Memahami Titik Kegagalan Tunggal: Panduan Jelas dan Profesional

Di bidang Teknologi Informasi, desain sistem melibatkan proses menentukan arsitektur, antarmuka, modul, dan data untuk sistem guna memenuhi persyaratan tertentu. Ini adalah proses krusial untuk meningkatkan efisiensi pengembangan produk/layanan dan memungkinkan pengalaman pengguna yang hebat.

Katakanlah Anda memiliki aplikasi yang melayani jutaan pengguna setiap hari. Di sisi server, Anda perlu memiliki rekayasa yang sangat baik untuk menangani volume permintaan yang besar. Permintaan server tidak boleh pernah gagal bahkan jika ada masalah dengan basis data atau kegagalan hardware.

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

Dalam artikel tinjauan ini, kami telah menjelaskan mengapa SPOF adalah masalah terburuk bagi profesional TI, sumber umum, dan cara mengurangi kegagalan seperti itu. Mari kita mulai dengan pertanyaan dasar.

Apa itu Single Point Of Failure?

Definisi: Titik kegagalan tunggal adalah bagian apa pun dari sistem yang menyebabkan seluruh sistem berhenti beroperasi jika gagal. Dalam istilah sederhana, jika satu hal rusak, semuanya terhenti.

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

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

Apa Solusinya?

Cara paling efektif untuk mengurangi risiko potensial SPOF adalah dengan menambahkan redundansi. Ini melibatkan pemasangan komponen hardware redundan dan aplikasi perangkat lunak.

Misalnya, seseorang dapat menggunakan Redundant Arrays of Independent Disks (RAID) untuk menyimpan basis data Directory Server, atau menerapkan beberapa instansi duplikat Directory Server pada host yang berbeda.

Redundansi dapat ditambahkan pada berbagai level. Mari kita ambil contoh sopir taksi independen. Di level rendah, ia mungkin memiliki alat dan cadangan spare part untuk memperbaiki kendaraan, jika rusak. Di level menengah, ia mungkin meminjam taksi temannya untuk melakukan pekerjaan. Di level tertinggi, ia mungkin memiliki mobil lain dan cukup komponen untuk sepenuhnya mengganti bagian yang rusak dalam kasus kegagalan berganda.

Sekarang, mari kita lihat contoh sederhana redundansi dalam komputasi.

1.) Dalam pengaturan sederhana, mungkin ada beberapa titik kegagalan tunggal yang mungkin.

Gambar 1

2.) Beberapa titik kegagalan tunggal dapat dihindari dengan menambahkan komponen hardware 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

Di level sistem, load balancer dapat diterapkan untuk memastikan ketersediaan tinggi untuk klaster server. Dalam hal ini, setiap server dapat memiliki beberapa hard drive, supply daya, dan modul lain. Tingkat redundansi yang lebih tinggi dapat dicapai dengan menambahkan server tambahan yang dapat mengambil beban dari server aktif jika gagal.

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

Di level situs (tertinggi), seluruh pusat data dapat direplikasi di berbagai pengaturan dan diakses ketika server utama tidak responsif. Jenis redundansi ini biasanya adalah fokus dari program ketahanan atau pemulihan bencana TI.

Untuk tidak memiliki SPOF, jaringan besar —termasuk Internet dan ARPANET — menggunakan pengiriman paket, teknik pengiriman dan pemindahan data melalui jaringan digital menjadi paket. Ini memanfaatkan berbagai jalur antara dua host pada jaringan dan menggunakan kapasitas saluran secara optimal.

Baca: 10 Organisasi yang Mengendalikan Internet

Ketika ada kesalahan pada node apa pun di antara dua host, data ditransfer melalui node alternatif. Pengiriman paket juga meminimalkan latensi transmisi dan meningkatkan keandalan komunikasi.

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

1. Intermediate System to Intermediate System memindahkan informasi secara efisien dalam jaringan komputer dengan menentukan rute terbaik untuk data.
2. Open Shortest Path First mendistribusikan informasi rute antara router yang termasuk dalam sistem otonom tunggal. Ia menggunakan algoritma jalur terpendek pertama (algoritma Dijkstra) untuk transmisi data.
3. Shortest Path Bridging menyederhanakan pengembangan dan konfigurasi jaringan sambil mengaktifkan pengiriman multipath.

Menilai SPOF

Tempat umum tempat SPOF cenderung muncul adalah hardware, perangkat lunak, dan layanan/penyedia pihak ketiga. Manusia juga adalah titik kegagalan tunggal dalam sebagian besar organisasi, tetapi seringkali diabaikan. Orang dalam bisnis dapat menjadi SPOF karena beberapa alasan, seperti kesalahan, penipuan, ketidakjujuran, kurangnya pengetahuan, dan pengalaman terbatas.

