Proses

Proses :

l Program yang sedang dieksekusi

l Proses tidak hanya sekedar suatu kode program (text section), melainkan meliputi beberapa aktivitas yang bersangkutan seperti program counter dan stack.

l Sebuah proses juga melibatkan stack yang berisi data sementara (parameter fungsi/metode, return address, dan variabel lokal) dan data section yang menyimpan variabel-variabel global.

l Proses adalah sebuah program yang dieksekusi yang mencakup program counter, register, dan variabel di dalamnya.

l Sistem Operasi mengeksekusi proses dengan dua cara yaitu

Batch System yang mengeksekusi jobs dan Time-shared System yang mengatur pengeksekusian program pengguna (user) atau tasks.

l Sistem operasi UNIX mempunyai system call fork yang berfungsi untuk membuat proses baru

l Proses yang memanggil system call fork ini akan dibagi jadi dua, proses induk dan proses turunan yang identik.

l Suatu proses diterminasi ketika proses tersebut telah selesai mengeksekusi perintah terakhir serta meminta sistem operasi untuk menghapus perintah tersebut dengan menggunakan system call exit.

l Proses dapat mengembalikan data keluaran kepada proses induk-nya melalui system call wait

Status Proses

l Running: status yang dimiliki pada saat instruksi-instruksi dari sebuah proses dieksekusi.

l Waiting: status yang dimiliki pada saat proses menunggu suatu sebuah event seperti proses M/K.

l Ready: status yang dimiliki pada saat proses siap untuk dieksekusi oleh prosesor.

l New: status yang dimiliki pada saat proses baru saja dibuat.

l Terminated: status yang dimiliki pada saat proses telah selesai dieksekusi.

RDY (Ready), RUN (Running), W (Wait).

Setiap proses digambarkan dalam sistem operasi oleh sebuah process control block (PCB) – juga disebut sebuah control block

Gambar Process Control Block

l PCB berisikan banyak bagian dari informasi yang berhubungan dengan sebuah proses yang spesifik, termasuk hal-hal di bawah ini:

q Status Proses

q Program counter

q CPU Register

q Informasi Manajemen Memori

q Informasi pencatatan

Gambar Status Proses

THREAD KERNEL

l Thread kernel didukung langsung oleh sistem operasi. Pembuatan, penjadwalan, dan manajemen thread dilakukan oleh kernel pada kernel space.

l Thread diatur oleh kernel, karena itu jika sebuah thread menjalankan blocking system call maka kernel dapat menjadwalkan thread lain di aplikasi untuk melakukan eksekusi.

l Pada lingkungan multiprocessor, kernel dapat menjadwal thread-thread pada processor yang berbeda. Contoh sistem operasi yang mendukung kernel thread adalah Windows NT, Solaris, Digital UNIX.

FORK DAN EXEC SYSTEM CALL

l Jika fork dipanggil oleh salah satu thread dalam proses:

1. Semua thread diduplikasi.

2. Hanya thread yang memanggil fork.

l Jika Thread memanggil exec system call maka program yang dispesifikasi di parameter exec akan mengganti keseluruhan proses termasuk thread dan LWP.

l Thread cancellation adalah pemberhentian thread sebelum tugasnya selesai.

l Pemberhentian target thread dapat terjadi melalui dua cara yang berbeda:

1. Asynchronous cancellation: suatu thread seketika itu juga memberhentikan target thread.

2. Defered cancellation: target thread secara perodik memeriksa apakah dia harus berhenti, cara ini memperbolehkan target thread untuk memberhentikan dirinya sendiri secara terurut.

l Linus Torvalds mendefinisikan bahwa sebuah thread adalah Context of Execution (COE), yang berarti bahwa hanya ada sebuah Process Control Block (PCB) dan sebuah penjadwal yang diperlukan. Linux tidak mendukung multithreading,struktur data yang terpisah, atau pun rutin kernel.

l Linux menyediakan 2 system call yaitu fork dan clone

l fork memiliki fungsi untuk menduplikasi proses dimana proses anak yang dihasilkan bersifat independent.

l clone memiliki sifat yang mirip dengan fork yaitu sama-sama membuat duplikat dari proses induk.

l Penjadwalan adalah suatu pekerjaan yang dilakukan untuk mengalokasikan CPU time untuk tasks yang berbeda-beda dalam sistem operasi.

l Untuk linux ada aspek lain yang penting dalam penjadwalan: seperti menjalankan dengan berbagai kernel tasks.

PENJADWALAN PROSES

Pengertian dan Sasaran Penjadwalan Proses

Penjadwalan proses merupakan kumpulan kebijaksanaan dan mekanisme di system operasi yang berkaitan dengan urutan kerja yang dilakukan sistem komputer.

Adapun penjadwalan bertugas memutuskan :

a. Proses yang harus berjalan

b. Kapan dan selama berapa lama proses itu berjalan

Kriteria untuk mengukur dan optimasi kinerja penjadwalan :

a. Adil (fairness) Adalah proses-proses yang diperlakukan sama, yaitu mendapat jatah waktu pemroses yang sama dan tak ada proses yang tak kebagian layanan pemroses sehingga mengalami kekurangan waktu.

b. Efisiensi (eficiency)

Efisiensi atau utilisasi pemroses dihitung dengan perbandingan (rasio) waktu sibuk pemroses.

c. Waktu tanggap (response time) Waktu tanggap berbeda untuk :

1 Sistem interaktif

Didefinisikan sebagai waktu yang dihabiskan dari saat karakter terakhir dari perintah dimasukkan atau transaksi sampai hasil pertama muncul di layar. Waktu tanggap ini disebut terminal response time.

