Bab 3: Proses-Proses Konsep Proses Penjadwalan Proses Operasi pada Proses Proses yang bekerja sama (Cooperating Processes) Komunikasi antar Proses (Interprocess Communication) Komunikasi pada sistem Client-Server 4.1 Konsep Proses Sistem operasi mengeksekusi berbagai program: Batch system job Time-shared systems user program atau task Beberapa buku menggunakan istilah job dan process secara bergantian. Proses - sebuah program yang sedang dieksekusi, Eksekusi proses dilakukan secara berurutan. Sebuah proses terdiri dari: program counter stack data section 4.2 1
State pada Proses Ketika sebuah proses dieksekusi, akan mengalami perubahan state new: Proses sedang dibuat running: Instruksi sedang dieksekusi waiting: Proses menunggu beberapa event terjadi ready: Proses menunggu untuk dieksekusi terminated: Proses selesai dieksekusi 4.3 Diagram State pada Process 4.4 2
Process Control Block (PCB) Adalah informasi yang terdapat pada setiap proses State pada proses Program counter CPU registers Informasi penjadwalan CPU Informasi manajemen memory Informasi Accounting Informasi status I/O 4.5 Process Control Block (PCB) 4.6 3
CPU Berpindah (Switch) dari Proses ke Proses 4.7 Antrian pada Penjadwalan Proses Job queue kumpulan semua proses dalam sistem Ready queue kumpulan semua proses yang berada di memori, siap dan menunggu dieksekusi Device queue kumpulan semua proses yang menunggu perangkat I/O Migrasi proses antar antrian yang berbeda 4.8 4
Ready Queue dan beberapa I/O Device Queue 4.9 Representasi Penjadwalan Proses 4.10 5
Scheduler (Penjadwal) Long-term scheduler (atau job scheduler) memilih proses mana yang seharusnya dibawa ke ready queue. Short-term scheduler (atau CPU scheduler) memilih proses mana yang seharusnya dieksekusi berikutnya di CPU. 4.11 Medium Term Scheduling 4.12 6
Scheduler (Penjadwal) lanj. Short-term scheduler sering terjadi (dalam milliseconds) (cepat). Long-term scheduler tidak sering terjadi (dalam seconds, minutes) (lebih lambat). Long-term scheduler mengontrol tingkat multiprogramming. Proses dapat digambarkan sebagai salah satu dari tipe di bawah ini:: I/O-bound process lebih banyak menghapuskan waktu untuk menjalankan I/O daripada komputasi, membutuhkan waktu penggunaan CPU (CPU burst) yang pendek. CPU-bound process lebih banyak menghabiskan waktu untuk komputasi, membutuhkan waktu penggunaan CPU yang panjang. 4.13 Context Switch Ketika CPU berpindah ke proses yang lain, sistem harus menyimpan state dari proses lama dan mengambil state untuk proses yang baru. Waktu Context-switch, sistem tidak melakukan apa-apa (overhead) Waktu Context-switch tergantung pada hardware yang digunakan 4.14 7
Pembuatan Proses (Process Creation) Proses parent membuat proses anak (child), proses anak membuat proses anak lainnya membentuk tree Penggunaan Resource bersama-sama (Resource sharing) Parent dan child menggunakan semua resource bersamasama Child menggunakan sebagian dari resource parent Parent dan child tidak menggunakan resource yang sama Eksekusi Parent dan child mengeksekusi secara konkuren Parent menunggu sampai child dihentikan 4.15 Pembuatan Proses (Process Creation) lanj. Penggunaan ruang alamat Child dan parent menggunakan ruang alamat yang sama Child mempunyai program untuk menempati alamat yang berbeda Contoh : UNIX System call fork membuat proses baru System call exec digunakan setelah fork untuk mengganti ruang memori dengan program baru 4.16 8
Pohon Proses pada UNIX 4.17 Menghentikan Proses (Process Termination) Proses mengeksekusi pernyataan terakhir dan sistem operasi menentukan penghentian proses (exit). Data output dari child ke parent (via wait). Resource dari proses di-dealokasi oleh sistem operasi Parent bisa menghentikan eksekusi proses child (abort). Child telah mengalokasikan resouce melebihi ketentuan Task dari child tidak diperlukan lagi Parent berhenti Sistem operasi tidak mengijinkan child melanjutkan proses jika parent dihentikan Penghentian sesuai alur 4.18 9
Proses yang Bekerjasama (Cooperating Process) Proses Independent tidak berakibat atau diakibatkan oleh eksekusi proses lain Proses cooperating (bekerja sama) dapat mengakibatkan atau diakibatkan oleh eksekusi proses lain Kelebihan proses yang bekerja sama Menggunakan informasi bersama-sama Meningkatkan kecepatan komputasi Modular Kenyamanan 4.19 Permasalahan Producer-Consumer Paradigma untuk proses yang bekerja sama digambarkan dengan Producer-Consumer, producer menghasilkan informasi yang dikonsumsi oleh consumer unbounded-buffer menempati ukuran buffer yang tidak terbatas. bounded-buffer mengasumsikan terdapat ukuran buffer tetap. 4.20 10
