Satu Titik Kegagalan | Ikhtisar Sederhana

Di bidang Teknologi Informasi, desain sistem melibatkan proses penentuan arsitektur, antarmuka, modul, dan data untuk suatu sistem untuk memenuhi persyaratan tertentu. Ini adalah proses penting untuk meningkatkan efisiensi pengembangan produk/layanan dan memungkinkan pengalaman pengguna yang luar biasa.

Katakanlah Anda memiliki aplikasi yang melayani jutaan pengguna setiap hari. Di sisi server, Anda harus memiliki teknik yang sangat baik untuk menangani permintaan dalam jumlah besar. Permintaan server tidak boleh gagal meskipun ada masalah dengan database atau kegagalan perangkat keras.

Namun, jika backend atau frontend tidak dirancang dengan benar, kesalahan sederhana dapat mematikan seluruh aplikasi — mulai dari server hingga jaringan seluruh komputer. Salah satu sumber utama kesalahan tersebut adalah Single Point Of Failure (SPOF).

Dalam artikel ikhtisar ini, kami telah menjelaskan mengapa SPOF adalah masalah terburuk bagi profesional TI, sumbernya yang umum, dan cara mengurangi kegagalan tersebut. Mari kita mulai dengan pertanyaan dasar.

Apa Itu Satu Titik Kegagalan?

Definisi: Satu titik kegagalan adalah setiap bagian dari sistem yang menyebabkan seluruh sistem berhenti beroperasi jika gagal. Sederhananya, jika satu hal rusak, semuanya akan hancur.

SPOF muncul karena desain yang salah dan teknik implementasi yang buruk. Mereka tidak diinginkan dalam sistem apa pun, baik itu aplikasi perangkat lunak, modul perangkat keras, sistem manufaktur, atau praktik bisnis.

Misalnya, jika Anda menjalankan situs web yang dihosting hanya pada satu server di lokasi tertentu, maka server tersebut akan menjadi satu titik kegagalan. Jika server gagal, pengunjung tidak akan dapat mengakses situs web. Poin tunggal ini dapat menghentikan setiap aktivitas yang terkait dengan situs web Anda. Jika risiko seperti itu ada dalam bisnis Anda, Anda perlu mengambil langkah-langkah untuk mengurangi risiko tersebut.

Apa Solusinya?

Cara paling efektif untuk mengurangi potensi risiko SPOF adalah dengan menambahkan redundansi. Ini melibatkan pemasangan komponen perangkat keras dan aplikasi perangkat lunak yang berlebihan.

Misalnya, seseorang dapat menggunakan Redundant Arrays of Independent Disks (RAID) untuk menyimpan database Server Direktori, atau menyebarkan beberapa, duplikat instance Server Direktori pada host yang berbeda.

Redundansi dapat ditambahkan pada tingkat yang berbeda. Mari kita ambil contoh seorang sopir taksi independen. Pada tingkat yang rendah, ia mungkin memiliki alat dan suku cadang untuk memperbaiki kendaraan, jika rusak. Pada tingkat menengah, ia dapat meminjam taksi temannya untuk melakukan pekerjaan itu. Pada level tertinggi, ia mungkin memiliki mobil lain dan komponen yang cukup untuk sepenuhnya mengganti suku cadang yang rusak jika terjadi beberapa kegagalan.

Sekarang, mari kita lihat contoh sederhana redundansi dalam komputasi.

1.) Dalam penyiapan sederhana, mungkin ada beberapa kemungkinan titik kegagalan.

Gambar 1

2.) Beberapa titik kegagalan dapat dihindari dengan menambahkan komponen perangkat keras duplikat.

Gambar 2

3). Nol SPOF dapat dicapai dengan membangun sistem yang sepenuhnya redundan, meskipun pengaturan ini jauh lebih mahal daripada pengaturan sederhana yang ditunjukkan pada gambar 1.

Gambar 3 | Nol SPOF

Pada tingkat sistem, penyeimbang beban dapat digunakan untuk memastikan ketersediaan tinggi untuk sekelompok server. Dalam hal ini, setiap server dapat memiliki beberapa hard drive, catu daya, dan modul lainnya. Tingkat redundansi yang lebih tinggi dapat dicapai dengan menambahkan server tambahan yang dapat memuat server aktif jika gagal.