2 Sistem waktu nyata

Didefinisikan sebagai waktu dari saat kejadian (internal atau eksternal) sampai instruksi pertam rutin layanan yang dimaksud dieksekusi, disebut event response time.

d. Turn around time Adalah waktu yang dihabiskan dari saat program atau job mulai masuk ke system sampai proses diselesaikan sistem. Waktu yang dimaksud adalah waktu yang dihabiskan di dalam sistem, diekspresikan sebagai penjumlah waktu eksekusi (waktu pelayanan job) dan waktu menunggu, yaitu : Turn arround time = waktu eksekusi + waktu menunggu.

e. Throughput Adalah jumlah kerja yang dapat diselesaikan dalam satu unit waktu. Cara untuk mengekspresikan throughput adalah dengan jumlah job pemakai yang dapat dieksekusi dalam satu unit/interval waktu.

Kriteria-kriteria tersebut saling bergantung dan dapat pula saling bertentangan sehingga tidak dimungkinkan optimasi semua kriteria secara simultan. Contoh : untuk memberi waktu tanggap kecil memerlukan penjadwalan yang sering beralih ke antara proses-proses itu. Cara ini meningkatkan overhead sistem dan mengurangi throughput. Oleh karena itu dalam menentukan kebijaksanaan perancangan penjadwalan sebaiknya melibatkan kompromi diantara kebutuhan-kebutuhan yang saling bertentangan. Kompromi ini bergantung sifat dan penggunaan sistem komputer.

Sasaran penjadwalan berdasarkan kriteria-kriteria optimasi tersebut :

a. Menjamin tiap proses mendapat pelayanan dari pemroses yang adil.

b. Menjaga agar pemroses tetap dalam keadaan sibuk sehingga efisiensi mencapai maksimum. Pengertian sibuk adalah pemroses tidak menganggur, termasuk waktu yang dihabiskan untuk mengeksekusi program pemakai dan sistem operasi.

c. Meminimalkan waktu tanggap.

d. Meminimalkan turn arround time.

e. Memaksimalkan jumlah job yang diproses persatu interval waktu. Lebih besar angka throughput, lebih banyak kerja yang dilakukan sistem.

Tipe Penjadwalan

Terdapat 3 tipe penjadwal berada secara bersama-sama pada sistem operasi yang kompleks, yaitu:

1. Penjadwal jangka pendek (short term scheduller)

Bertugas menjadwalkan alokasi pemroses di antara proses-proses ready di memori utama. Penjadwalan dijalankan setiap terjadi pengalihan proses untuk memilih proses berikutnya yang harus dijalankan.

2. Penjadwal jangka menengah (medium term scheduller)

Setelah eksekusi selama suatu waktu, proses mungkin menunda sebuah eksekusi karena membuat permintaan layanan masukan/keluaran atau memanggil suatu system call. Proses-proses tertunda tidak dapat membuat suatu kemajuan menuju selesai sampai kondisi-kondisi yang menyebabkan tertunda dihilangkan. Agar ruang memori dapat bermanfaat, maka proses dipindah dari memori utama ke memori sekunder agar tersedia ruang untuk proses-proses lain. Kapasitas memori utama terbatas untuk sejumlah proses aktif. Aktivitas pemindahan proses yang tertunda dari memori utama ke memori sekunder disebut swapping. Proses-proses mempunyai kepentingan kecil saat itu sebagai proses yang tertunda. Tetapi, begitu kondisi yang membuatnya tertunda hilang dan proses dimasukkan kembali ke memori utama dan ready.

3. Penjadwal jangka panjang (long term scheduller)

Penjadwal ini bekerja terhadap antrian batch dan memilih batch berikutnya yang harus dieksekusi. Batch biasanya adalah proses-proses dengan penggunaan sumber daya yang intensif (yaitu waktu pemroses, memori, perangkat masukan/keluaran), program-program ini berprioritas rendah, digunakan sebagai pengisi (agar pemroses sibuk) selama periode aktivitas job-job interaktif rendah.

Sasaran penjadwalan berdasarkan tipe-tipe penjadwalan :

a. Memaksimumkan kinerja untuk memenuhi satu kumpulan kriteria yang diharapkan.

b. Mengendalikan transisi dari suspended to ready (keadaan suspend ke ready) dari proses-proses swapping.

c. Memberi keseimbangan job-job campuran.

Gambar 4.1 : Tipe-tipe penjadwalan

Strategi penjadwalan

Terdapat dua strategi penjadwalan, yaitu :

1. Penjadwalan nonpreemptive (run to completion).

Proses diberi jatah waktu oleh pemroses, maka pemroses tidak dapat diambil alih oleh proses lain sampai proses itu selesai.

2. Penjadwalan preemptive

Proses diberi jatah waktu oleh pemroses, maka pemroses dapat diambil alih proses lain, sehingga proses disela sebelum selesai dan harus dilanjutkan menunggu jatah waktu pemroses tiba kembali pada proses itu. Berguna pada sistem dimana proses-proses yang mendapat perhatian/tanggapan pemroses secara cepat, misalnya :

a. Pada sistem realtime, kehilangan interupsi (tidak layani segera) dapat berakibat fatal.

b. Pada sistem interaktif, agar dapat menjamin waktu tanggap yang memadai.

Penjadwalan secara preemptive baik tetapi harus dibayar mahal. Peralihan proses memerlukan overhead (banyak tabel yang dikelola). Supaya efektif, banyak proses harus berada di memori utama sehingga proses-proses tersebut dapat segera running begitu diperlukan. Menyimpan banyak proses tak running benar-benar di memori utama merupakan suatu overhead tersendiri.

