ISBN memiliki kolom IDPenulis dan ISBN. Model relasional didesain untuk mengaktifkan database untuk menegakkan integritas referensial antara tabel di dalam database, dinormalkan untuk mengurangi redundansi, dan umumnya dioptimalkan untuk penyimpanan.

Dalam database NoSQL, catatan buku biasanya disimpan sebagai dokumen JSON. Untuk setiap buku, item, ISBN, Judul Buku, Nomor Edisi, Nama Penulis, dan IDPenulis disimpan sebagai atribut dalam dokumen tunggal. Dalam model ini, data dioptimalkan untuk pengembangan intuitif dan skalabilitas horizontal.

Kelebihan

Database NoSQL sangat cocok untuk digunakan dengan berbagai aplikasi modern seperti aplikasi seluler, web, dan gaming yang memerlukan database yang fleksibel, dapat diskalakan, berkinerja tinggi, dan memiliki fungsionalitas tinggi untuk memberikan pengalaman pengguna yang baik.

·         Fleksibilitas: Database NoSQL umumnya menyediakan skema fleksibel yang memungkinkan pengembangan yang lebih cepat dan lebih berulang. Model data fleksibel membuat database NoSQL ideal untuk data yang semi terstruktur dan tidak terstruktur.

·         Skalabilitas: Database NoSQL umumnya didesain untuk meningkatkan skala dengan menggunakan klaster perangkat keras yang terdistribusi alih-alih meningkatkan skala dengan menambah server yang mahal dan robust. Beberapa penyedia layanan cloud menangani aktivitas di balik operasi ini sebagai layanan yang dikelola sepenuhnya.

·         Kinerja tinggi: Database NoSQL dioptimalkan untuk model data spesifik (seperti dokumen, nilai kunci, dan grafik) dan pola akses yang memberikan kinerja yang lebih tinggi dibandingkan jika Anda mencoba mendapatkan fungsionalitas yang mirip dengan database relasional.

·         Fungsionalitas tinggi: Database NoSQL menyediakan API dan jenis data fungsional yang dibuat secara khusus untuk setiap model data yang sesuai.

Jenis Database

Nilai-kunci: Database nilai kunci dapat dipartisi dan memungkinkan pengembangan horizontal pada skala yang tidak dapat dicapai oleh jenis database lain. Kasus penggunaan seperti gaming, teknologi iklan, dan IoT cukup baik dalam menggunakan model data nilai-kunci. Amazon DynamoDB didesain untuk menyediakan latensi satu-digit milidetik untuk setiap skala beban kerja. Kinerja yang konsisten ini merupakan alasan besar fitur Snapchat Stories, yang mencakup beban kerja penulisan ke penyimpanan terbesar dari Snapchat, dipindahkan ke DynamoDB.

        Dokumen: Dalam kode aplikasi, data sering diwakilkan sebagai sebuah objek atau dokumen seperti JSON karena ini merupakan model data yang efisien dan intuitif untuk pengembang. Database dokumen memudahkan pengembang untuk menyimpan dan membuat kueri data dalam database dengan menggunakan format model dokumen yang sama yang mereka gunakan dalam kode aplikasi. Sifat dokumen dan database dokumen yang fleksibel, semiterstruktur, dan hierarkis memungkinkan dokumen dan database dokumen berevolusi sesuai kebutuhan aplikasi. Model dokumen berfungsi baik dengan katalog, profil pengguna, dan sistem manajemen konten di mana setiap dokumen bersifat unik dan berevolusi seiring waktu. Amazon DocumentDB (dengan kompatibilitas MongoDB) dan MongoDB merupakan database dokumen populer yang menyediakan API yang mumpuni dan intuitif untuk pengembangan yang fleksibel dan berulang.

         Grafik: Database grafik bertujuan agar membuat dan menjalankan aplikasi yang berjalan dengan dataset yang selalu terhubung menjadi lebih mudah. Kasus penggunaan umum untuk database grafik antara lain jaringan media sosial, mesin rekomendasi, pendeteksian penipuan, dan grafik pengetahuan. Amazon Neptune merupakan layanan database grafik yang dikelola sepenuhnya. Neptune mendukung model Property Graph dan Resource Description Framework (RDF), memberi pilihan dua API grafik: TinkerPop dan RDF/SPARQL. Database grafik populer termasuk Neo4j dan Giraph.

       Dalam memori: Aplikasi gaming dan teknologi iklan memiliki kasus penggunaan seperti leaderboard, penyimpanan sesi, dan analisis real-time yang memerlukan waktu respons milidetik dan dapat setiap saat memiliki puncak lalu lintas yang besar. Amazon ElastiCache menawarkan Memcached dan Redis, untuk menyediakan beban kerja dengan latensi rendah dan throughput tinggi, seperti McDonald’s, yang tidak dapat dilayani dengan penyimpanan data berbasis disk. Amazon DynamoDB Accelerator (DAX) merupakan contoh lain dari penyimpanan data yang dibuat secara khusus. DAX membuat DynamoDB membaca dan mengurutkan magnitude dengan lebih cepat.

