PEMANFAATAN DAN PENGUJIAN APLIKASI VARNISH WEB CACHE UNTUK MEMPERCEPAT AKSES WEBSITE Eko Bayu Kusumo1, Justinus Andjarwirawan2, Ibnu Gunawan3 Program Studi Teknik Informatika Fakultas Teknologi Industri Universitas Kristen Petra Jl. Siwalankerto 121 – 131 Surabaya 60236 Telp. (031) – 2983455, Fax. (031) – 8417658 E-mail: ekobayu@mail.com, justin@petra.ac.id, ibnu@petra.ac.id ABSTRAK Teknologi Website saat ini berkembang dengan sangat cepat. Suatu Website mulai dilengkapi dengan berbagai animasi agar lebih menarik tetapi animasi ini kadang-kadang memperlambat akses dari sebuah Website. Orang akan meninggalkan Website tersebut karena loading-nya yang lama. Salah satu cara mempercepat akses Website adalah dengan memanfaatkan aplikasi Web cache Varnish. Varnish akan menyimpan data statis dari sebuah Website dalam sebuah memory. Data statis ini adalah data yang jarang berubah atau jarang di-update. Suatu front end bagi Web administrator akan dibangun untuk aplikasi Varnish sehingga konfigurasinya dapat dengan mudah diganti sesuai kebutuhan. Konfigurasi yang akan disederhanakan melalui front end aplikasi Varnish ini adalah mendeteksi SQL injection dan Cross Site Scripting (XSS), blokir file dan folder, manipulasi HTTP header, mendeteksi file asli dihapus atau diblokir, dan konfigurasi error handling. Aplikasi front end ini diimplementasikan dalam sebuah virtual machine dengan VirtualBox sebagai virtual manager-nya dan Linux Ubuntu server sebagai sistem operasi-nya. Aplikasi Varnish diuji menggunakan ApacheBench dimana jumlah request dari client dan response time menjadi parameter utama pengujian. Kata Kunci: Varnish, Web Cache, Open Source. ABSTRACT Website technology is currently growing very rapidly. A Website started to be equipped with a variety of animations to make it more interesting but sometimes the animation slowing access of a Website. People will leave the Website because of loading time taking too long. One way to speed up a Website access is by utilizing web applications using Varnish cache. Varnish will store static data from a Website in the memory. Static data is data that changes infrequently or rarely updated. A front end for Web administrators will be built for Varnish application so that the configuration can be easily replaced as needed. The configuration will be simplified through the front end of this Varnish application is detecting SQL injection and Cross Site Scripting (XSS), block files dan folders, HTTP header manipulation, detects the original file is deleted or blocked and error handling configuration. Application front end is implemented in a virtual machine with VirtualBox as its virtual manager and Linux Ubuntu server as its virtual operating system. Varnish application was tested using ApacheBench where the number of requests from the client and the response time becomes the main parameters of the test. Keywords: Varnish, Web Cache, Open Source. 1. PENDAHULUAN Kebutuhan akses suatu Website yang cepat sangat dibutuhkan saat ini. Pengunjung Website meninggalkan Website yang dikunjungi jika loading Website tersebut terlalu lama. Tujuan utama mengunjungi suatu Website adalah untuk mendapatkan informasi penting yang dibutuhkan. Website seringkali terdapat konten tambahan yang kurang mendukung informasi utama Website. Konten tambahan ini akan memperlambat akses dari Website tersebut. Pada suatu website ada konten yang statis dan dinamis. Konten statis adalah konten yang jarang di-update atau jarang ada perubahan. Konten dinamis adalah konten yang sering di-update atau selalu ada perubahan. Konten statis seperti header, sidebar dan footer sedangkan konten dinamis seperti konten