Gambar 4.2 : Tipe-tipe penjadwalan dikaitkan dengan diagram state

Algoritma-algoritma Penjadwalan

Berikut jenis-jenis algoritma berdasarkan penjadwalan :

1. Nonpreemptive, menggunakan konsep :

a. FIFO (First In First Out) atau FCFS (First Come First Serve)

b. SJF (Shortest Job First)

c. HRN (Highest Ratio Next)

d. MFQ (Multiple Feedback Queues)

2. Preemptive, menggunakan konsep :

a. RR (Round Robin)

b. SRF (Shortest Remaining First)

c. PS (Priority Schedulling)

d. GS (Guaranteed Schedulling)

Klasifikasi lain selain berdasarkan dapat/tidaknya suatu proses diambil secara paksa adalah klasifikasi berdasarkan adanya prioritas di proses-proses, yaitu :

1. Algoritma penjadwalan tanpa berprioritas.

2. Algoritma penjadwalan berprioritas, terdiri dari :

a. Berprioritas statik

b. Berprioritas dinamis

Algoritma Preemptive

A. Round Robin (RR)

Merupakan :

Penjadwalan yang paling tua, sederhana, adil,banyak digunakan algoritmanya dan mudah diimplementasikan.

Penjadwalan ini bukan dipreempt oleh proses lain tetapi oleh penjadwal berdasarkan lama waktu berjalannya proses (preempt by time).

Penjadwalan tanpa prioritas.

Berasumsi bahwa semua proses memiliki kepentingan yang sama, sehingga tidak ada prioritas tertentu.

Semua proses dianggap penting sehingga diberi sejumlah waktu oleh pemroses yang disebut kwanta (quantum) atau time slice dimana proses itu berjalan. Jika proses masih running sampai akhir quantum, maka CPU akan mempreempt proses itu dan memberikannya ke proses lain. Penjadwal membutuhkannya dengan memelihara daftar proses dari runnable. Ketika quantum habis untuk satu proses tertentu, maka proses tersebut akan diletakkan diakhir daftar (list), seperti nampak dalam gambar berikut ini :

Gambar 4.3

(a) : Daftar proses runnable.

(b) : Daftar proses runnable sesudah proses b habis quantumnya.

Algoritma yang digunakan :

1. Jika kwanta habis dan proses belum selesai, maka proses menjadi runnable dan pemroses dialihkan ke proses lain.

2. Jika kwanta belum habis dan proses menunggu suatu kejadian (selesainya operasi I/O), maka proses menjadi blocked dan pemroses dialihkan ke proses lain.

3. Jika kwanta belum habis tetapi proses telah selesai, maka proses diakhiri dan pemroses dialihkan ke proses lain.

Diimplementasikan dengan :

1. Mengelola senarai proses ready (runnable) sesuai urutan kedatangan.

2. Ambil proses yang berada di ujung depan antrian menjadi running.

3. Bila kwanta belum habis dan proses selesai, maka ambil proses di ujung depan antrian proses ready.

4. Jika kwanta habis dan proses belum selesai, maka tempatkan proses running ke ekor antrian proses ready dan ambil proses di ujung depan antrian proses ready.

Masalah yang timbul adalah menentukan besar kwanta, yaitu :

Kwanta terlalu besar menyebabkan waktu tanggap besar dan turn arround time rendah.

Kwanta terlalu kecil menyebabkan peralihan proses terlalu banyak sehingga menurunkan efisiensi proses. Switching dari satu proses ke proses lain membutuhkan kepastian waktu yang digunakan untuk administrasi, menyimpan, memanggil nilai-nilai register, pemetaan memori, memperbaiki tabel proses dan senarai dan sebagainya. Mungkin proses switch ini atau konteks switch membutuhkan waktu 5 msec disamping waktu pemroses yang dibutuhkan untuk menjalankan proses tertentu.

Dengan permasalahan tersebut tentunya harus ditetapkan kwanta waktu yang optimal berdasarkan kebutuhan sistem dari hasil percobaan atau data historis. Besar kwanta waktu beragam bergantung beban sistem. Apabila nilai quantum terlalu singkat akan menyebabkan terlalu banyak switch antar proses dan efisiensi CPU akan buruk, sebaliknya bila nilai quantum terlalu lama akan menyebabkan respon CPU akan lambat sehingga proses yang singkat akan menunggu lama. Sebuah quantum sebesar 100 msec merupakan nilai yang dapat diterima.

Penilaian penjadwalan ini berdasarkan kriteria optimasi :

· Adil: Adil bila dipandang dari persamaan pelayanan oleh pemroses.

· Efisiensi :Cenderung efisien pada sistem interaktif.

· Waktu tanggap: Memuaskan untuk sistem interaktif, tidak memadai untuk sistem waktu nyata.

· Turn around time: Cukup baik.

· Throughtput: Cukup baik.

Penjadwalan ini :

a. Baik untuk sistem interactive-time sharing dimana kebanyakan waktu dipergunakan menunggu kejadian eksternal. Contoh : text editor, kebanyakan waktu program adalah untuk menunggu keyboard, sehingga dapat dijalankan proses-proses lain.

b. Tidak cocok untuk sistem waktu nyata apalagi hard-real-time applications.

B. Priority Schedulling (PS)

Adalah tiap proses diberi prioritas dan proses yang berprioritas tertinggi mendapat jatah waktu lebih dulu (running). Berasumsi bahwa masing-masing proses memiliki prioritas tertentu, sehingga akan dilaksanakan berdasar prioritas yang dimilikinya. Ilustrasi yang dapat memperjelas prioritas tersebut adalah dalam komputer militer, dimana proses dari jendral berprioritas 100, proses dari kolonel 90, mayor berprioritas 80, kapten berprioritas 70, letnan berprioritas 60 dan seterusnya. Dalam UNIX perintah untuk mengubah prioritas menggunakan perintah nice.

Pemberian prioritas diberikan secara :

a. Statis (static priorities): Berarti prioritas tidak berubah.

Keunggulan :

Mudah diimplementasikan.

Mempunyai overhead relatif kecil.