Setelah Anda mendeteksi SPOF, langkah berikutnya adalah mengklasifikasikannya dalam hal seberapa sulit untuk memperbaikinya. Terdapat tiga kategori:

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

Selain itu, SPOF dapat diklasifikasikan dalam hal probabilitas kejadian (risiko rendah, sedang, dan tinggi) dan dampaknya pada bisnis (dampak rendah, sedang, dan tinggi).

Mencegah Titik Kegagalan Tunggal

Karena begitu banyak proses misi-kritis bergantung pada konektivitas jaringan, padam pusat data tidak dapat diam-toleransi. Namun, lebih dari 30% semua pusat data mengalami padam tahunan. Sekitar 34% bisnis mengatakan bahwa satu jam downtime berbiaya lebih dari $1 juta.

Terlepas dari kerugian yang terjadi akibat downtime pusat data, kenyataannya adalah hingga 80% padam dapat dicegah. Sementara setiap alat dalam jaringan dapat menjadi bahaya SPOF, sebagian besar padam disebabkan oleh malware dan ancaman siber lainnya.

Baca: 13 Tipe Berbeda Virus Komputer

Alat perlindungan ancaman modern, termasuk load balancer, Sistem Pencegah Intrusi, firewall aplikasi web, dan solusi Perlindungan Ancaman Canggih selalu berisiko saat gagal 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 implementasi entitas eksternal XML atau cross-site request forgery. Karena mereka tidak dapat melindungi jaringan setiap saat, perlu mengambil langkah keamanan redundan.

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

Karena setiap tingkatan berjalan pada sistem individu, tidak ada SPOF. Dengan cara yang sama, penerapan beberapa load balancer yang tepat dapat mengurangi titik kegagalan tunggal dalam jaringan.

Jangan Letakkan Semua Telur Anda dalam Satu Keranjang

Meskipun banyak perusahaan menyediakan versi cloud backup mereka sendiri, tidak disarankan untuk mengandalkan hanya 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 skenario yang mungkin saat membangun redundansi. Jangan mengasumsikan siapa pun dapat memberikan uptime 100% dan selalu siap dengan Rencana B jika sesuatu salah.

Studi Mendalam

SPOF dalam Sistem-of-Sistem

Peneliti di Liverpool John Moores University, Inggris, menyoroti tantangan utama yang dihadapi saat mengintegrasikan sistem individu untuk membentuk Sistem-of-Sistem kompleks heterogen besar.

Banyak pendekatan modern cenderung berkonsentrasi pada satu area rentan kecil tertentu. Beberapa dari mereka sangat teoritis atau tidak dapat diskalakan karena sejumlah besar komponen yang bekerjasama. Studi ini menjelaskan bagaimana satu titik kegagalan dapat sangat mempengaruhi sistem yang bekerjasama dan menyebabkan kerugian keuangan 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 bentuk redundansi modular triple (TMR) cukup populer, namun ini meninggalkan SPOF yang tidak dilindungi.

Penelitian ini menyajikan pendekatan holistik, yang disebut Redundansi Gabungan, yang mengerasakan komponen sistem yang kritis terhadap keamanan terhadap upaya lunak, sambil mengeliminasi kerentanan yang disebabkan oleh SPOF. Ini memanfaatkan eksekusi redundan bersama dengan pemrosesan terenkode, dan dapat dengan mudah diintegrasikan ke dalam proyek yang ada.

Baca: 9 Tipe Berbeda Pengujian Penetrasi

Meminimalkan SPOF dalam Routing Pohon

Routing Pohon (TR) menggunakan tautan parent-child untuk mentransfer paket. Tautan ini membutuhkan lebih banyak hop saat node sumber dan tujuan berada di cabang pohon yang berbeda. Node yang lebih dekat dengan koordinator mungkin mentransfer lebih banyak paket, yang mengarah pada konsumsi energi yang lebih tinggi dan lebih banyak kemacetan. Ini dapat menciptakan masalah SPOF.

Tim peneliti di National Kaohsiung University of Applied Sciences, Taiwan, telah mengembangkan algoritma Routing Pohon Meredakan SPOF untuk mentransfer paket melalui jalur terpendek dan menghindari kemacetan. Algoritma ini mengurangi rata-rata jumlah hop, meminimalkan keterlambatan ujung ke ujung, meningkatkan throughput, dan memperpanjang umur node pohon.