Halaman

Rabu, 07 Oktober 2015

SISTEM OPERASI BAB 4. PROSES

BAB 4. PROSES


- Konsep Proses
- Penjadualan Eksekusi Proses
- Operasi pada Proses
- Proses yang saling Bekerjasama (Cooperating Processes)
- Komunikasi Antar Proses (Interprocess Communication)
- Komunikasi pada Sistem Client-Server
 
- KONSEP PROSES
Sistem operasi menjalankan banyak dan beragam program :
a. Batch system – jobs
b. Time-shared systems – user programs atau tasks
c. Istilah pada buku teks: job, task dan process (dapat diartikan sama)
Proses adalah program yang dieksekusi ;
- Aktif (proses=>memori) vs pasif (program => file) 
- Instruksi pada program (code) akan dieksekusi secara berurut (sekwensial) sesuai dengan “line code” (stored program concept).
Proses lebih dari “program code yang aktif”:
-Melacak posisi instruksi (sequential execution): program counter
-Menyimpan data sementara var., parameter, return value: stack
-Menyimpan data (initial, global variable dll): data section Menyimpan status proses (contoh, aktif, wait I/O request dll.) 
  
Saat-saat proses dijalankan (executed) maka status dari proses akan berubah
-Status proses tidak selamanya aktif menggunakan CPU).
-Sering proses menunggu I/O complete => status wait, sebaiknya CPU diberikan kepada proses yang lain.
-Mendukung multi-tasking – utilisasi CPU dan I/O
Status proses (antara lain):
new:  proses dibuat.
running:  instruksi dieksekusi.
waiting:  proses menunggu beberapa event yang akan terjadi
ready:  proses menunggu jatah waktu dari prosessor
terminated:  proses selesai dieksekusi.
 
INFORMASI PROSES
Dimanakah informasi proses disimpan? 
Data struktur dari OS dalam bentuk table : 
-Satu entry table/linked list => struktur data untuk menampung informasi satu proses (array of structure). 
-Setiap entry pada tabel proses menyimpan satu proses. Contoh: MINIX (src/kernel/proc.h) => struct proc { … }; 
Informasi yang disimpan: 
-Informasi internal CPU: isi register-register, program counter, status CPU dll (umumnya dalam bentuk stack frame). 
-Identifikasi proses: nama proses, proses number/index, proses id. 
-Identifikasi proses: nama proses, proses number/index, proses id. 
-Accounting dan timer: user time, system time, alarm etc. 
-Resources: memory & file management.  

PENJADUALAN PROSES
Apakah tujuan  dari multiprogramming?
“Maximize” pemakaian CPU secara efisien (jadwal dan giliran pemakaian CPU).
=> CPU digunakan oleh proses-proses terus menerus
Apakah tujuan dari “time-sharing”?
Pemakaian CPU dapat di switch dari satu proses ke proses lain (concurrent process execution)
=> sesering mungkin, user dapat berinteraksi dengan sistim
Bagaimana jika sistim prosesor tunggal?
Hanya ada satu proses yang dapat dijalankan
Proses lain menunggu sampai CPU dapat dijadwalkan (schedule) ke proses tsb
   
Proses dapat berubah status dan berpindah dari satu antrian ke antrian yang lain 
Proses dengan status “ready” berada di ReadyQueue 
Menunggu giliran/dipilih oleh scheduler => menggunakan CPU 
Selama eksekusi (status “run”) events yang dapat terjadi
I/O request => I/O wait berada pada DeviceQueue 
Create “child” proses => Jalankan proses “child”, tunggu sampai proses selesai (wait) 
Time slice expired => Waktu pemakaian CPU habis, interrupt oleh scheduler, proses akan berpindah ke ReadyQueue
 
-Bagaimana schedulers memilih proses atau program (decision)? 
Lebih dari satu proses atau program yang akan dijalankan? 
Long-term scheduler (or job scheduler) – memilih proses/program yang mana yang akan di load dan berada di ready queue. 
Kemungkinan terdapat proses atau job baru. 
Kemungkinan proses dipindahkan dari memori ke disk (swap out). 
Short-term scheduler (or CPU scheduler) – memilih proses yang mana yang berada di ready queue akan “run” (mendapatkan jatah CPU).  
 Long-term scheduler tidak sering (proses baru) (seconds, minutes) => (may be slow). 
The long-term scheduler controls the degree of multiprogramming => berapa banyak proses yang dapat aktif (berada di memori) 
Short-term scheduler dijalankan sangat sering (milliseconds) => giliran pemakaian CPU dari
proses- proses yang siap 
Pada saat terjadi penggantian alokasi CPU dari satu proses ke proses lain: 
Menyimpan informasi internal CPU dari proses yang akan digantikan (SAVE). 
Meload kembali informasi internal CPU dari proses yang akan menggantikan. 
Dikenal dengan istilah: context switch proses.  
 
