OS: Virtual Lab Setup

Konsep Virtualisasi untuk OS Engineering

Dalam konteks OS engineering, virtualisasi bukan sekadar teknik menjalankan banyak sistem operasi di satu komputer, melainkan alat pedagogis utama untuk memahami bagaimana sebuah operating system bekerja secara nyata tanpa resiko merusak sistem fisik. Melalui virtualisasi, mahasiswa dapat bereksperimen secara bebas, melakukan kesalahan, mempelajari kegagalan, dan mengulang proses dengan cepat—sebuah pendekatan belajar yang sangat sejalan dengan prinsip learning by doing.

Secara konseptual, virtualisasi memungkinkan satu mesin fisik (host) menjalankan banyak mesin virtual (guest) yang masing-masing memiliki kernel, user space, filesystem, dan konfigurasi jaringan sendiri. Setiap virtual machine (VM) berperilaku seperti komputer sungguhan, meskipun pada kenyataannya ia berjalan di atas lapisan perangkat lunak yang disebut hypervisor. Hal ini membuat mahasiswa dapat mengamati interaksi antara hardware virtual, kernel, dan user space secara terisolasi namun realistis.

Dalam rekayasa sistem operasi, pendekatan ini sangat penting karena:

• Mahasiswa dapat meng-compile kernel, mengubah konfigurasi, dan melakukan kernel tuning tanpa takut merusak OS utama.
• Eksperimen networking, routing, dan firewall dapat dilakukan secara aman.
• Lingkungan praktikum menjadi reproducible, artinya dapat diulang dengan hasil yang konsisten oleh semua peserta.

Dengan kata lain, virtual lab adalah jembatan antara teori sistem operasi dan realitas implementasi—tempat konsep abstrak menjadi pengalaman teknis yang nyata.

VirtualBox vs GNS3

Dalam mata kuliah ini, dua platform virtualisasi digunakan secara komplementer, yaitu VirtualBox dan GNS3. Keduanya memiliki filosofi desain dan tujuan penggunaan yang berbeda, namun justru saling melengkapi dalam konteks pembelajaran sistem operasi dan jaringan.

VirtualBox berperan sebagai general-purpose hypervisor. Ia sangat cocok untuk:

• Menjalankan Ubuntu Server 24.04 sebagai platform utama praktikum.
• Menjalankan OpenWRT x86 dan Android x86 dalam bentuk VM.
• Eksperimen kernel, filesystem, dan user space secara menyeluruh.

VirtualBox unggul karena antarmukanya relatif sederhana, mudah dipahami oleh pemula, dan stabil untuk eksperimen OS tingkat menengah hingga lanjut. Mahasiswa dapat dengan cepat membuat, menghapus, dan memodifikasi VM, sehingga fokus belajar tetap pada konsep OS, bukan pada kompleksitas alat.

Sebaliknya, GNS3 difokuskan pada simulasi jaringan tingkat lanjut. GNS3 memungkinkan VM, router virtual, dan network appliance dihubungkan dalam topologi yang kompleks dan realistis. Dalam konteks mata kuliah ini, GNS3 digunakan untuk:

• Menghubungkan Ubuntu, OpenWRT, dan node lain dalam satu topologi virtual.
• Mensimulasikan routing, NAT, firewall, dan mesh network.
• Mengamati perilaku sistem operasi dalam lingkungan jaringan nyata namun terkontrol.

Secara ringkas:

• VirtualBox → fokus pada node (sistem operasi sebagai mesin).
• GNS3 → fokus pada network (interaksi antar mesin).

Pendekatan ini mengajarkan mahasiswa bahwa sistem operasi tidak pernah berdiri sendiri, melainkan selalu beroperasi dalam ekosistem jaringan.

Desain Lab Multi-VM

Desain lab multi-VM merupakan inti dari pendekatan praktikum pada mata kuliah ini. Alih-alih menggunakan satu VM tunggal, mahasiswa didorong untuk membangun ekosistem sistem operasi mini yang merepresentasikan sistem nyata di industri. Secara minimal, desain lab terdiri dari:

• Satu VM Ubuntu Server 24.04 sebagai controller dan engineering workstation.
• Satu VM OpenWRT x86 sebagai router dan network OS.
• (Opsional lanjutan) Satu VM Android x86 sebagai client system.

Setiap VM memiliki peran yang jelas dan saling berinteraksi. Ubuntu berfungsi sebagai pusat kompilasi, administrasi, dan observasi sistem. OpenWRT bertugas mengelola lalu lintas jaringan, routing, dan kebijakan keamanan. Android berperan sebagai representasi sistem pengguna akhir (end-user system).

Pendekatan multi-VM ini melatih mahasiswa untuk:

• Memahami pemisahan peran sistem operasi.
• Menganalisis dependensi antar sistem.
• Menghadapi kompleksitas sistem terintegrasi secara bertahap.

Lebih dari itu, desain ini menanamkan pola pikir system builder, bukan sekadar system user. Mahasiswa tidak hanya menjalankan OS, tetapi merancang dan mengorkestrasi beberapa OS sekaligus.

Topologi Jaringan Virtual

Topologi jaringan virtual adalah ruang eksperimen utama untuk memahami bagaimana sistem operasi berinteraksi melalui jaringan. Dengan virtualisasi, berbagai topologi dapat dibangun tanpa perangkat keras tambahan, mulai dari yang sederhana hingga sangat kompleks.

Pada tahap awal, mahasiswa diperkenalkan pada topologi dasar:

• NAT untuk akses Internet dari VM.
• Host-only network untuk komunikasi antar VM secara lokal.
• Internal network untuk simulasi jaringan terisolasi.

Seiring perkembangan materi, topologi diperluas menggunakan GNS3, mencakup:

• Ubuntu sebagai management node.
• OpenWRT sebagai gateway dan router.
• Beberapa segmen jaringan untuk simulasi multi-subnet.
• Dasar menuju mesh networking pada bab selanjutnya.

Melalui topologi ini, mahasiswa dapat mengamati secara langsung:

• Bagaimana kernel networking stack bekerja.
• Dampak konfigurasi routing dan firewall terhadap komunikasi antar sistem.
• Perbedaan perilaku sistem operasi general-purpose dan network-oriented OS seperti OpenWRT.

Topologi jaringan virtual menjadikan konsep jaringan tidak lagi abstrak. Ia berubah menjadi laboratorium hidup, tempat setiap paket data dapat ditelusuri, dianalisis, dan dipahami secara mendalam.

Penutup

Bab ini menegaskan bahwa virtual lab bukan sekadar alat bantu, melainkan pondasi utama untuk seluruh eksperimen sistem operasi lanjutan. Dengan penguasaan virtualisasi sejak awal, mahasiswa dipersiapkan untuk memasuki fase-fase yang lebih menantang: kernel engineering, embedded OS, network OS, hingga Android system engineering—semua dalam satu ekosistem pembelajaran yang aman, fleksibel, dan eksploratif.

Pranala Menarik

• Sistem operasi