berita, gallery atau video. Konten statis ini dapat disimpan pada suatu memory sehingga akses data konten dinamis ke server lebih cepat. Data yang disimpan dalam memory ini akan mempercepat akses konten statis pada Website sehingga jika Website dikunjungi banyak user maka beban server mengakses data konten dinamis akan lebih ringan. Hal lain yang menjadi masalah adalah jika server utama tempat penyimpan data berada jauh dari lokasi user pengunjung Website. Waktu yang dibutuhkan untuk men-transfer data yang diperlukan akan lebih lama. Data pada memory ini sangat diperlukan untuk mempercepat transfer data ini. Contohnya peneliti memiliki Web server di Amerika, tetapi pengunjung Website peneliti mayoritas berasal dari Indonesia. Akses data akan sedikit lama karena jauhnya Web server peneliti. Data pada memory juga membantu menyimpan beberapa data yang sering diakses pengunjung Website. Untuk solusi masalah Web cache, dapat diatasi dengan menggunakan Varnish Web cache. Dengan Varnish, peneliti dapat menyimpan semua informasi data dari server utama ke dalam Varnish. Data statis seperti gambar, video dan hal lain yang berhubungan dengan Website dapat disimpan di dalam Varnish ini. Web Admin juga dapat mengatur Time To Live (TTL) dari tiap fragment Website dengan menggunakan konsep Edge Side Includes (ESI). Konten Website yang jarang di-update seperti header atau footer dapat diatur time to live misal selama satu bulan. Selama satu bulan sekali, Varnish secara otomatis mengupdate Web cache-nya. Konten seperti berita ataupun iklan, dapat diatur misal selama 1 jam akan di-update. Pembagian waktu update bermanfaat mengurangi akses data ke Web server utama dan data yang diterima oleh user merupakan data terbaru. Jika sebuah Website diakses banyak pengunjung maka loading konten Website-nya akan cukup lama. Diperlukan Varnish Web cache ini untuk membantu meningkatkan kecepatan akses suatu Website. Pada skripsi ini diharapkan dapat membantu permasalahan pada beban server dalam mengakses data melalui pemanfaatan dan pengujian aplikasi Varnish Web cache. 2. LANDASAN TEORI 2.1 Varnish Varnish cache adalah sebuah aplikasi Web accelerator yang dikenal juga sebagai Hyper Text Transfer Protocol (HTTP) reverse proxy. Varnish diperkenalkan pertama kali pada tahun 2006 oleh Poul-Henning Kamp. Reverse proxy adalah sebuah proxy yang berada di front end Web server berfungsi sebagai cache. Varnish bekerja pada front end dari sebuah server HTTP dan dapat mengkonfigurasi cache tiap konten Website. Prinsip kerja utama Varnish adalah menyimpan data halaman Website di dalam memory, sehingga mengurangi beban Web server memuat halaman yang sama [4]. Gambar 2. Diagram ESI 2.4 Apachebench (ab) ApacheBench adalah alat untuk proses benchmark Apache HTTP server dan di desain untuk memberikan gambaran performa instalasi Apache. Secara khusus akan menampilkan seberapa banyak request per detik yang bisa dilayani oleh Apache.[1] 2.5 Gnuplot Gnuplot adalah sebuah portable command-line grafik untuk Linux, MS Windows, OS X, VMS dan banyak platform lainnya. Program ini menggunakan dua perintah untuk membuat sebuah plot yaitu perintah: plot dan splot. Source code Gnuplot dilindungi hak cipta tetapi bebas didistribusikan (open source). Gnuplot pada awalnya diciptakan untuk memungkinkan para ilmuwan dan mahasiswa untuk memvisualisasikan fungsi matematika dan data secara interaktif, tetapi telah berkembang untuk mendukung banyak kegunaan non-interaktif seperti Website scripting. Hal ini juga digunakan sebagai engine untuk third-party applications seperti Octave. Gnuplot telah dikembangkan secara aktif sejak 1986. [2]. 