Kelemahan :

Tidak tanggap terhadap perubahan lingkungan yang mungkin menghendaki

penyesuaian prioritas.

b. Dinamis (dynamic priorities)

Merupakan mekanisme untuk menanggapi perubahan lingkungan system beroperasi. Prioritas awal yang diberikan ke proses mungkin hanya berumur pendek setelah disesuaikan ke nilai yang lebih tepat sesuai lingkungan.

Kelemahan :

· Implementasi mekanisme prioritas dinamis lebih kompleks dan mempunyai overhead lebih besar. Overhead in diimbangi dengan peningkatan daya tanggap sistem.

Contoh penjadwalan berprioritas :

Proses-proses yang sangat banyak operasi masukan/keluaran menghabiskan kebanyakan waktu menunggu selesainya operasinya masukan/keluaran. Prosesproses ini diberi priorita sangat tinggi sehingga begitu proses memerlukan pemroses segera diberikan, proses akan segera memulai permintaan masukan/keluaran berikutnya sehingga menyebabkan proses blocked menunggu selesainya operasi masukan/keluaran. Dengan demikian pemroses dapat dipergunakan proses-proses lain. Proses-proses I/O berjalan paralel bersama proses-proses lain yang benar-benar memerlukan pemroses, sementara prosesproses I/O itu menunggu selesainya operasi DMA.

Proses-proses yang sangat banyak operasi I/O-nya, kalau harus menunggu lama untuk memakai pemroses (karena prioritas rendah) hanya akan membebani memori, karena harus disimpan tanpa perlu proses-proses itu dimemori karena tidak selesai-selesai menunggu operasi masukan dan menunggu jatah pemroses. Dalam algoritma berprioritas dinamis dituntun oleh keputusan untuk memenuhi kebijaksanaan tertentu yang menjadi tujuan. Layanan yang bagus adalah menset prioritas dengan nilai 1/f, dimana f adalah ration kwanta terakhir yang digunakan proses.

Contoh :

· Proses yang menggunakan 2 msec kwanta 100 ms, maka prioritasnya50.

· Proses yang berjalan selama 50 ms sebelum blocked berprioritas 2.

· Proses yang menggunakan seluruh kwanta berprioritas 1.

Kebijaksanaan yang diterapkan adalah jaminan proses-proses mendapat layanan adil dari pemroses dalam arti jumlah waktu pemroses yang sama. Keunggulannya penjadwalan berpriorita adalah memenuhi kebijaksanaan yang ingin mencapai maksimasi suatu kriteria diterapkan. Algoritma ini dapat dikombinasikan, yaitu dengan mengelompokkan proses-proses menjadi kelaskelas prioritas. Penjadwalan berprioritas diterapkan antar kelas-kelas proses itu.

Algoritma penjadwal akan menjalankan : proses runnable untuk prioritas 4 lebih dulu secara round robin, apabila kelas 4 semua sudah diproses, selanjutnya akan menjalankan proses runnable untuk prioritas 3 secara round robin, apabila kelas 3 semua sudah diproses (habis), selanjutnya akan menjalankan proses runnable untuk prioritas 2 secara round robin, dan seterusnya, seperti dalam gambar berikut :

Gambar 4.4 : Skedul algoritma denga empat klas prioritas

C. Multiple Feedback Queues (MFQ)

Merupakan :

Penjadwalan berprioritas dinamis

Penjadwalan ini untuk mencegah (mengurangi) banyaknya swapping dengan proses-proses yang sangat banyak menggunakan pemroses (karena menyelesaikan tugasnya memakan waktu lama) diberi jatah waktu (jumlah kwanta) lebih banyak dalam satu waktu. Penjadwalan ini juga menghendaki kelas-kelas prioritas bagi proses-proses yang ada. Kelas tertinggi berjalan selama satu kwanta, kelas berikutnya berjalan selama dua kwanta, kelas berikutnya berjalan empat kwanta, dan seterusnya.

Ketentuan yang berlaku adalah sebagai berikut

Jalankan proses pada kelas tertinggi.

Jika proses menggunakan seluruh kwanta yang dialokasikan, maka diturunkan kelas prioritasnya.

Proses yang masuk untuk pertama kali ke sistem langsung diberi kelas tertinggi. Mekanisme ini mencegah proses yang perlu berjalan lama swapping berkali-kali dan mencegah proses-proses interaktif yang singkat harus menunggu lama.

D. Shortest Remaining First (SRF)

Merupakan :

Penjadwalan berprioritas.dinamis.

Adalah preemptive untuk timesharing

Melengkapi SJF

Pada SRF, proses dengan sisa waktu jalan diestimasi terendah dijalankan, termasuk proses-proses yang baru tiba.

Pada SJF, begitu proses dieksekusi, proses dijalankan sampai selesai.

Pada SRF, proses yang sedang berjalan (running) dapat diambil alih proses baru dengan sisa waktu jalan yang diestimasi lebih rendah.

Kelemahan :

Mempunyai overhead lebih besar dibanding SJF. SRF perlu penyimpanan waktu layanan yang telah dihabiskan job dan kadang-kadang harus menangani peralihan.

Tibanya proses-proses kecil akan segera dijalankan.

Job-job lebih lama berarti dengan lama dan variasi waktu tunggu lebih lama dibanding pada SJF. SRF perlu menyimpan waktu layanan yang telah dihabiskan , menambah overhead. Secara teoritis, SRF memberi waktu tunggu minimum tetapi karena overhead peralihan, maka pada situasi tertentu SFJ bisa memberi kinerja lebih baik disbanding SRF.

E. Guaranteed Scheduloing (GS)

Penjadwalan ini memberikan janji yang realistis (memberi daya pemroses yang sama) untuk membuat dan menyesuaikan performance adalah jika ada N pemakai, sehingga setiap proses (pemakai) akan mendapatkan 1/N dari daya pemroses CPU. Untuk mewujudkannya, sistem harus selalu menyimpan informasi tentang jumlah waktu CPU untuk semua proses sejak login dan juga berapa lama pemakai sedang login. Kemudian jumlah waktu CPU, yaitu waktu mulai login dibagi dengan n, sehingga lebih mudah menghitung rasio waktu CPU.

