SISTEM OPERASI ISG2B3 THREAD Agus Setiawan Program Studi Sistem Informasi Fakultas Rekayasa Industri Telkom University
KONSEP DASAR [1] Berbicara tentang process, terdapat beberapa keterkaitan dengan hal berikut : 1. Resource Ownership, process memiliki alokasi resource sendiri, misal alokasi alamat memory, I/O channel, I/O devices, dan files. 2. Scheduling/execution, process dapat memiliki state dan terdapat mekanisme panjadwalan dan prioritas.
KONSEP DASAR [2] Multithreading merujuk kepada kemampuan OS untuk mendukung multipel dan eksekusi secara concurrency di dalam suatu single process. Thead seringkali disebut sebagai lightweight process. Dengan bahasa yang lebih sederhana, Thread merupakan bagian dari process. Dimana process memiliki alokasi resource sendiri dan sedangkan Thread tidak.
THREAD DAN PROSES [1]
Di dalam process, dapat terdiri sari satu atau lebih Thread, dimana masing-masing Thread : Thread memiliki execution state. Access shared memory dan resource yang dimiliki oleh process, dan berbagi dengan Thread yang lainya. THREAD & PROCESS [2]
CONTOH MULTI-THREADING Banyak perangkat lunak yang berjalan pada PC modern dirancang secara multi-threading Contohnya sebuah web browser mempunyai thread untuk menampilkan gambar atau tulisan sedangkan thread yang lain berfungsi sebagai penerima data dari network.
CONTOH MULTI-THREADING Situasi dimana sebuah aplikasi diperlukan untuk menjalankan beberapa tugas yang serupa Contohnya adaah sebuah web server yang dapat mempunyai ratusan klien yang mengaksesnya secara concurrent
CONTOH MULTI-THREADING
PERFORMANCE DENGAN THREAD Pembentukan Thread membutuhkan waktu yang lebih sedikit daripada pembentukan process. Membutuhkan waktu yang lebih sedikit untuk mengakhiri Thread daripada process. Lebih mudah dan cepat untuk melakukan switch antar Thread daripada switch antar process.
THREAD SYNCHRONIZATION [1] Concurrent merupakan mekanisme penjadwalan terhadap beberapa process dalam kondisi hendak dieksekusi secara bersamaan maupun hendak menggunakan suatu resource bersamaan. Key Word dari Concurrent adalah penjadwalan atau scheduling. Parallel merupakan mekanisme eksekusi process yang dikerjakan secara bersama-sama. Kondisi ini sulit sekali dicapai, karena biarpun menggunakan multiprocessor jika beberapa task hendak menggunakan resource yang sama, tetap musti dijadwalkan.
THREAD SYNCHRONIZATION [2] Merupakan mekanisme digunakan untuk mengatur Concurrent Access. Bertujuan untuk menjaga Consistency. Simple Synchronization : Terdapat dua buah Thread yang menggunakan resource yang sama. Untuk menjaga konsistensi, maka diinginkan agar Thread kedua akan dieksekusi jika dan hanya jika Thread pertama selesai dieksekusi. Tanpa adanya komunikasi antara kedua Thread tersebut (Non Inter-Thread-Communication).
ULTS DAN KLTS
USER VS KERNEL THREADS User thread didukung di atas kernel dan diimplementasi oleh thread library pada user level Library menyediakan fasilitas untuk pembuatan thread, penjadualan thread, dan managemen thread tanpa dukungan dari kernel Kelemahannya yaitu apabila kernelnya merupakan thread tunggal maka apabila salah satu user-level thread menjalankan blocking system call maka akan mengakibatkan seluruh proses diblok walau pun ada thread lain yang dapat jalan dalam aplikasi tersebut
USER VS KERNEL THREADS Kernel thread didukung langsung oleh sistem operasi Pembuatan, penjadualan, dan managemen thread dilakukan oleh kernel pada kernel space. Pembuatan dan pengaturan kernel thread lebih lambat dibandingkan user thread
USER VS KERNEL THREADS Keuntungannya adalah jika sebuah thread menjalankan blocking system call maka kernel dapat menjadwalkan thread lain di aplikasi untuk melakukan eksekusi Keuntungan lainnya adalah pada lingkungan multiprocessor, kernel dapat menjadual threadthread pada processor yang berbeda. Contoh sistem operasi yang mendukung kernel thread adalah Windows NT, Solaris, Digital UNIX.