Pusat data itu sendiri mendukung banyak operasi seperti logika bisnis. Oleh karena itu, itu sendiri merupakan SPOF potensial untuk bisnis, jika fitur-fiturnya tidak dapat direplikasi di tempat lain.

Pada tingkat situs (tertinggi), seluruh pusat data dapat direplikasi dalam pengaturan yang berbeda dan diakses ketika server utama menjadi tidak responsif. Jenis redundansi ini biasanya menjadi fokus program ketahanan atau pemulihan bencana TI.

Agar tidak memiliki SPOF, jaringan besar – termasuk Internet dan ARPANET – menggunakan packet switching, teknik perutean dan transfer data melalui jaringan digital ke dalam paket. Ini menggunakan beberapa jalur antara dua host di jaringan dan secara optimal menggunakan kapasitas saluran.

Baca: 10 Organisasi yang Mengontrol Internet

Ketika ada kesalahan di setiap node antara dua host, data ditransfer melalui node alternatif. Pergantian paket juga meminimalkan latensi transmisi dan meningkatkan ketahanan komunikasi.

Ada tiga protokol jaringan yang banyak digunakan untuk mencegah satu titik kegagalan:

1. Sistem Menengah ke Sistem Menengah memindahkan informasi secara efisien dalam jaringan komputer dengan menentukan rute terbaik untuk data.
2. Buka Jalur Terpendek Terlebih Dahulu mendistribusikan informasi routing antara router milik sistem otonom tunggal. Ini menggunakan algoritma jalur terpendek pertama (algoritma Dijkstra) untuk mengirimkan data.
3. Jembatan Jalur Terpendek menyederhanakan pengembangan dan konfigurasi jaringan sekaligus mengaktifkan perutean multipath.

Menilai SPOF

Tiga tempat umum yang cenderung muncul SPOF adalah perangkat keras, perangkat lunak, dan layanan/penyedia pihak ketiga. Manusia juga merupakan satu-satunya titik kegagalan di sebagian besar organisasi, tetapi mereka sering diabaikan. Orang dalam bisnis dapat menjadi SPOF karena beberapa alasan, seperti kesalahan, penipuan, ketidakjujuran, kurangnya pengetahuan, dan pengalaman yang terbatas.

Setelah Anda mendeteksi SPOF, langkah selanjutnya adalah mengklasifikasikannya berdasarkan seberapa sulit untuk memperbaikinya. Mungkin ada tiga kategori:

• Mudah: Dapat diperbaiki dalam waktu dan biaya yang wajar.
• Sedang: Tidak dapat diperbaiki secara langsung; namun, solusi yang andal dapat dikembangkan.
• Sulit: Kesalahannya rumit dan sangat mahal untuk diperbaiki.

Selain itu, SPOF dapat diklasifikasikan menurut kemungkinan terjadinya (risiko rendah, sedang, dan tinggi) dan dampaknya terhadap bisnis (dampak rendah, sedang, dan tinggi).

Mencegah Satu Titik Kegagalan

Karena begitu banyak proses penting yang bergantung pada konektivitas jaringan, pemadaman pusat data tidak dapat ditoleransi begitu saja. Namun, lebih dari 30% dari semua pusat data mengalami pemadaman setiap tahun. Sekitar 34% bisnis mengatakan bahwa satu jam waktu henti menghabiskan biaya lebih dari $1 juta.

Terlepas dari kerugian yang terjadi karena downtime pusat data, kenyataannya sebanyak 80% pemadaman dapat dicegah. Meskipun alat apa pun di jaringan dapat menjadi bahaya SPOF, sebagian besar pemadaman disebabkan oleh malware dan ancaman dunia maya lainnya.

Baca: 13 Berbagai Jenis Virus Komputer

Alat perlindungan ancaman modern, termasuk penyeimbang beban, Sistem Pencegahan Intrusi, firewall aplikasi web, dan solusi Perlindungan Ancaman Tingkat Lanjut selalu berisiko selama kegagalan daya atau kegagalan Network Interface Controller, atau saat menyaring lalu lintas internet.

