OS: PRAKTIKUM — Kernel Tuning Lab

Tujuan Praktikum

Praktikum ini bertujuan memperkenalkan mahasiswa pada aktivitas kernel tuning berbasis observasi dan pengukuran, bukan asumsi. Mahasiswa tidak hanya “mengubah parameter”, tetapi memahami hubungan antara workload, kernel subsystem, dan performa sistem secara kuantitatif.

Setelah menyelesaikan praktik ini, mahasiswa diharapkan mampu:

• Menganalisis bottleneck sistem (CPU, memori, I/O) berbasis data
• Melakukan kernel tuning yang aman tanpa compiling kernel
• Membandingkan performa sebelum dan sesudah tuning
• Menarik kesimpulan teknis berbasis benchmark

Ini adalah kompetensi inti dari profil Kernel Tinkerer dalam peta kompetensi mata kuliah.

Konteks Akademik Kernel Tuning

Dalam sistem operasi modern, kernel tuning adalah proses penyesuaian parameter runtime kernel agar lebih sesuai dengan karakteristik beban kerja (workload) tertentu. Kernel Linux dirancang generik agar dapat berjalan di berbagai skenario—server, embedded, desktop—namun konfigurasi default tidak selalu optimal untuk setiap kasus.

Beberapa prinsip penting:

• Kernel ≠ statis → banyak parameter dapat diubah saat sistem berjalan
• Tuning ≠ overclocking → fokus pada efisiensi, stabilitas, dan latensi
• Observasi → hipotesis → tuning → verifikasi adalah alur yang benar

Dalam konteks buku Sistem Operasi, praktik ini adalah kelanjutan alami dari:

• BAB Arsitektur Kernel Linux
• BAB Compile Kernel
• PRAKTIK Kernel Module Lab

Persiapan Lingkungan Praktikum

Spesifikasi Minimum VM

Gunakan Ubuntu Server 24.04 dengan konfigurasi:

• CPU: 2 core
• RAM: 2–4 GB
• Disk: ≥ 40 GB (ext4)
• Login sebagai user biasa (bukan root)

Instalasi Tool Benchmark & Monitoring

Seluruh tool bersifat open source dan tersedia via APT:

sudo apt update
sudo apt install -y sysstat stress-ng fio linux-tools-common linux-tools-$(uname -r)

Tool yang digunakan:

• stress-ng → simulasi workload
• sysstat (vmstat, iostat, mpstat) → observasi kernel behavior
• fio → benchmark disk I/O
• perf → observasi performa kernel (opsional lanjutan)

Observasi Awal (Baseline Measurement)

Snapshot Kondisi Sistem Awal

Sebelum tuning apapun, rekam kondisi awal sistem.

uname -a
uptime
free -h
vmstat 1 5
iostat -xz 1 5

Catat:

• load average
• memory available
• swap usage
• I/O wait (%wa)

Prinsip akademik penting

Tanpa baseline, tuning tidak bermakna.

Simulasi Workload Server

Simulasi Beban CPU

stress-ng --cpu 2 --timeout 60s

Amati:

top atau htop
mpstat -P ALL 1

Perhatikan distribusi beban CPU dan scheduler behavior.

Simulasi Tekanan Memori

stress-ng --vm 1 --vm-bytes 80% --timeout 60s

Amati:

free -h
vmstat 1

Indikator penting:

• swap in / swap out
• run queue (r)

Simulasi Disk I/O

fio --name=randwrite --ioengine=libaio --rw=randwrite \
--bs=4k --numjobs=1 --size=1G --runtime=60 --group_reporting

Amati:

iostat -xz 1

Kernel Tuning (Aman & Runtime)

Tuning Virtual Memory (Swappiness)

Cek nilai default:

cat /proc/sys/vm/swappiness

Ubah (runtime):

sudo sysctl vm.swappiness=10

Makna akademik

Nilai lebih rendah → kernel lebih menghindari swap, cocok untuk server dengan RAM cukup.

Tuning Dirty Page Writeback

sudo sysctl vm.dirty_ratio=15
sudo sysctl vm.dirty_background_ratio=5

Efek:

• Writeback lebih terkontrol
• Latensi I/O lebih stabil

Tuning Scheduler (Latency Awareness)

cat /proc/sys/kernel/sched_latency_ns
cat /proc/sys/kernel/sched_min_granularity_ns

(Untuk observasi saja, tidak diubah pada level dasar demi keamanan lab.)

Benchmark Ulang (After Tuning)

Ulangi workload yang sama seperti Observasi Awal (Baseline Measurement)

stress-ng CPU
stress-ng memory
fio disk

Bandingkan:

• load average
• swap usage
• I/O wait
• responsiveness system

Bandingkan Before vs After

Mahasiswa dianjurkan membuat tabel sederhana:

Parameter	Sebelum	Sesudah
Swap usage	Tinggi	Rendah
I/O wait	30%	12%
Respons SSH	Lambat	Stabil

Analisis Akademik

Dalam praktik ini, mahasiswa belajar bahwa:

• Kernel tuning bersifat kontekstual, bukan universal
• Parameter kernel adalah trade-off
• Observasi lebih penting daripada “resep”

Ini menegaskan filosofi buku:

Kernel adalah sistem hidup yang bereaksi terhadap beban kerja.

Refleksi OBE

Setelah praktik ini, mahasiswa telah menunjukkan:

• ✅ Kemampuan analisis performa OS
• ✅ Pemahaman runtime kernel behavior
• ✅ Keterampilan tuning berbasis data
• ✅ Mental engineer, bukan sekadar user

Challenge Mandiri (Fun & Menantang)

• Bandingkan vm.swappiness = 10 vs 60
• Uji tuning di VM RAM kecil (1 GB)
• Logging hasil benchmark ke CSV
• Visualisasi sederhana (gnuplot / spreadsheet)

Penutup

Kernel tuning bukan sihir, melainkan dialog antara engineer dan sistem operasi. Mahasiswa yang menyelesaikan lab ini telah melangkah dari Linux user menuju Linux system engineer.

Pranala Menarik

• Sistem operasi