Deadlock

Materi Model system Karakteristik deadlock Metode penanganan deadlock Pencegahan deadlock Pengabaian deadlock Pendeteksian deadlock Perbaikan dari deadlock Kombinasi penanganan deadlock

Sumber Pembelajaran Mandiri Buku Textbook Silberschatz chapter 7 File : Diktat Deadlock.pdf Video https://www.youtube.com/watch?v=Lm-i4JW1NUY https://www.youtube.com/watch?v=SLx6w0IMJkw Slide

Permasalahan Deadlock Kondisi dimana masing-masing proses membawa resource dan saling menunggu mendapatkan resource yang dibawa proses lain Contoh Sistem mempunyai 2 tape drive P1 dan P2 masing-masing membawa satu tape drive dan masing-masing memerlukan tape drive lainnya. Contoh lain semaphore A dan B diinisialisasi 1

Contoh Jembatan Penyebrangan Jalur hanya untuk satu arah Setiap bagian jembatan dianggap sebagai resource Jika terjadi deadlock, dapat dipecahkan jika satu mobil mundur (melepas resource dan rollback) mundur (melepas resource dan rollback) Beberapa mobil harus mundur jika terjadi deadlock Kemungkinan starvation

Model Sistem Jenis Resource R1, R2, . . ., Rm CPU cycles, memory space, I/O devices Setiap jenis resource Ri mempunyai anggota Wi Setiap proses yang menggunakan resource melakukan hal di bawah ini: request use release

Karakteristik Deadlock Deadlock dapat terjadi jika terdapat 4 kondisi yang terjadi secara simultan Mutual exclusion: hanya satu proses pada satu waktu yang dapat menggunakan satu resource. Hold and wait: sebuah proses membawa sedikitnya satu resource sedang menunggu mendapatkan resource tambahan yang dibawa oleh proses-proses lain No preemption: sebuah resource dapat dibebaskan hanya oleh proses yang membawanya, setelah proses menyelesaikan task/pekerjaan Circular wait: terdapat sekumpulan {P0, P1, …, P0} dari proses yang menunggu dimana P0 menunggu resource yang dibawa oleh P1, P1 menunggu resource yang dibawa oleh P2 , …, Pn–1 menunggu resource yang dibawa oleh Pn, dan P0 menunggu resource yang dibawa oleh P0

Resource-Allocation Graph Sekumpulan vertex V dan sekumpulan edge/garid E. V dibagi menjadi dua jenis: P= {P1, P2, …, Pn}, sekumpulan semua proses dalam sistem R= {R1, R2, …, Rm}, sekumpulan semua jenis resource yang berada dalam sistem request edge – garis berarah P1 → Rj assignment edge – garis berarah Rj → P

Resource-Allocation Graph (Cont.)‏ Proses Jenis resource dengan 4 anggota Pi meminta anggota dari Rj Pi membawa satu anggota dari Rj Pi Rj Pi Rj

Contoh Resource Allocation Graph

Resource Allocation Graph dengan Deadlock

Resource Allocation Graph dengan Siklus tetapi Tidak Terjadi Deadlock

Fakta Dasar Jika graph tidak terdapat siklus → tidak terjadi deadlock. Jika graph terdapat siklus → Jika hanya satu anggota tiap jenis resource, maka terjadi deadlock. Jika terdapat beberapa anggota pada satu jenis resource, maka mungkin terjadi deadlock.

Metode Penanganan Deadlock Menjamin bahwa sistem tidak pernah memasuki deadlock state. Mengijinkan sistem memasuki deadlock state dan kemudian dilakukan perbaikan. Mengabaikan permasalahan deadlock dan menganggap deadlock tidak pernah terjadi dalam sistem; digunakan sebagian besar sistem operasi, termasuk UNIX.