Karena jumlah waktu pemroses tiap pemakai dapat diketahui, maka dapat dihitung rasio antara waktu pemroses yang sesungguhnya harus diperoleh, yaitu 1/N waktu pemroses seluruhnya dan waktu pemroses yang telah diperuntukkan proses itu. Rasio 0,5 berarti sebuah proses hanya punya 0,5 dari apa yang waktu CPU miliki dan rasio 2,0 berarti sebuah proses hanya punya 2,0 dari apa yang waktu CPU miliki. Algoritma akan menjalankan proses dengan rasio paling rendah hingga naik ketingkat lebih tinggi diatas pesaing terdekatnya. Ide sederhana ini dapat diimplementasikan ke sistem real-time dan memiliki penjadwalan berprioritas dinamis.

Algoritma Nonpreemptive

A. First In First Out (FIFO)

Merupakan : · Penjadwalan tidak berprioritas.

FIFO adalah penjadwalan paling sederhana, yaitu :

· Proses-proses diberi jatah waktu pemroses berdasarkan waktu kedatangan.

· Pada saat proses mendapat jatah waktu pemroses, proses dijalankan sampai selesai.

Penilian penjadwalan ini berdasarkan kriteria optimasi :

· Adil : Adil dalam arti resmi (proses yang datang duluan akan dilayani lebih dulu), tapi dinyatakan tidak adil karena job-job yang perlu waktu lama membuat job-job pendek menunggu. Job-job yang tidak penting dapat membuat job-job penting menunggu lama.

· Efisiensi : Sangat efisien.

· Waktu tanggap : Sangat jelek, tidak cocok untuk sistem interaktif apalagi untuk sistem waktu nyata.

· Turn around time : Jelek.

· Throughtput : Jelek.

FIFO jarang digunakan secara mandiri, tetapi dikombinasikan dengan skema lain, misalnya : Keputusan berdasarkan prioritas proses. Untuk proses-pross berprioritas sama diputuskan berdasarkan FIFO.

Penjadwalan ini :

a. Baik untuk sistem batch yang sangat jarang berinteraksi dengan pemakai. Contoh : aplikasi analisis numerik, maupun pembuatan tabel.

b. Sangat tidak baik (tidak berguna) untuk sistem interaktif, karena tidak member waktu tanggap yang baik.

c. Tidak dapat digunakan untuk sistem waktu nyata (real-time applications).

B. Shortest Job First (SJF)

Penjadwalan ini mengasumsikan waktu jalan proses sampai selesai diketahui sebelumnya. Mekanismenya adalah menjadwalkan proses dengan waktu jalan terpendek lebih dulu sampai selesai, sehingga memberikan efisiensi yang tinggi dan turn around time rendah dan penjadwalannya tak berprioritas.

Contoh :

Terdapat empat proses (job) yaitu A,B,C,D dengan waktu jalannya masing-masing adalah 8,4,4 dan 4 menit. Apabila proses-proses tersebut dijalankan, maka turn around time untuk A adalah 8 menit, untuk B adalah 12, untuk C adalah 16 dan untuk D adalah 20. Untuk menghitung rata-rata turn around time seluruh proses adalah dengan menggunakan rumus : ( 4a + 3b + 2c + 1d ) / 4

Dengan menggunakan rumus, maka dapat dihitung turn around time-nya sebagai berikut (belum memperhatikan shortest job first, lihat gambar a) :

= ( 4a + 3b + 2c + 1d ) / 4

= ( 4x8 + 3x4 + 2x4 + 1x4 ) / 4

= ( 32 + 12 + 8 + 4 ) / 4

= 56 / 4

= 14 menit

Apabila keempat proses tersebut menggunakan penjadwalan shortest job fisrt, maka turn around time untuk B adalah 4, untuk C adalah 8, untuk D adalah 12 dan untuk A adalah 20, sehingga rata-rata turn around timenya adalah sebagai berikut :

= ( 4a + 3b + 2c + 1d ) / 4

= ( 4x4 + 3x4 + 2x4 + 1x8 ) / 4

= ( 16 + 12 + 8 + 8 ) / 4

= 44 / 4

= 11 menit

Tidak memperhatikan SJF Memperhatikan SJF

Posisi : a b c d a b c d

Priority : 4 3 2 1 4 3 2 1

Job : A B C D B C D A

+-----------------+ +-----------------+

: 8 : 4 : 4 : 4 : : 4 : 4 : 4 : 8 :

+-----------------+ +-----------------+

(a) (b)

Jelas bahwa a memberikan nilai kontribusi yang besar, kemudian b, c dan d. Karena SJF selalu memperhatikan rata-rata waktu respon terkecil, maka sangat baik untuk proses interaktif. Umumnya proses interaktif memiliki pola, yaitu menunggu perintah, menjalankan perintah, menunggu perintah dan menjalankan perintah, begitu seterusnya.

Masalah yang muncul adalah :

· Tidak mengetahui ukuran job saat job masuk. Untuk mengetahui ukuran job adalah dengan membuat estimasi berdasarkan kelakukan sebelumnya.

· Proses yang tidak datang bersamaan, sehingga penetapannya harus dinamis. Penjadwalan ini jarang digunakan, karena merupakan kajian teoritis untuk pembandingan turn around time.

C. Highest Ratio Next (HRN)

Merupakan :

Penjadwalan berprioritas dinamis.

Penjadwalan untuk mengoreksi kelemahan SJF.