          Pencarian: Beberapa output aplikasi dicatat untuk membantu pengembang untuk memecahkan masalah. Amazon Elasticsearch Service (Amazon ES) dibuat secara khusus untuk memberi visualisasi hampir secara real-time dan analisis data yang dihasilkan mesin dengan membuat indeks, mengumpulkan, dan mencari log dan metrik yang semi terstruktur. Amazon ES juga merupakan mesin pencari yang mumpuni dan berkinerja tinggi untuk kasus penggunaan pencarian teks lengkap. Expedia menggunakan lebih dari 150 domain Amazon ES, 30 TB data, dan 30 miliar dokumen untuk berbagai kasus penggunakan penting, mulai dari pemantauan operasional dan pemecahan masalah hingga pelacakan stack aplikasi terdistribusi dan pengoptimalan harga.

Map Reduce dan Not SQL

Map Reduce danNoSQL (Not Only SQL) adalah sebuah pemogramaan framework guna untuk membantu user mengembangankan sebuah data yang ukuran besar dapat terdistribusi satu sama lain. Map-Reduce adalah salah satu konsep teknis yang sangat penting di dalam teknologi cloud terutama karena dapat diterapkannya dalam lingkungan distributed computing. Dengan demikian akan menjamin skalabilitas aplikasi kita.

MapReduce adalah model pemrogramana rilisan Google yang ditujukan untuk memproses data berukuran raksasa secara terdistribusi dan parallel dalam cluster yang terdiri atas ribuan komputer. Dalam memproses data, MapReduce dibagi menjadi 2 proses utama, yaitu Map dan Reduce. Proses Map bertugas untuk mengumpulkan informasi dari potongan-potongan data yang terditribusi dalam tiap komputer dalam cluster (kelompok komputer yang saling terhubung). Hasilnya deserahkan kepada proses Reduce untuk diproses lebih lanjut. Hasil proses Reduce merupakan hasil akhir yang dikirim ke pengguna.

Berikut daftar produk open source mengenai Map Reduce :[2]

1. Apache Hadoop – http://hadoop.apache.org (open source)
2. Pig – http://incubator.apache.org/projects/pig.html
3. Cascading – http://www.cascading.org
4. Microsoft Dryad – http://research.microsoft.com/research/sv/Dryad/
5. IBM MapReduce Tool for Eclipse – http://www.alphaworks.ibm.com/tech/mapreducetools
6. Skynet – http://skynet.rubyforge.org
7. CouchDB – http://incubator.apache.org/couchdb

Teori Komputasi dan Penerapannya

Teori Komputasi dan Penerapannya

Nama - Yuda Aditya Pangestu
NPM - 57415303 Kelas - 4IA21
Mata Kuliah - Pengantar Komputasi Modern
Dosen - Natallios Peter Sipasulta

PENGERTIAN KOMPUTASI 

Komputasi sebetulnya bisa diartikan sebagai cara untuk menemukan pemecahan masalah dari data input dengan menggunakan suatu algoritma. Hal ini ialah apa yang disebut dengan teori komputasi, suatu sub-bidang dari ilmu komputer dan matematika. Selama ribuan tahun, perhitungan dan komputasi umumnya dilakukan dengan menggunakan pena dan kertas, ataukapur dan batu tulis, atau dikerjakan secara mental, kadang-kadang dengan bantuan suatu tabel. Namun sekarang, kebanyakan komputasi telah dilakukan dengan menggunakan komputer. Komputasi adalah algoritma yang digunakan untuk menemukan suatu cara dalam memecahkan masalah dari sebuah data input. Data input disini adalah sebuah masukan yang berasal dari luar lingkungan sistem. Komputasi ini merupakan bagian dari ilmu komputer berpadu dengan ilmu matematika. Secara umum ilmu komputasi adalah bidang ilmu yang mempunyai perhatian pada penyusunan model matematika dan teknik penyelesaian numerik serta penggunaan komputer untuk menganalisis dan memecahkan masalah-masalah ilmu (sains). Dalam penggunaan secara umum, biasanya berupa penerapan simulasi komputer atau berbagai bidang keilmuan, tetapi dalam perkembangannya digunakan juga untuk menemukan prinsip-prinsip baru yang mendasar terhadap bidang ilmu yang mendasari teori ini. Bidang ini berbeda dengan ilmu komputer (computer science), yang mengkaji komputasi, komputer dan pemrosesan informasi. Bidang ini juga berbeda dengan teori dan percobaan sebagai bentuk tradisional dari ilmu dan kerja keilmuan. Dalam ilmu alam, pendekatan ilmu komputasi dapat memberikan berbagai pemahaman baru, melalui penerapan model-model matematika dalam program komputer berdasarkan landasan teori yang telah berkembang, untuk menyelesaikan masalah-masalah nyata dalam ilmu tersebut.