ALIH KONTEKS/CONTEXT SWITCH
Jika Scheduler switch ke proses lain, maka sistim harus menyimpaninformasiproses sekarang (supaya dapat dijalankan kembali) 
Load “informasidari proses baru yang berada di PCB 
Waktu Context-switch adalah overhead; sistem tidak melakukan pekerjaan saat terjadi switch. 
Sangat tergantung pada waktu di hardware 
OS modern mencari solusi untuk mengurangi overhead waktu switch proses 

PEMBUATAN PROSES 
Umumnya proses dapat membuat proses baru (child process). 
Child process dapat membuat proses baru. 
Terbentuk “tree” dari proses. 
Pilihan hubungan antara parent dan child proses: 
Resource sharing 
Parent dan child berbagi resource 
Children berbagi subset dari resource milik parents. 
Parent dan child tidak berbagi resource. 
Execution 
Parent dan children melakukan eksekusi secara serempak. 
Parent menunggu hingga children selesai. 
Address space 
Child menduplikasi parent. 
Child memiliki program yang di load ke dalamnya. 
Contoh UNIX : 
fork system call membuat proses baru 
execve (EXEC) : 
menjalankan program spesifik yang lain 
nama program tersebut menjadi parameter dari system call 
EXEC (sering di load sesudah menjalankan fork). 
Tahapan pembuatan proses baru: 
Periksa apakah masih terdapat ruang pada PCB. 
Mencoba mengalokasikan memori untuk proses baru. 
Mengisi informasi untuk proses baru: nama proses, id, copy data dari parent dll. 
Mencantumkan informasi proses ke kernel OS.  
 
TERMINASI PROSES
  Proses dapat berakhir: 
Eksekusi instruksi terakhir (atau keluar: exit system call). 
OS yang akan melakukan dealokasi (memory, file resources). 
UNIX (MINIX): 
Output signal dari child ke parent 
Jika parent tidak menunggu (via wait system call), proses akan terminate tapi belum di release dari PCB (status: ZOMBIE). 
Proses dengan status ZOMBIE (parent telah terminate), akan menjadi child dari proses “init”. 
Parent dapat menghentikan eksekusi proses child secara paksa. 
Parent dapat mengirim signal (abort, kill system call).
 
KERJA SAMA PROSES
Proses independent tidak mempengaruhi eksekusi proses yang lain 
Kerjasama proses dapat mempengaruhi  atau dipengaruhi oleh eksekusi proses yang lain 
Keuntungan kerjasama proses : 
-Sharing informasi 
-Meningkatkan kecepatan komputasi 
-Modularitas 
-Kemudahan   
 
MASALAH PRODUCER-CONSUMER
Paradigma kerjasama prosesproses Producer menghasilkan informasi yang akan dikonsumsi oleh proses Consumer 
Unbounded-buffer – tidak menggunakan batasan ukuran di  buffer. 
Consumer selalu dapat meminta item baru dan Producer selalu dapat menghasilkan item-item baru. 
Bounded-buffer – menggunakan buffer dengan ukuran tertentu 
Consumer harus menunggu jika buffer kosong dan Producer harus menunggu jika buffer penuh   
 
Bounded-Buffer – Solusi dari Shared Memory 
-Shared data 
#define BUFFER_SIZE 10 
Typedef struct { 
 . . . 
} item; 
item buffer[BUFFER_SIZE]; 
int in = 0; 
int out = 0; 
 
-Solution is correct, but can only use BUFFER_SIZE-1 elements
 
Bounded-Buffer - Proses Producer
item nextProduced;
while (1) 
   while (((in + 1) % BUFFER_SIZE) == out
 ; /* do nothing */ 
 buffer[in] = nextProduced; 
 in = (in + 1) % BUFFER_SIZE; 
  }
 