Adalah strategi penjadwalan dengan prioritas proses tidak hanya merupakan fungsi waktu layanan tetapi juga jumlah waktu tunggu proses. Begitu proses mendapat jatah pemroses, proses berjalan sampai selesai. Prioritas dinamis HRN dihitung berdasarkan rumus :

Prioritas = (waktu tunggu + waktu layanan ) / waktu layanan

Karena waktu layanan muncul sebagai pembagi, maka job lebih pendek berprioritas lebih baik, karena waktu tunggu sebagai pembilang maka proses yang telah menunggu lebih lama juga mempunyai kesempatan lebih bagus. Disebut HRN, karena waktu tunggu ditambah waktu layanan adalah waktu tanggap, yang berarti waktu tanggap tertinggi yang harus dilayani.

Variasi yang diterapkan pada sistem waktu nyata (real time)

Karena sistem waktu nyata sering mempunyai deadline absolut, maka penjadwalan dapat berdasarkan deadline. Proses yang dijalankan adalah yang mempunyai deadline terdekat. Proses yang lebih dalam bahaya kehilangan deadline dijalankan lebih dahulu. Proses yang harus berakhir 10 detik lagi mendapat prioritas di atas proses yang harus berakhir 10 menit lagi. Penjadwalan in disebut Earliest Deadline First (EDF).

Schedulling mechanism VS schedulling policy

Ada perbedaan antara schedulling mechanism dengan schedulling policy. Skedul algoritma adalah dengan pemakaian nilai-nilai dalam parameter, dimana nilai-nilai parameter tersebut dapat diisi (set/change) oleh sebuah proses. Kernel menggunakan algoritma schedulling priority dengan menyediakan sebuah system call dimana sebuah proses dapat diset dan diubah prioritasnya.

Metode ini dapat membantu proses induk (parent process) sehingga dapat mengontrol skedul anak prosesnya (child process). Disini mekanismenya adalah dalam kernel dan policy adalah penetapan nilai (set) oleh proses pemakai

DEADLOCK

l Suatu kondisi dimana proses tidak berjalan lagi atau pun tidak ada komunikasi lagi antar proses.

l Deadlock disebabkan karena proses yang satu menunggu sumber daya yang sedang dipegang oleh proses lain yang sedang menunggu sumber daya yang dipegang oleh proses tersebut.

l Contoh deadlock

Deadlock pada jembatan

Deadlock dipersimpangan jalan

4 kondisi yang menyebabkan deadlock

Mutual Exlusif :Sebuah resource hanya dapat digunakan oleh sebuah proses pada suatu waktu tertentu. (resource yang non-shareable.)

Hold and Wait terdapat proses yang sedang menunggu dan memegang resource.

Non-preemption: Resource tidak dapat digunakan sebelum proses yang menggunakan telah selesai menggunakan dan kemudian melepaskannya.

Circular wait: Proses-proses berada dalam lingkaran. Terjadi saling menunggu resource yang sedang digunakan oleh proses berikutnya dalam lingkaran tersebut.

Cara menanggulangi deadlock

1. Mengabaikan masalah deadlock

2. Mendeteksi dan memperbaiki

3. Deadlock avoidance sistem

4. Deadlock prevention sistem

CONCURRENCY & RECOVERY

Concurrency : banyak transaksi yang dijalankan secara bersamaan.

Hampir semua DBMS adalah multiuser, sehingga berpeluang terjadinya inkonsistensi basis data. Maka perlu adanya pengendalian persaingan eksekusi transaksi (concurrency control).

Alasan mengapa transaksi yang konkuren banyak dipilih dibandingkan transaksi secara serial:

a. Idle time (waktu menganggur) kecil.

Aktivitas transaksi terbagi 2, yaitu:

· Aktivitas I / O, seperti pengaksesan disk, penulisan ke monitor.

· Aktivitas CPU, seperti proses perhitungan, pembandingan.

Operasi I / O dan CPU bisa dikerjakan secara paralel, dan bisa terjadi dari transaksi yang berbeda. Jika keparalelan ini bisa dioptimalkan, maka akan meningkatkan performansinya, atau dengan kata lain waktu pakai perangkat CPU dan I/O lebih berdaya guna, karena idle time-nya kecil.

b. Response time (waktu tanggap) lebih baik.

Transaksi pada suatu sistem ada banyak/beragam. Ada yang singkat dan ringan, dan ada pula yang berat. Semua transaksi itu berbeda waktu prosesnya. Jika transaksi-transaksi itu dikerjakan secara serial maka dapat terjadi situasi dimana transaksi yang ringan dan butuh waktu singkat harus menunggu selesainya transaksi yang berat dan panjang, sehingga response time-nya menjadi rendah dan tidak dapat diprediksi.

Masalah umum yang terjadi pada sistem yang konkuren:

1. MASALAH KEHILANGAN MODIFIKASI

Transaksi A	Waktu	Transaksi B
=	|	=
Baca R	t1	=
=	|	=
=	t2	Baca R
=	|	=
Modifikasi R	t3	=
=	|	=
=	t4	Modifikasi R
=	|	=

· Transaksi A membaca R pada t1, transaksi B membaca R pada t2.

· Transaksi A memodifikasi R pada t3.

· Transaksi B memodifikasi record yang sama pada t4.

· Modifikasi dari transaksi A akan hilang karena transaksi B akan memodifikasi R tanpa memperhatikan modifikasi dari transaksi A pada t3.

2. MASALAH MODIFIKASI SEMENTARA

Masalah ini timbul jika transaksi membaca suatu record yang sudah dimodifikasi oleh transaksi lain tetapi belum terselesaikan (uncommited), terdapat kemungkinan kalau transaksi tersebut dibatalkan (rollback)

Transaksi A	Waktu	Transaksi B
=	|	=
=	t1	Modifikasi R
=	|	=
Baca R	t2	=
=	|	=
=	t3	rollback
=	|	=

· Transaksi B memodifikasi record R pada t1

· Transaksi A membaca R pada t2.