PENGERTIAN TEORI KOMPUTASI

Teori komputasi adalah cabang ilmu komputer dan matematika yang membahas apakah dan bagaimanakah suatu masalah dapat dipecahkan pada model komputasi, menggunakan algoritma. Bidang ini dibagi menjadi dua cabang: teori komputabilitas dan teori kompleksitas, namun kedua cabang berurusan dengan model formal komputasi.

Untuk melakukan studi komputasi dengan ketat, ilmuwan komputer bekerja dengan abstraksi matematika dari komputer yang dinamakan model komputasi. Ada beberapa model yang digunakan, namun yang paling umum dipelajari adalah mesin Turing. Sebuah mesin Turing dapat dipikirkan sebagai komputer pribadi meja dengan kapasitas memori yang tak terhingga, namun hanya dapat diakses dalam bagian-bagian terpisah dan diskret. Ilmuwan komputer mempelajari mesin Turing karena mudah dirumuskan, dianalisis dan digunakan untuk pembuktian, dan karena mesin ini mewakili model komputasi yang dianggap sebagai model paling masuk akal yang paling ampuh yang dimungkinkan. Kapasitas memori tidak terbatas mungkin terlihat sebagai sifat yang tidak mungkin terwujudkan, namun setiap permasalahan yang "terputuskan" (decidable) yang dipecahkan oleh mesin Turing selalu hanya akan memerlukan jumlah memori terhingga. Jadi pada dasarnya setiap masalah yang dapat dipecahkan (diputuskan) oleh meisn Turing dapat dipecahkan oleh komputer yang memiliki jumlah memori terbatas.

PENGERTIAN KOMPPUTASI  MODERN

Komputasi modern adalah sebuah konsep sistem yang menerima intruksi-intruksi dan menyimpannya dalam sebuah memory, memory disini bisa juga dari memory komputer. Oleh karena pada saat ini kita melakukan komputasi menggunakan komputer maka bisa dibilang komputer merupakan sebuah komputasi modern. Konsep ini pertama kali digagasi oleh John Von Neumann (1903-1957). Beliau adalah ilmuan yang meletakkan dasar-dasar komputer modern. Von Neumann telah menjadi ilmuwan besar abad 21. Von Neumann memberikan berbagai sumbangsih dalam bidang matematika, teori kuantum, game theory, fisika nuklir, dan ilmu komputer yang di salurkan melalui karya-karyanya . Beliau juga merupakan salah satu ilmuwan yang terkait dalam pembuatan bom atom di Los Alamos pada Perang Dunia II lalu. Kegeniusannya dalam matematika telah terlihat semenjak kecil dengan mampu melakukan pembagian bilangan delapan digit (angka) di dalam kepalanya.

Dalam kerjanya komputasi modern menghitung dan mencari solusi dari masalah yang ada, dan perhitungan yang dilakukan itu meliputi :

•  Akurasi (big, Floating point)
• Kecepatan (dalam satuan Hz)
• Problem Volume Besar (Down Sizzing atau pararel)
• Modeling (NN & GA)
• Kompleksitas (Menggunakan Teori big O)

PENERAPAN KOMPUTASI DALAM BERBAGAI BIDANG

Bidang Fisika

Dalam fisika, berbagai teori yang berdasarkan permodelan matematika menyediakan prediksi yang akurat mengenai bagaimana sebuah sistem bergerak. Namun seringkali penggunaan permodelam matematika untuk sebuah sistem khusus yang bertujuan untuk menghasilkan prediksi yang bermanfaat tidak bisa dilakukan ketika itu. Hal ini terjadi karena solusi permasalahan tidak memiliki ekspresi bentuk tertutup (closed-form expression) atau terlalu rumit. Dalam banyak kasus, perkiraan numerik dibutuhkan. Fisika Komputasi adalah subjek yang berhubungan dengan berbagai perkiraan numerik; perkiraan solusi yang ditulis sebagai sejumlah besar bilangan terbatas (finite) dari operasi matematika sederhana (algoritma), dan komputer digunakan untuk melakukan operasi tersebut dan menghitung solusi dan errornya. Fisika komputasi adalah studi implementasi numerik algoritma untuk memecahkan masalah di bidang fisika di mana teori kuantitatif sudah ada. Dalam sejarah, fisika komputasi adalah aplikasi ilmu komputer modern pertama di bidang sains, dan sekarang menjadi subbagian dari sains komputasi.