Pencegahan Deadlock

Pencegahan Deadlock Deadlock Prevention Deadlock Avoidance

Deadlock Prevention Mencegah dari kemungkinan 4 karakteristik deadlock. Mencegah Mutual Exclusion Tidak tersedia resource yang dapat digunakan bersama-sama; semua proses membawa resource yang tidak dapat digunakan bersama-sama. → tidak dapat dicegah Mencegah Hold and Wait – harus menjamin bahwa ketika sebuah proses meminta resource, proses tersebut tidak sedang membawa resource Sebelum eksekusi proses perlu meminta dan dialokasikan semua resource, atau memperbolehkan proses meminta resource hanya jika proses tidak membawa resource Utilitas resource menjadi rendah; kemungkinan starvation

Deadlock Prevention (lanj.) Mencegah No Preemption Jika sebuah proses membawa beberapa resource dan meminta resource lain yang tidak dapat segera dipenuhi , maka semua resource yang sedang dibawa proses tersebut harus dibebaskan Resource yang dapat ditunda (preempt resource) ditambahkan ke daftar resource untuk proses yang menunggu Proses akan di-restart ketika proses hanya mendapatkan kembali resource lama setelah meminta resource baru. Mencegah Circular Wait Memberlakukan pemesanan terlebih dahulu untuk total jenis resource yang dibutuhkan dan setiap proses meminta resource sesuai urutan nomor.

Deadlock Avoidance Sistem harus mempunyai tambahan ketersediaan informasi sebelumnya Model yang sangat sederhana dan sangat berguna. Setiap proses perlu mendeklarasikan jumlah maksimal setiap jenis resource yang dibutuhkan. Algoritma deadlock-avoidance secara dinamis menguji state dari resource-allocation untuk menjamin tidak pernah terjadi kondisi circular-wait. State dari resource-allocation ditentukan dengan jumlah resource yang tersedia dan yang dialokasikan dan jumlah maksimal kebutuhan dari proses.

Safe State (state aman) Jika sebuah proses meminta resource yang tersedia, sistem harus memutuskan apakah alokasi tersebut menyebabkan sistem masih dalam kondisi safe state. Sistem dalam safe state jika semua proses dalam kondisi aman. Sekumpulan proses <P1, P2, …, Pn> dikatakan aman jika untuk setiap Pi, resource yang diminta Pi masih dapat dipenuhi dengan resource yang tersedia dan resource yang dibawa oleh semuaPj, dimana j<i. Jika resource yang diperlukan Pi tidak segera tersedia, maka Pi dapat menunggu sampai semua P selesai Jika Pj selesai, Pi dapat memperoleh resource yang diperlukan, mengeksekusinya, menghasilkan nilai dari resource yang dialokasikan dan terminasi. Jika Pi diterminasi, Pi+1 dapat memperoleh resource yang diperlukan dan seterusnya.

Contoh Safe State Terdapat 12 magnetic disk Penggunaan magnetic disk untuk 3 process P0, P1, P2 pada saat waktu t0 adalah Jika urutan eksekusinya <P1, P0, P2> maka dalam kondisi safe state Resource available = 3 P1 menyelesaikan eksekusi, maka sisa 5 P0 menyelesaikan eksekusi, maka sisa 10 P2 menyelesaikan eksekusi, maka sisa 12

Fakta Dasar Jika sistem dalam state aman → tidak terjadi deadlock. Jika sistem dalam state tidak aman → kemungkinan terjadi deadlock. Pengabaian → menjamin sistem tidak pernah masuk ke state tidak aman.

Safe, Unsafe , Deadlock State

Algoritma Resource-Allocation Graph Claim edge Pi → Rj mengindikasikan bahwa proses Pj kemungkinan meminta resource Rj; direpresentasikan dengan garis putus-putus dengan garis putus-putus. Claim edge berubah menjadi request edge jika proses meminta resource. Jika suatu resource dibebaskan oleh proses, assignment edge berubah menjadi claim edge. Resource harus ditentukan sebelumnya dalam sistem

Resource-Allocation Graph untuk Pengabaian Deadlock

Unsafe State pada Resource-Allocation Graph

Algoritma Banker Untuk banyak anggota resource dalam satu jenis resource (Multiple instances). Setiap proses harus ditentukan sebelumnya penggunaan maksimum. Jika sebuah proses meminta resource maka proses harus menunggu. Jika sebuah proses mendapatkan semua resource maka harus dikembalikan dalam suatu batasan waktu.