· Pada saat t3 transaksi B dibatalkan.

· Maka transaksi A akan membaca record yang salah.

Transaksi A	Waktu	Transaksi B
=	|	=
=	t1	Modifikasi R
=	|	=
Modifikasi R	t2	=
=	|	=
=	t3	rollback
=	|	=

· Pada waktu t2 transaksi A memodifikasi R

· Karena transaksi B dibatalkan pada waktu t3, maka transaksi A memodifikasi record yang salah.

3. MASALAH ANALISA YANG TIDAK KONSISTEN

Nilai 1 = 40 Nilai 2 = 50 Nilai 3 = 30

Transaksi A	Waktu	Transaksi B
=	|	=
Baca nilai 1 (40) Juml = 40	t1	= =
=	|	=
Baca nilai 2 (50) Juml = 90	t2	=
=	|	=
=	t3	Baca nilai 3 (30)
=	|	=
=	t4	Modifikasi nilai 3 30 " 20
=	|	=
	t5	Baca nilai 1 (40)
	|	=
	t6	Modifikasi nilai 1 40 " 50
	|	=
	t7	Commit
	|
Baca nilai 3 (20) Juml = 110 (bukan 120)	t8
=	|

· Transaksi A menjumlah nilai 1, nilai 2 dan nilai 3.

· Transaksi B " nilai 1 + 10 ; nilai 3 - 10

· Pada waktu t8, transaksi A membaca nilai yang salah karena nilai 3 sudah dimodifikasi menjadi 20 (transaksi B sudah melakukan commit sebelum transaksi A membaca nilai 3).

Note:

· Commit adalah operasi yang menyatakan bahwa suatu transaksi sudah terselesaikan / sukses (successful end-of-transaction).

· Rollback adalah operasi yang menyatakan bahwa suatu transaksi dibatalkan (unsuccessfull end-of-transaction).

Dengan adanya masalah di atas, maka dibutuhkan suatu concurrency control.

Mekanisme Concurrency Control:

1. LOCKING adalah salah satu mekanisasi pengontrolan konkuren.

Konsep dasarnya adalah: ketika suatu transaksi memerlukan jaminan kalau record yang diinginkan tidak akan berubah secara mendadak, maka diperlukan kunci untuk record tersebut. Fungsinya kunci (lock) adalah dengan menjaga record tersebut agar tidak dimodifikasi oleh transaksi lain.

Cara kerja dari kunci:

1. Pertama kita asumsikan terdapat 2 macam kunci:

· Kunci X : kunci yang eksklusif.

· Kunci S : kunci yang digunakan bersama-sama.

2. Jika transaksi A menggunakan kunci X pada record R, maka permintaan dari transaksi B untuk suatu kunci pada R ditunda, dan B harus menunggu sampai A melepaskan kunci tersebut.

3. Jika transaksi A menggunakan kunci S pada record R, maka:

· Bila transaksi B ingin menggunakan kunci X, maka B harus menunggu sampai A melepaskan kunci tersebut.

· Bila transaksi B ingin menggunakan kunci S, maka B dapat menggunakan kunci S bersama A.

Tabel Kunci:

	X	S	-	X = kunci X
X	N	N	Y	S = kunci S
S	N	Y	Y	N = No
-	Y	Y	Y	Y = Yes

4. - Bila suatu transaksi hanya melakukan pembacaan saja, secara otomatis ia memerlukan kunci S " baca (S)

- Bila transaksi tersebut ingin memodifikasi record maka secara otomatis ia memerlukan kunci S " memodifikasi (X)

- Bila transaksi tersebut sudah menggunakan kunci S, setelah itu ia akan memodifikasi record, maka kunci S akan dinaikan ke level kunci X.

5. Kunci X dan kunci S akan dilepaskan pada saat synchpoint (synchronization point). Synchpoint menyatakan akhir dari suatu transaksi dimana basis data berada pada state yang konsisten. Bila synchpoint ditetapkan maka:

· Semua modifikasi program menjalankan operasi commit atau rollback.

· Semua kunci dari record dilepaskan.

MASALAH KEHILANGAN MODIFIKASI

Transaksi A	Waktu	Transaksi B
=	|	=
Baca R (kunci S)	t1	=
=	|	=
=	t2	Baca R (kunci S)
=	|	=
Modifikasi R (kunci S) tunggu	t3	=
=	|	=
=	t4	Modifikasi R (kunci X) tunggu
=	|	=
	|	=
tunggu	|	tunggu

· Pada waktu t3, transaksi A memerlukan kunci X, maka transaksi A harus menunggu sampai B melepaskan kunci S.

· Transaksi B juga harus menunggu pada t4.

· Maka tidak akan ada yang kehilangan modifikasi, tetapi terdapat keadaan baru yaitu deadlock.

MASALAH MODIFIKASI SEMENTARA

Transaksi A	Waktu	Transaksi B
=	|	=
=	t1 |	Modifikasi R (kunci X)
=	|	=
Baca R Kunci (S) tunggu	t2 | |	=
=	|	=
=	t3 |	Synchpoint (kunci X dilepas)
tunggu	|	=
Baca R kembali (kunci S)	T4	=
	|	=

Transaksi A	Waktu	Transaksi B
=	|	=
=	t1 |	Modifikasi R (kunci X)
=	|	=
Modifikasi R (kunci X) tunggu	t2 |	=
=	|	=
= tunggu	t3 |	Synchpoint (kunci X dilepas)
Modifikasi R (kunci X)	| |	= =

· Transaksi A pada t2 tidak dapat dijalankan langsung, tetapi harus menunggu sampai B melepas kunci X.

· Bila B sudah mencapai synchpoint, maka kunci X dilepaskan dan A dapat meneruskan prosesnya.