Alat ini rentan terhadap ancaman biasa seperti serangan brute force dan ancaman kompleks seperti penerapan entitas eksternal XML atau pemalsuan permintaan lintas situs. Karena mereka tidak dapat melindungi jaringan sepanjang waktu, tindakan keamanan yang berlebihan perlu dilakukan.

Ada beberapa metode untuk menerapkan arsitektur firewall aplikasi web yang meminimalkan efektivitas dan frekuensi berbagai serangan. Firewall aplikasi web multi-tingkat, misalnya, memisahkan modul aplikasi yang berbeda berdasarkan operasinya menjadi beberapa tingkatan.

Karena setiap tingkat berjalan pada sistem individual, tidak ada SPOF. Dengan cara yang sama, menerapkan beberapa penyeimbang beban dengan benar dapat mengurangi satu titik kegagalan dalam jaringan.

Jangan Taruh Semua Telur Anda Dalam Satu Keranjang

Meskipun banyak perusahaan menyediakan versi cadangan cloud mereka sendiri, tidak disarankan untuk hanya mengandalkan satu cadangan untuk melindungi data bisnis Anda. Bahkan layanan cloud dari raksasa teknologi seperti Amazon, Microsoft, dan Google gagal beberapa kali setiap tahun.

Baca: 25 Penemuan Terbesar dalam Ilmu Komputer

Jika Anda menjalankan perusahaan, Anda perlu mempertimbangkan semua kemungkinan skenario saat membangun redundansi. Jangan berasumsi bahwa siapa pun dapat memberikan waktu aktif 100% dan selalu siap dengan Paket B jika terjadi kesalahan.

Studi Mendalam

SPOF Dalam Sistem-Sistem

Para peneliti di Liverpool John Moores University, Inggris, menyoroti tantangan utama yang dihadapi saat mengintegrasikan sistem individual untuk membentuk Sistem-Sistem yang heterogen dan kompleks.

Banyak pendekatan modern cenderung berkonsentrasi pada satu area kecil yang rentan. Beberapa di antaranya sangat teoretis atau tidak dapat diukur karena banyaknya komponen yang berkolaborasi. Studi ini menjelaskan bagaimana satu titik kegagalan dapat sangat memengaruhi sistem yang berkolaborasi dan menyebabkan kerugian finansial yang signifikan bagi bisnis.

Menghilangkan SPOF dalam Redundansi Berbasis Perangkat Lunak

Redundansi berbasis perangkat lunak biasanya dianggap sebagai cara yang efektif dan murah untuk meningkatkan keandalan. Eksekusi redundan dalam hal triple modular redundancy (TMR) cukup populer, tetapi meninggalkan SPOF yang tidak terlindungi.

Penelitian ini menyajikan pendekatan holistik, bernama Combined Redundancy, yang memperkuat komponen kritis keselamatan sistem terhadap upaya lunak, sekaligus menghilangkan kerentanan yang disebabkan oleh SPOF. Ini memanfaatkan eksekusi yang berlebihan bersama dengan pemrosesan yang disandikan, dan dapat dengan mudah diintegrasikan ke dalam proyek yang ada.

Baca: 9 Berbagai Jenis Pengujian Penetrasi 

Meminimalkan SPOF Dalam Perutean Pohon

Tree Routing (TR) menggunakan link parent-child untuk mengirimkan paket. Tautan ini membutuhkan lebih banyak hop ketika node sumber dan tujuan berada di cabang pohon yang berbeda. Node yang lebih dekat ke koordinator dapat mengirimkan lebih banyak paket, yang mengarah ke konsumsi energi yang lebih tinggi dan lebih banyak kemacetan. Ini bisa menimbulkan masalah SPOF.

Sebuah tim peneliti di National Kaohsiung University of Applied Sciences, Taiwan, telah mengembangkan algoritma Perutean Pohon SPOF Relieving untuk mengirimkan paket melalui jalur terpendek dan menghindari kemacetan. Algoritme mengurangi jumlah hop rata-rata, meminimalkan penundaan ujung ke ujung, meningkatkan throughput, dan memperpanjang masa pakai simpul pohon.