Struktur Data untuk Algoritma Banker Misalnya n = jumlah proses, dan m = jumlah jenis resource. Available: vektor panjang m berisi jumlah anggota tiap jenis resource Jika available[j] = K, terdapat K anggota dari jenis resource Rj tersedia. Max: matriks n x m berisi jumlah max request yg diminta tiap process Jika Max [i,j] = k, maka proses Pi mungkin meminta paling banyak k anggota dari jenis resource Rj Allocation: matriks n x m berisi jumlah alokasi resource tiap process Jika Allocation[i,j] = k maka Pi sedang dialokasikan k anggota dari Rj. Need: matriks n x m berisi jumlah kebutuhan resource tiap process Jika Need[i,j] = k, maka Pi mungkin memerlukan kanggota dari Rj untuk menyelesaikan task/pekerjaan. Need[i,j] = Max[i,j] –Allocation[i,j]. .

Contoh 5 proses P0 sampai dengan P4 3 jenis resource A(10 anggota), B(5 anggota) dan C(7 anggota). Snapshot pada waktu T :

Algoritma Safety 1. Misalnya Work dan Finish adalah vektor dengan panjang masing-masing m dan n. Inisialisasi: Work = Available Finish[i]=false untuk semua i =1,2,3,...,n 2. Cari i sebagai yang memenuhi kriteria berikut, kemudian lanjut ke step 3 (a) Finish[i] = false (b) Needi ≤ Work Jika tidak ada i yang memenuhi, ke langkah 4. 3.Work= Work + Allocationi Finish[i] =true kembali ke langkah 2. 4. Jika Finish[i] == true untuk semua i, maka sistem dalam safe state.

Algoritma Resource-Request untuk Proses Pi Requesti= vektor jumlah yang diminta proses Pi. Contoh : Request1=(3,0,1) maka P1 meminta R1,R2,R3 sebanyak 3,0,1 Jika Requesti ≤ Needi ke langkah 2. Selain itu, terjadi kondisi error, karena proses meminta resource melebihi maksimum. Jika Requesti ≤ Available, ke langkah 3. Lainnya, Pi harus menunggu, karena resource tidak tersedia. Melakukan alokasi resource yang diminta ke Pi dengan memodifikasi state sebagai berikut: Available= Available -Requesti; Allocationi = Allocationi + Requesti; Needi =Needi – Requesti; Jika safe → resource dialokasikan ke Pi. Jika unsafe → Pi harus menunggu dan state resourceallocation yang lama harus disimpan

Contoh Algoritma Banker 5 proses P0 sampai dengan P4 3 jenis resource A(10 anggota), B(5 anggota) dan C(7 anggota). Snapshot pada waktu T :

Contoh Algoritma Banker (lanj.) Isi dari matrik Need didefinisikan Max – Allocation Sistem dalam safe state jika urutannya <P1, P3, P4, P2, P0> karena memenuhi kriteria algoritma safety.

Contoh: P1 Meminta (1,0,2) Cek apakah Request ≤ Available (apakah, (1,0,2) ≤ (3,3,2) → true), maka Eksekusi algoritma safety menunjukkan bahwa < P1, P3, P4 , P0 , P2 > memenuhi kriteria safety. Apakah permintaan (3,3,0) oleh P4 dapat dipenuhi? Apakah permintaan (0,2,0) oleh P0 dapat dipenuhi?