Many-to-One Model MULTITHREADING MODELS memetakan banyak user-level thread ke satu kernel thread Pengaturan thread dilakukan di user space Efisien tetapi ia mempunyai kelemahan yang sama dengan user thread tidak dapat berjalan secara pararel pada multiprocessor
MULTITHREADING MODELS
MULTITHREADING MODELS One-to-One Model memetakan setiap user thread ke kernel thread menyediakan lebih banyak concurrency dibandingkan Many-to-One model Keuntungannya sama dengan keuntungan kernel thread Kelemahannya setiap pembuatan user thread membutuhkan pembuatan kernel thread yang dapat menurunkan performa dari sebuah aplikasi Sistem operasi yang mendukung One-to-One model adalah Windows NT dan OS/2
MULTITHREADING MODELS
MULTITHREADING MODELS Many-to-Many Model multiplexes banyak user-level thread ke kernel thread yang jumlahnya lebih kecil atau sama banyaknya dengan user-level thread Jumlah kernel thread dapat spesifik untuk sebagian aplikasi atau sebagian mesin Developer dapat membuat user thread sebanyak yang diperlukan, dan kernel thread yang bersangkutan dapat bejalan secara pararel pada multiprocessor. Ketika suatu thread menjalankan blocking system call maka kernel dapat menjadualkan thread lain untuk melakukan eksekusi. Sistem operasi yang mendukung model ini adalah Solaris, IRIX, dan Digital UNIX.
MULTITHREADING MODELS
THREAD POOLS Pada web server yang multithreading ada dua masalah yang timbul: 1. Ukuran waktu yang diperlukan untuk menciptakan thread untuk melayani permintaan yang diajukan terlebih pada kenyataannya thread dibuang ketika ia seketika sesudah ia menyelesaikan tugasnya. 2. Pembuatan thread yang tidak terbatas jumlahnya dapat menurunkan performa dari sistem.
THREAD POOLS Solusinya adalah dengan penggunaan Thread Pools : Membuat beberapa thread pada proses startup dan menempatkan mereka ke pools, dimana mereka duduk diam dan menunggu untuk bekerja Ketika server menerima permintaan maka ia akan membangunkan thread dari pool dan jika thread tersedia maka permintaan tersebut akan dilayani Ketika thread sudah selesai mengerjakan tugasnya maka ia kembali ke pool dan menunggu pekerjaan lainnya
THREAD POOLS Keuntungan thread pool: 1. Biasanya lebih cepat untuk melayani permintaan dengan thread yang ada dibanding dengan menunggu thread baru dibuat. 2. Thread pool membatasi jumlah thread yang ada pada suatu waktu. Hal ini pentingpada sistem yang tidak dapat mendukung banyak thread yang berjalan secara concurrent. Jumlah thread dalam pool dapat tergantung dari jumlah CPU dalam sistem, jumlah memori fisik, dan jumlah permintaan klien yang concurrent.
CANCELLATION Thread cancellation adalah sebuah tugas untuk memberhentikan thread sebelum thread tersebut selesai. Thread yang akan diberhentikan disebut target thread. Dua skenario thread cancellationn : 1. Asynchronous cancellation : satu thread memberhentikan target thread seketika itu juga. 2. Deferred cancellation : target thread secara periodik dapat mengecek apakah ia harus berhenti, skenario ini memberi kesempatan kepada target thread untuk memberhentikan dirinya sendiri.
SIGNAL HANDLING (1) Sebuah sinyal digunakan di sistem UNIX untuk memberitahu sebuah proses kalau peristiwa tertentu sedang terjadi. Pola sinyal : - Sebuah sinyal diaktifkan oleh munculnya suatu peristiwa. - Sinyal yang diaktifkan dikirim ke proses. - Sesudah dikirim, sinyal tersebut harus ditangani.
SIGNAL HANDLING (2) Setiap sinyal bisa ditangani oleh salah satu dari 2 handler yang ada : 1. A default signal handler 2. A user defined signal handler Beberapa pilihan kemana sebuah sinyal seharusnya dikirim : 1. Mengirim sinyal ke thread yang dituju. 2. Mengirim sinyal ke semua thread dalam proses. 3. Mengirim sinyal ke thread tertentu dalam proses. 4. Menugaskan thread khusus untuk menerima semua sinyal yang ditujukan pada proses tersebut.