2.6 Ubuntu Server Gambar 1. Implementasi Varnish Sumber: Winkler (2012) 2.2 Varnish Configuration Languange (VCL) VCL merupakan bahasa pemrograman yang digunakan dalam Varnish web cache. Syntax pemprograman pada VCL mirip dengan pemrograman C. Proses request varnish dibagi dalam tiga bagian utama yaitu vcl_recv, vcl_fetch, dan vcl_deliver.[4]. 2.3 Edge Side Includes (ESI) Varnish Edge Side Includes adalah small markup languange yang mirip dengan Server Side Includes (SSI) untuk memasukkan fragment dari suatu halaman Website. Kebanyakan Website memiliki banyak konten yang dibagi dalam beberapa halaman. Proses loading dari tiap halaman Website sangat menghabiskan banyak waktu dan ESI akan membuat sebuah address dari tiap fragment Website agar dapat diatur cache policy-nya secara individu. Cara kerja ESI pada Varnish yaitu pertama Varnish mendeteksi ESI dari sebuah halaman Website lalu mengecek ESI tersebut di dalam backend atau cache. ESI diagram dari Varnish dapat dilihat pada Gambar 2: Ubuntu server adalah salah satu varian dari distro Linux Ubuntu dan di desain untuk server. Perbedaan paling mendasar adalah Ubuntu server tidak tersedia Graphic User Interface (GUI). Perintah–perintah yang dijalankan berjalan di layar hitam atau biasa disebut console. Ubuntu server merupakan software open source dan disediakan gratis oleh Canonical (perusahaan dibalik Ubuntu). [3] Spesifikasi yang dibutuhkan Ubuntu server minimal prosesor 1 GHz (PIII) dan Random Access Memory (RAM) 512MB dengan hard disk 5GB. Meskipun server, spesifikasi yang dibutuhkan tidak terlalu tinggi. Ubuntu server ada dua macam versi yaitu versi 32 bit dan 64 bit. 2.6 Hypertext Preprocessor (PHP) Kepanjangan dari PHP adalah ‘Hypertext Preprocessor’. PHP adalah bahasa scripting Web HTML-embedded. Kode PHP dapat disisipkan ke dalam HTML halaman Website. Ketika sebuah halaman PHP diakses, kode PHP dibaca oleh server. Output dari fungsi PHP pada halaman biasanya dikembalikan sebagai kode HTML yang dapat dibaca oleh browser. Karena kode PHP diubah menjadi HTML sebelum halaman dibuka, pengguna tidak dapat melihat kode PHP pada halaman. Ini membuat halaman PHP cukup aman untuk mengakses database dan informasi aman lainnya.[5] 3. DESAIN SISTEM 3. 2 Diagram dan Prosedur Konfigurasi Pada bab ini akan dibahas analisa sistem, diagram dan prosedur main configuration Varnish Konfigurasi utama untuk front end admin pada Varnish dibagi menjadi tiga bagian yaitu block file dan folder, delete HTTP header dan activation security VCL. Berikut diagram dari main configuration Varnish: 3. 1 Analisa Sistem Varnish yang telah ter-install dapat diakses melalui default port 80. Varnish akan berada pada front end admin sehingga request data yang keluar masuk akan melalui pengecekan Varnish terlebih dahulu sebelum menuju ke Apache. Request data yang stateless akan dikelola oleh Varnish sedangkan request data yang stateful akan dikembalikan ke Apache. Jika ada request sebuah halaman Website dari admin maka request tersebut akan dicek oleh Varnish apakah sudah di-cache. Jika belum di-cache maka request tersebut akan diteruskan ke Apache. Jika ada halaman yang sama di-request berulang-ulang oleh admin yang sama maka akan membebani kinerja Apache. Varnish akan membantu Apache dalam mengatur request halaman yang sama dengan sistem menyimpan cache di-memory. Sistem sebelum dan sesudah menggunakan Varnish dapat dilihat pada Gambar 3 dan Gambar 4. Gambar 5: Diagram Main Configuration Varnish Dari gambar diagram diatas, tampilan utama dari main configuration Varnish ada tiga yaitu block file dan folder, delete HTTP header dan activation security VCL. Berikut penjelasan dari ketiga menu konfigurasi tersebut: 1) Menu block file dan folder. Pada menu ini admin dapat memilih file atau folder yang ingin diblokir. Admin dapat memilih file atau folder dari checkbox button yang telah disediakan. Setelah menekan tombol submit akan muncul notifikasi bahwa file atau folder pilihan telah berhasil diblokir. 