Bidang Kimia

Kimia komputasi adalah cabang kimia yang menggunakan hasil kimia teori yang diterjemahkan ke dalam program komputer untuk menghitung sifat-sifat molekul dan perubahannya maupun melakukan simulasi terhadap sistem-sistem besar (makromolekul seperti protein atau sistem banyak molekul seperti gas, cairan, padatan, dan kristal cair), dan menerapkan program tersebut pada sistem kimia nyata. Contoh sifat-sifat molekul yang dihitung antara lain struktur (yaitu letak atom-atom penyusunnya), energi dan selisih energi, muatan, momen dipol, kereaktifan, frekuensi getaran dan besaran spektroskopi lainnya. Simulasi terhadap makromolekul (seperti protein dan asam nukleat) dan sistem besar bisa mencakup kajian konformasi molekul dan perubahannya (mis. proses denaturasi protein), perubahan fase, serta peramalan sifat-sifat makroskopik (seperti kalor jenis) berdasarkan perilaku di tingkat atom dan molekul. Istilah kimia komputasi kadang-kadang digunakan juga untuk bidang-bidang tumpang-tindah antara ilmu komputer dan kimia.

Bidang Biologi

Bioinformatika adalah ilmu yang mempelajari penerapan teknik komputasional untuk mengelola dan menganalisis informasi biologis. Bidang ini mencakup penerapan metode-metode matematika, statistika, dan informatika untuk memecahkan masalah-masalah biologis, terutama dengan menggunakan sekuens DNA dan asam amino serta informasi yang berkaitan dengannya. Contoh topik utama bidang ini meliputi basis data untuk mengelola informasi biologis, penyejajaran sekuens (sequence alignment), prediksi struktur untuk meramalkan bentuk struktur protein maupun struktur sekunder RNA, analisis filogenetik, dan analisis ekspresi gen. Saat ini mata ajaran bioinformatika maupun mata ajaran dengan muatan bioinformatika sudah diajarkan di beberapa perguruan tinggi di Indonesia.

Bidang Matematika

Matematika Komputasi adalah ilmu yang mengintegrasikan matematika terapan dan ilmu komputer. Banyak masalah industri, juga masalah dalam bidang teknik, kesehatan, sains, bisnis, dan ekonomi dapat dimodelkan secara matematika dan disimulasikan dengan bantuan komputer, dengan tujuan untuk mendapatkan solusi dari masalah tersebut. Karena itu, sangat diperlukan orang-orang yang memiliki pengetahuan dan keahlian dalam simulasi komputer dari model matematika, dan mampu menganalisa dan mengkomunikasikan hasil simulasinya kepada orang lain.

Bidang Geologi

Geologi adalah Ilmu (sains) yang mempelajari bumi, komposisinya, struktur, sifat-sifat fisik, sejarah, dan proses pembentukannya. Bidang ini berbeda dengan ilmu komputer (computer science), yang mengkaji komputasi, komputer dan pemrosesan informasi. Dalam ilmu alam, pendekatan ilmu komputasi dapat memberikan berbagai pemahaman baru, melalui penerapan model-model matematika dalam program komputer berdasarkan landasan teori yang telah berkembang, untuk menyelesaikan masalah-masalah nyata dalam ilmu tersebut.

Pada bidang geologi teori komputasi biasanya digunakan untuk pertambangan, sebuah sistem komputer digunakan untuk menganalisa bahan-bahan mineral dan barang tambang yang terdapat di dalam tanah. Contohnya, Pertambangan dan digunakan untuk menganalisa bahan-bahan mineral dan barang tambang yang terdapat di dalam tanah.

Bidang Geografi

Implementasi komputasi modern di bidang geografi diterapkan pada GIS (Geographic Information System) yang merupakan sistem informasi khusus yang mengelola data yang memiliki informasi spasial (bereferensi keruangan). Atau dalam arti yang lebih sempit adalah sistem komputer yang memiliki kemampuan untuk membangun, menyimpan, mengelola dan menampilkan informasi bereferensi geografis, misalnya data yang diidentifikasi menurut lokasinya dalam sebuah database. Pada praktisi juga memasukkan orang yang membangun dan mengoperasikannya dan data sebagai bagian dari sistem ini.

Teknologi Sistem Informasi Geografis dapat digunakan untuk investigasi ilmiah, pengelolaan sumber daya, perencanaan pembangunan, kartografi dan perencanaan rute. Misalnya, GIS bisa membantu perencana untuk secara cepat menghitung waktu tanggap darurat saat terjadi bencana alam, atau GIS dapat digunakan untuk mencari lahan basah (wetlands) yang membutuhkan perlindungan dari polusi.