Bounded-Buffer – Proses Consumer   
item nextConsumed;
while (1) { 
 while (in == out
   ; /* do nothing */ 
 nextConsumed = buffer[out]; 
 out = (out + 1) % BUFFER_SIZE;
}
 
Interprocess Communication (IPC)   
Mekanisme proses untuk komunikasi dan sinkronisasi aksi  
Sistem Pesankomunikasi proses satu dengan yang lain dapat dilakukan tanpa perlu pembagian data. 
IPC menyediakan dua operasi : 
send(message) – pesan berukuran pasti atau variabel 
receive(message) 
-Jika P dan Q melakukan komunikasi, maka keduanya memerlukan : 
Membangun jalur komunikasi diantara keduanya 
Melakukan pertukaran pesan melaui send/receive 
-Implementasi jalur komunikasi 
physical (shared memory, hardware bus) 
logical (logical properties)  
 
Komunikasi Langsung  
Proses harus diberi nama secara jelas : 
send (P, message) – kirim pesan ke proses P 
receive(Q, message) – terima pesan dari proses Q 
Properti jalur komunikasi 
Jalur dibangun secara otomatis 
Setiap jalur memiliki pasangan masing-masing dalam proses komunikasi 
Jalur komunikasi tersebut biasanya directional  
 
Komunikasi Tidak Langsung  
Pesan dikirim dan diterima melalui mailboxes (yang ditunjuk sebagai port) 
-Proses 
-Processes can communicate only if they share a mailbox. 
Properti jalur komunikasi 
Jalur komunikasi hanya dibangun jika proses di-share dalam mailbox 
Jalur merupakan gabungan beberapa proses 
-Setiap pasangan proses dibagi ke dalam beberapa jalur komunikasi.  
 Operasi  
Membuat mailbox baru 
Mengirim dan menerima pesan melalui mailbox 
Menghapus/memusnahkan mailbox 
Primitive didefinisikan :
send(A, message) – kirim pesan ke mailbox A
receive(A, message) – terima pesan dari mailbox A  
 -Mailbox sharing 
P1, P2, dan P3 berbagi (share) mailbox A. 
P1, send; P2 and P3 receive. 
Siapa yang mendapat pesan ? 
-Solusi 
Memperbolehkan suatu jalur yang merupakan gabungan lebih dari dua proses 
Hanya meperbolehkan satu proses pada suatu waktu untuk mengeksekusi operasi receive 
 Memperbolehkan sistem untuk memilih receiver. Sender diberitahu siapa yang menjadi receiver 
 
Sinkronisasi
Pesan yang disampaikan dapat di blok atau tidak (non-blocking) 
Blocking dikenal dengan synchronous. 
Non-blocking dikenal dengan asynchronous  
 
Buffering
Antrian pesan yang dihubungkan dalam suatu jalur, diimplementasikan dengan tiga jalan 
 1.  Zero capacity – tidak ada pesan 
- Sender harus menunggu receiver (rendezvous). 
2.  Bounded capacity – memiliki panjang yang terbatas (finite length) dari n pesan 
- Sender menunggu pada saat jalur penuh. 
3.  Unbounded capacity – memiliki panjang tidak terbatas (infinite length)
- Sender tidak pernah menunggu. 
 
Komunikasi Client Server
-Sockets 
-Remote Procedure Calls (RPC) 
-Remote Method Invocation (Java)     
 
Sockets
Suatu socket didefinisikan sebagai titik akhir (endpoint) komunikasi  
A socket is defined as an endpoint for communication. 
Gabungan IP address dan port 
Socket 161.25.19.8:1625 mengacu pada  port 1625 pada host 161.25.19.8 
Komunikasi berada diantara pasangan socket  
 
Remote Procedure Calls (RPC) 
-Remote Procedure Call (RPC) adalah abstraksi pemanggilan prosedur diantara proses pada sistem jaringan  
-Stubs – proxy sisi client untuk prosedur aktual pada server 
-Stub sisi client ditempatkan di server dengan parameter marshalls. 
-Stub sisi server menerima pesan, membongkarnya dengan parameter marshall dan menjalankan prosedur pada server.  
 
 

Tidak ada komentar:

Posting Komentar