2) Menu delete HTTP header. Pada menu ini disediakan juga checkbox button untuk HTTP header yang ingin dihapus oleh admin. Admin akan mendapatkan notifikasi bila telah men-submit pilihannya. 3) Menu activation security VCL. Pada menu ini admin dapat memilih on atau off security pada VCL melalui radio button yang disediakan. Admin dapat menekan tombol submit untuk memproses pilihannya. . Gambar 3: Sistem Sebelum Menggunakan Varnish Gambar 4: Sistem Sesudah Menggunakan Varnish 4. IMPLEMENTASI SISTEM Dalam pengujian ini peneliti menggunakan settingan default dari Varnish. Berikut detail dari settingan default Varnish: a) Kapasitas memory Varnish adalah 256M. Kapasitas ini digunakan untuk menyimpan file cache kedalam memory komputer. b) Minimal thread varnish adalah 1 dan maksimal thread mencapai 1000. Minimal dan maksimal thread varnish merupakan batas jumlah user yang dapat di tangani oleh Varnish. c) Idle timeout jika tidak ada respon dari Varnish adalah 120 detik. Jika Varnish lama dalam merepson permintaan user maka akan muncul idle timeout. d) Kapasitas storage cache Varnish adalah 1G. Varnish juga memberikan pilihan untuk menyimpan cache pada hard disk komputer dengan kapasitas 1G. e) Default TTL Varnish adalah 120 detik. Konten yang kadaluarsa akan di update oleh Varnish dengan TTL 120 detik. f) Thread Pool max Varnish adalah 500 dan thread min Varnish adalah 5. Varnish akan membuat pool dalam cache-nya dengan max 1 pool menampung 500 thread/worker dan min 5 thread/worker Halaman Website pertama memiliki page size sebesar 10.843 bytes. Pada pengujian ini peneliti membandingkan halaman Website pertama yang menggunakan tanpa Varnish dengan Varnish ESI dan halaman Website pertama yang menggunakan Varnish dengan Varnish ESI. Peneliti menggunakan ApacheBench dengan dua nilai interval yang berbeda. Interval pertama concurrent 60 request 100 dan interval kedua concurrent 296 request 300. Peneliti menggunakan Gnuplot untuk visualisasi berupa grafik. Pada Gambar 5 dapat dilihat response time benchmark tanpa Varnish mulai berat saat ada 35 request yang masuk. Sedangkan response time benchmark via Varnish ESI masih stabil pada saat 35 request masuk. Response time paling lama dari benchmark tanpa Varnish adalah 5554ms dan reponse time terlama dari benchmark dengan Varnish ESI adalah 47ms dengan maksimal 100 request. Gambar 6: Grafik Benchmark Website (c 60 n 100) Pada Gambar 7 dapat dilihat response time benchmark tanpa Varnish mulai berat saat ada 20 request yang masuk. Sedangkan response time benchmark via Varnish ESI masih stabil pada saat 20 request masuk. Response time paling lama dari benchmark tanpa Varnish adalah 10415ms dan reponse time terlama dari benchmark dengan Varnish ESI adalah 162ms dengan maksimal 300 request. Gambar 5: Grafik Benchmark Website (c 60 n 100) Peneliti juga mencoba membandingkan benchmark halaman Website pertama yang menggunakan Varnish dengan benchmark Varnish ESI. Pada Gambar 6 dapat dilihat response time Varnish ESI sedikit lebih lambat daripada Varnish. Pada request pertama, response time Varnish ESI adalah 17ms sedangkan pada Varnish response time nya adalah 5ms. Gambar 7: Grafik Benchmark Website (c 296 n 300) Pada Gambar 8 dapat dilihat response time Varnish ESI sedikit lebih lambat daripada Varnish. Pada benchmark via Varnish ESI mulai terlihat berat response time nya saat ada 30 request yang masuk