Bounded-Buffer Solusi Shared-Memory Shared data #define BUFFER_SIZE 10 Typedef struct {... } item; item buffer[buffer_size]; int in = 0; int out = 0; Solusi benar, tetapi hanya dapat menggunakan elemen BUFFER_SIZE-1 4.21 Bounded-Buffer Proses Producer item nextproduced; while (1) { while (((in + 1) % BUFFER_SIZE) == out) ; /* do nothing */ buffer[in] = nextproduced; in = (in + 1) % BUFFER_SIZE; } 4.22 11
Bounded-Buffer Proses Consumer item nextconsumed; while (1) { while (in == out) ; /* do nothing */ nextconsumed = buffer[out]; out = (out + 1) % BUFFER_SIZE; } 4.23 Interprocess Communication (IPC) Mekanisme untuk proses yang berkomunikasi dan melakukan sinkronisasi aksinya Sistem Pesan proses-proses saling berkomunikasi tanpa variabel yang dibunakan bersama-sama. Fasilitas IPC terdiri dari 2 operasi: send(pesan) ukuran pesan tetap atau berubah-ubah receive(pesan) Jika P dan Q akan berkomunikasi, membutuhkan Terdapat saluran komunikasi antara keduanya Menukar pesan menggunakan send/receive Implementasi saluran komunikasi fisik (misalnya, shared memory, hardware bus) logika (misalnya, properti logika) 4.24 12
Pertanyaan untuk Implmentasi IPC Bagaimana saluran tersedia? Dapatkah satu saluran dihubungkan lebih dari 2 proses? Berapa saluran yang terdapat antar setiap pasangan proses yang berkomunikasi? Bagaimana kapasitas saluran? Apakah ukuran pesan yang dapat di-akomodasi oleh saluran tetap atau berubah-ubah? Apakah saluran unidirectional atau bi-directional? 4.25 Komunikasi Langsung (Direct Communication) Proses harus menentukan secara eksplisity: send (P, pesan) mengirim pesan ke proses P receive(q, pesan) menerima pesan dari proses Q Properti dari saluran komunikasi Saluran tersedia secara otomatis Satu saluran dihubungkan tepat satu pasang proses yang berkomunikasi Antar setiap pasang terdapat tepat satu saluran Saluran bisa unidirectional, tetapi biasanya bi-directional. 4.26 13
Komunikasi tak Langsung (Indirect Communication) Pesan diarahkan dan diterima dari mailbox (yang juga disebut sebagai port). Setiap mailbox mempunyai id yang unik. Proses-proses dapat berkomunikasi hanya jika menggunakan mailbox bersama-sama. Properti dari saluran komunikasi Saluran tersedia hanya jika proses menggunakan bersamasama mailbox tertentu Sebuah saluran dapat dihubungkan dengan beberapa proses Setiap pasangan proses dapat menggunakan beberapa saluran komunikasi Saluran dapat unidirectional atau bi-directional. 4.27 Komunikasi tak Langsung (Indirect Communication) lanj. Operasi Membuat mailbox baru send dan receive pesan melalui mailbox menghapus mailbox Primitif yang digunakan: send(a, pesan) mengirim pesan ke mailbox A receive(a, pesan) menerima pesan dari mailbox A 4.28 14
Komunikasi tak Langsung (Indirect Communication) lanj. Menggunakan Mailbox bersama-sama P 1, P 2, dan P 3 menggunakan mailbox A. P 1, send; P 2 dan P 3 receive. Siapa yang mendapatkan pesan? Solusi Mengijinkan satu saluran dihubungkan dengan paling banyak 2 proses Mengijinkan hanya satu proses pada satu waktu mengeksekusi operasi receive. Mengijinkan gj sistem memilih penerima. Pengijin gj dinotifikasi siapa yang menerima nya 4.29 Sinkronisasi Pengiriman pesan bisa blocking atau non-blocking Blocking disebut synchronous Non-blocking disebut asynchronous Primitif send dan receive dapat blocking atau nonblocking. 4.30 15
Buffering Antrian pesan yang diterima saluran; diimplementasikan satu dari 3 cara di yaitu. 1. Zero capacity 0 pesan Sender harus menunggu receiver (rendezvous). 2. Bounded capacity panjang pesan n jumlahnya tertentu Sender harus menunggu jika saluran penuh. 3. Unbounded capacity panjang tak terbatas Sender tidak pernah menunggu. 4.31 Komunikasi Client-Server Sockets Remote Procedure Calls Remote Method Invocation (Java) 4.32 16
Socket Socket didefinisikan sebagai endpoint for communication. Gabungan IP address dan port Socket 161.25.19.8:1625 19 berarti ke port 1625 pada host 161.25.19.8 Komunikasi terjadi antara pasangan socket. 4.33 Komunikasi Socket 4.34 17
Remote Procedure Calls Remote procedure call (RPC) adalah prosedur call abstrak antar proses pada sistem jaringan Stubs proxy pada sisi client untuk prosedur aktual ke - server. Stub sisi client menempatkan server dan mengirim (marshall) parameter. Stub sisi server menerima pesan, menterjemahkan parameter dan membentuk prosedur pada server 4.35 Eksekusi RPC 4.36 18
Remote Method Invocation Remote Method Invocation (RMI) adalah mekanisme pada Java yang sama dengan RPC. RMI memungkinkan program Java pada satu mesin mengirim method pada remote object. 4.37 Marshalling Parameter 4.38 19