· Maka transaksi A tidak akan terjadi kesalahan dalam membaca, karena sudah mencapai synchpoint.

MASALAH ANALISA YANG TIDAK KONSISTEN

Nilai 1 = 40 Nilai 2 = 50 Nilai 3 = 30

Transaksi A	Waktu	Transaksi B
=	|	=
Baca nilai 1 (40) (kunci S) Juml = 40	t1 | |	= =
=	|	=
Baca nilai 2 (50) (kunci S) Juml = 90	t2 | |	= = =
=	|	=
=	t3 |	Baca nilai 3 (30) (kunci S)
=	|	=
=	t4 | |	Modifikasi nilai 3 (kunci X) 30 " 20
=	|	=
	t5 |	Baca nilai 1 (40) (kunci S)
	|	=
	t6 | |	Modifikasi nilai 1 (kunci X) tunggu
	|	=
Baca nilai 3 (20) (kunci S) tunggu	t7 | |	= = tunggu

· Transaksi B pada t6 tidak diijinkan, karena memerlukan kunci X maka B harus menunggu sampai A melepaskan kunci S kepada nilai 1.

· Pada t7 transaksi A juga tidak dapat langsung dilaksanakan, karena B menggunakan kunci X pada nilai 3. Maka A harus menunggu B melepaskan kunci X pada nilai 3.

· Transaksi A akan membaca nilai yang benar, tapi timbul masalah baru yaitu deadlock.

Dengan menggunakan locking, maka tidak ada transaksi yang akan kehilangan modifikasi. Tapi, terdapat keadaan / masalah baru yaitu Deadlock, yaitu suatu kondisi dimana ke-2 transaksi dalam keadaan menunggu, sehingga keduanya tidak akan pernah selesai dieksekusi.

Jika pelepasan kunci terlalu cepat dilakukan, maka bisa terjadi inkonsistensi informasi. Tapi bila dilepas di akhir transaksi, bisa terjadi deadlock. Hal ini merupakan kondisi dilematis pada sebuah sistem konkuren yang memanfaatkan mekanisme locking.

2. TIME STAMPING

Salah satu alternatif concurrency control yang dapat menghilangkan deadlock adalah time stamping. Secara umum, timestamping (TS) adalah penanda waktu saat transaksi terjadi. Hal ini untuk mengurutkan eksekusi transaksi agar sama dengan eksekusi serial.

Time stamp dapat berupa:

1. waktu sistem saat transaksi dimulai, atau
2. penghitung logik (logical counter) yang terus bertambah nilainya tiap kali terjadi transaksi baru.

Jika timestamp transaksi a lebih kecil daripada timestamp transaksi b , atau TS(Ta) < TS(Tb), maka transaksi a (Ta) selalu dilaksanakan sebelum transaksi b (Tb).

Contoh:

Misal rekaman pada basis data memuat TS 168, yang mengidentifikasikan transaksi dengn TS 168 adalah transaksi yang terkemudian yang sukses mengupdate rekaman yang bersangkutan. Maka jika ada transaksi dengan TS 170 mencoba mengupdate rekaman yang sama, maka update ini akan diijinkan, karena TS yang dimiliki lebih kemudian dari TS pada rekaman. Saat transaksi ini dilakukan, TS pada rekaman akan diatur menjadi 170. Sekaran, jika transaksi yang akan mengupdate rekaman tersebut memiliki TS 165, maka update ditolak karena TS-nya < TS di rekaman.

Selain transaksi, item data juga memiliki nilai time stamp. Untuk setiap item data Q, ada 2 nilai time stamp, yaitu:

a. Read time stamp atau R-timestamp(Q), yang menunjukkan nilai TS terbesar dari setiap transaksi yang berhasil menjalankan operasi read(Q).

b. Write time stamp atau W-timestamp(Q), yang menunjukkan nilai TS terbesar dari setiap transaksi yang berhasil menjalankan operasi write(Q).

Timestamp ini akan selalu diperbarui ketika ada perintah baru read(Q) atau write(Q) yang dijalankan.

Time-stamping Ordering Protocol

Protokol ini menjamin bahwa tiap operasi read dan write yang memiliki konflik dieksekusi sesuai urutan TS.

1. Untuk transaksi Ta yang menjalankan operasi read(Q)

a. Jika TS(Ta) < W-TS(Q) maka transaksi Ta perlu membaca kembali nilai Q yang telah ditulis dan transaksi Ta akan dibatalkan (rollback).

b. Jika TS(Ta) ≥ W-TS(Q) maka operasi read dieksekusi, dan R-TS(Q) diisi dengan nilai terbesar diantara TS(Ta) dan R-TS(Q).

2. Untuk transaksi Ta yang menjalankan operasi write(Q):

a. jika TS(Ta) < R-TS(Q) maka nilai Q yang baru dihasilkan Ta tidak akan dimanfaatkan lagi, dan sistem berasumsi bahwa nilai tersebut tidak pernah dihasilkan. Karena itu operasi write ditolak, dan transaksi Ta di rollback.

b. jika TS(Ta) < W-TS(Q) maka itu berarti transaksi Ta sedang berusaha melakukan penulisan nilai Q yang kadaluarsa. Maka operasi wrwite ini akan ditolak dan transaksi Ta akan di rollback.

c. Di luar kondisi a dan b di atas, operasi write dieksekusi dan W-TS(Q) diberi nilai baru yang sama dengan TS(Ta).

Terhadap transaksi Ta yang di rollback, akan diberikan sebuah timestamp yang baru dan diulang kembali.

Properti timestamp:

1. Uniqueness : masing-masing timestamp suatu transaksi adalah unik.

2. Monotonicity : 2 timestamp yang dihasilkan transaksi yang sama meningkat secara monoton.

Cara pemberian nilai timestamp:

1. Global (systemwide) monotonically increasing number

2. Local (site) monotonically increasing number.