dengan response time 40ms. Sedangkan pada benchmark via Varnish masih terlihat stabil dengan response time 40ms. Response time terlama dari benchmark via Varnish ESI adalah 162ms dan response time terlama benchmark Varnish 84ms dengan maksimal 300 request. Gambar 8: Grafik Benchmark Website (c 296 n 300) Gambar 10: Grafik Benchmark Website (c 60 n 100) Halaman Website kedua memiliki page size sebesar 4096 bytes. Pada pengujian ini peneliti membandingkan halaman Website kedua yang menggunakan tanpa Varnish dengan Varnish ESI dan halaman Website kedua yang menggunakan Varnish dengan Varnish ESI. Peneliti menggunakan ApacheBench dengan dua nilai interval yang berbeda. Interval pertama concurrent 60 request 100 dan interval kedua concurrent 296 request 300. Pada Gambar 11 dapat dilihat response time benchmark tanpa Varnish mulai berat saat ada 30 request yang masuk. Sedangkan response time benchmark via Varnish ESI masih stabil pada saat 30 request masuk. Response time paling lama dari benchmark tanpa Varnish adalah 10601ms dan reponse time terlama dari benchmark dengan Varnish ESI adalah 134ms dengan maksimal 300 request. Pada Gambar 9 dapat dilihat response time benchmark tanpa Varnish mulai berat saat ada 45 request yang masuk. Sedangkan response time benchmark via Varnish masih stabil pada saat 45 request masuk. Response time paling lama dari benchmark tanpa Varnish adalah 5060ms dan reponse time terlama dari benchmark dengan Varnish ESI adalah 86ms dengan maksimal 100 request. Gambar 11: Grafik Benchmark Website (c 296 n 300) Gambar 9: Grafik Benchmark Website (c 60 n 100) Pada Gambar 10 dapat dilihat response time Varnish ESI sedikit lebih lambat daripada Varnish. Benchmark Varnish ESI mulai berat saat 33 request masuk bersamaan sedangkan benchmark Varnish masih stabil dengan response time 8ms. Response time terlama Varnish ESI adalah 86ms dan response time terlama benchmark Varnish adalah 20ms dengan maksimal 100 request. Pada Gambar 12 dapat dilihat response time Varnish ESI sedikit lebih lambat daripada Varnish. Pada benchmark via Varnish ESI mulai terlihat berat response time nya saat ada 50 request yang masuk dengan response time 40ms. Sedangkan pada benchmark via Varnish masih terlihat stabil dengan response time 40ms. Response time terlama dari benchmark via Varnish ESI adalah 134ms dan response time terlama benchmark Varnish 63ms dengan maksimal 300 request. Gambar 12: Grafik Benchmark Website (c 296 n 300) 5. KESIMPULAN Dari proses pembuatan konfigurasi Varnish ini sampai tahap pengujiannya, dapat ditarik beberapa kesimpulan yaitu sebagai berikut. a. Aplikasi Varnish Web cache ini sangat bermanfaat bagi Website yang tidak interaktif atau Website yang statis. Varnish akan menyimpan data Website tersebut dalam sebuah cache sehingga akses user ke Website dapat lebih cepat. b. Kekurangan dari Varnish adalah jika sebuah Website dinamis di-install aplikasi Varnish ini maka konten yang disajikan ke user kemungkinan merupakan konten yang kadaluarsa karena cache belum ter-update otomatis. Untuk masalah ini peneliti dapat menggunakan fitur ESI pada Varnish untuk mengatur TTL dari bagian Website yang dinamis tersebut. 6. DAFTAR PUSTAKA [1]Apache HTTP Server (2013). Apache HTTP Server Benchmarking Tool. http://httpd.apache.org/docs/2.2/programs/ab.html [2]Gnuplot (2013). Gnuplot Homepage. http://gnuplot.info/ [3]Putra, Candra Adi (2012). Mengenal Ubuntu Server. http://www.candra.web.id/2012/12/10/mengenalubuntu-server/ [4]Winkler, Christian (2012). Ultra-Performant Dynamic Websites with Varnish. http://blog.mgmtp.com/2012/01/varnish-web-cache/ [5]PHP (2014). PHP Homepage http://www.php.net/manual/ Manual.