Concurrency 1 : Mutual Exclusion dan Sinkronisasi (P ( e P rtemuan ua ke-9) 9 September 2014

Transkripsi

1 Concurrency 1: 1 Mutual Exclusion dan Sinkronisasi (Pertemuan ke-9) September 2014

2 Pokok Bahasan Pokok Bahasan: Sinkronisasi dan Mutual Exclusion Sub Pokok Bahasan: Prinsip semaphore biner Pengendalian urutan eksekusi proses dengan semaphore Kasus Producer-Consumer dengan semaphore TIU: Mahasiswa dapat memahami konsep sinkronisasi dan mutual exclusion TIK: Mahasiswa dapat menjelaskan prinsip semaphore biner Mahasiswa dapat menjelaskan pengendalian urutan eksekusi proses dengan semaphore Mahasiswa dapat menjelaskan solusi kasus Producer- Consumer dengan semaphore Sistem Operasi/2014 #2

3 Semaphore Biner (1) Ketentuan: Inisialisasi variabel semaphore hanya bernilai 0 atau 1 Prosedur semwaitb: Akan memeriksa nilai variabel semaphore Jika nilai variabel = 1 diubah menjadi 0 Jika nilai variabel = 0 proses tersebut di-blok dan dimasukkan ke dalam antrian Prosedur semsignalb: Akan memeriksa jumlah proses dalam antrian dengan fungsi is_empty() Jika tidak ada proses dalam antrian nilai variabel menjadi 1 Jika ada proses dalam antrian: Sebuah proses dipindahkan dari antrian ke status ready Nilai variabel tetap = 0 Sistem Operasi/2014 #3

4 Semaphore Biner (2) Definisi semaphore biner Sistem Operasi/2014 #4

5 Strong and weak semaphore (1) Strong semaphore: Adalah semaphore yang menentukan urutan proses yang akan dikeluarkan dari antrian Dapat mencegah terjadinya starvation Model semaphore yang ada di OS Weak semaphore: Adalah semaphore yang tidak menentukan urutan proses yang akan dikeluarkan dari antrian Dapat terjadi starvation Sistem Operasi/2014 #5

6 Strong and weak semaphore (2) Contoh strong semaphore Proses A, B, dan C menggunakan semwait tanpa semsignal Proses D menggunakan semsignal tanpa semwait pemegang kunci Nilai sebelum A dieksekusi Sistem Operasi/2014 #6

7 Strong and weak semaphore (3) Sistem Operasi/2014 #7

8 Strong and weak semaphore (4) Keterangan: 1. Mula-mula nilai s = 1, proses A, B, D, dan C berada dalam status ready; proses A dieksekusi, nilai s berkurang menjadi 0 2. Proses A selesai masuk status ready; proses B dieksekusi s menjadi -1 proses B di-blok masuk antrian 3. Proses D dieksekusi 4. semsignal s menjadi 0 proses B dibebaskan dari antrian; proses D selesai masuk status ready lagi Urutan eksekusi: A, B, D Sistem Operasi/2014 #8

9 Strong and weak semaphore (5) Keterangan: (cont d) 5. Proses C dieksekusi s menjadi -1 C di-blok masuk antrian; hal yang sama terjadi pula untuk proses A dan B diblok masuk antrian s menjadi Proses D dieksekusi lagi 7. semsignal s menjadi -2 proses C dibebaskan Urutan eksekusi: A, B, D, C, A, B, D, C, D, A, D, B, D, C, D, A, D, Sistem Operasi/2014 #9

10 Implementasi Mutual Exclusion dengan (1) dengan Semaphore (1) Pemanfaatan semaphore primitif dalam mutex Sistem Operasi/2014 #10

11 Implementasi Mutual Exclusion dengan Semaphore (2) Contoh uruturutan eksekusi 3 buah proses dengan semaphore Sistem Operasi/2014 #11

12 Contoh Kasus 1: Producer Consumer (PC) Infinite Buffer (1) Deskripsi masalah: Terdapat satu atau lebih producer yang menghasilkan data (record, karakter, dsb) dan disimpan di buffer Terdapat satu consumer yang mengambil data dari buffer Masalahnya adalah bagaimana caranya supaya dalam satu saat hanya terdapat satu produser atau satu consumer saja yang dapat mengakses buffer? Sistem Operasi/2014 #12

13 Contoh Kasus 1: Producer Consumer Infinite Buffer (2) Fungsi producer dan consumer: producer: consumer: while (true) { while (true) { /* produce item v */ while (in <= out) b[in] = v; /*do nothing */; in++; w = b[out]; } out++; /* consume item w */ } Sistem Operasi/2014 #13

14 Contoh Kasus 1: Producer Consumer Infinite Buffer (3) Struktur buffer dengan kapasitas tidak terbatas (infinite) Consumer tidak boleh mengakses buffer yang kosong Sistem Operasi/2014 #14

15 Contoh Kasus 1: Producer Consumer Infinite Buffer (4) Solusi I: Implementasi dengan semaphore biner Supaya lebih sederhana variabel in dan out diganti dengan n yang menunjukkan jumlah data yang ada di buffer, dimana n = in-out semsignalb(delay) digunakan untuk mencegah consumer mengakses buffer kosong Sistem Operasi/2014 #15

16 Contoh Kasus 1: Producer Consumer Infinite Buffer (5) Urutan eksekusi normal (PCPC ) OK Sistem Operasi/2014 #16

17 Contoh Kasus 1: Producer Consumer Infinite Buffer (6) Urutan eksekusi (PPPCCC ) OK Sistem Operasi/2014 #17

18 Contoh Kasus 1: Producer Consumer Infinite Buffer (7) Urutan eksekusi consumer disela oleh producer (PCPCCC ) not OK Jika if(n==0) dipindah ke critical section belum menyelesaikan masalah masih dapat terjadi deadlock setelah baris ke-10 Sistem Operasi/2014 #18

19 Contoh Kasus 1: Producer Consumer Infinite Buffer (8) Penyelesaian: Tambahkan variabel lokal pada program comsumer Sistem Operasi/2014 #19

20 Contoh Kasus 1: Producer Consumer Infinite Buffer (9) Pembuktian urutan PCPCC OK Apakah sudah dapat mencegah terjadinya kesalahan?? Buktikan!! Sistem Operasi/2014 #20

21 Contoh Kasus 1: Producer Consumer Infinite Buffer (10) Solusi II: Implementasi dengan counting semaphore Lebih sederhana, lebih jelas Sistem Operasi/2014 #21

22 Contoh Kasus 1: Producer Consumer Infinite Buffer (11) Urutan eksekusi normal (PCPCC ) OK Sistem Operasi/2014 #22

23 Contoh Kasus 1: Producer Consumer Infinite Buffer (12) Apa yang terjadi jika terjadi salah ketik program, sehingga urutan semsignal pada producer terbalik??? masih OK Sistem Operasi/2014 #23

24 Contoh Kasus 1: Producer Consumer Infinite Buffer (13) Apa yang terjadi jika terjadi salah ketik program, sehingga urutan semwait pada consumer terbalik??? deadlock Sistem Operasi/2014 #24

25 Pustaka [STA09] Stallings, William Operating System: Internal and Design Principles. 6 th edition. Prentice Hall Sistem Operasi/2014 #25