Pendeteksian Deadlock

Pendeteksian Deadlock Mengijinkan sistem memasuki deadlock state Algoritma deteksi Skema perbaikan

Satu Anggota untuk Setiap Jenis Resource Menggunakan graf wait-for Node (titik) adalah proses-proses. Pi → Pj jika Pi menunggu Pj Secara periodik menjalankan algoritma yang mencari siklus pada graf. JIka terjadi siklus pada graf, maka mungkin terjadi deadlock

Resource-Allocation Graph dan Wait-for Graph

Beberapa Anggota untuk Setiap Jenis Resource Available : vektor panjang mmengindikasikan jumlah resource yang tersedia untuk setiap jenis resource. Allocation: matriks nxm mendefinisikan jumlah resource dari setiap jenis resource yang sedang dialokasikan untuk setiap proses. Request:matriks nxm mengindikasikan permintaan saat ini dari setiap proses. Jika Request[ij]=k,maka saat ini dari setiap proses. Jika Request [ij] k, maka prosesPi sedang meminta anggotaklebih banyak untuk jenis resource Rj

Algoritma Deteksi Misalnya Work dan Finish adalah vektor panjang m dan n, diinisialisasi : Work= Available For i = 1,2, …,n, jika Allocationi ≠ 0, maka Finish[i] = false; lainnya, Finish[i] = true. Temukan indeksi yang memenuhi 2 hal di bawah ini: Finish[i] == false Requesti ≤ Work Jika tidak ada i yang memenuhi, ke langkah 4. Work= Work+Allocationi Finish[i] = true ke langkah 2. Jika Finish[i] == false, untuk beberapa i, 1 ≤ i ≤ n, maka sistem dalam deadlock state. Sehingga, jikaFinish[i] == false, maka Pi deadlock. Algoritma memerlukan operasi sebanyak O(mxn) untuk mendeteksi apakah sistem dalam deadlock state.

Contoh Algoritma Deteksi 5 proses yaitu P0 s/d P4; 3 jenis resource A (7 anggota), B (2 anggota), dan C(6 anggota). Snapshot pada waktu T0: Urutan <P0, P2, P3, P1, P4> akan menghasilkan Finish[i] =true untuk semua i.

Contoh Algoritma Deteksi (lanj.) P2 meminta tambahan anggota jenis C. State dari sistem ? Apakah resource yang dibawa proses P0 dapat di-klaim? Tapi resource menjadi tidak mencukupi untuk memenuhi permintaan proses-proses yang lain. Terjadi deadlock, terdiri dari proses P1, P2, P3, dan P4

Penggunaan Algoritma Deteksi Kapan dan berapa sering, sangat tergantung pada: Berapa sering deadlock yang sama terjadi? Berapa banyak proses yang perlu di roll back? Berapa banyak proses yang perlu di roll back? Satu untuk setiap siklus disjoint Jika algoritma deteksi dipanggil secara sewenangwenang, mungkin ada banyak siklus dalam resource graph sehingga kita tidak akan bisa membedakan mana dari banyak proses deadlock yang "menyebabkan" deadlock.

Perbaikan dari Deadlock

Perbaikan dari Deadlock: Menghentikan Proses Menghentikan semua proses yang deadlock. Menghentikan satu demi satu proses pada satu waktu Menghentikan satu demi satu proses pada satu waktu sampai siklus deadlock dieliminasi. Bagaimana urutan pemilihan proses yang dihentikan? Prioritas proses Berapa lama proses berjalan dan berapa lama lagi selesai Resource dari proses yang digunakan Resource dari proses yangharus dipenuhi Berapa proses yang perlu dihentikan Apakah proses interaktif atau batch?

Perbaikan dari Deadlock: Resource Preemption Pilih korban – cost minimal. Rollback kembali ke beberapa safe state restart proses pada state tersebut. Starvation – proses yang dipilih sebagai korban sela sama, termasuk jumlah rollback menjadi faktor cost.

Pendekatan Kombinasi untuk Penanganan Deadlock Kombinasi 3 pendekatan dasar Pencegahan (prevention) Pengabaian (avoidance) Pengabaian (avoidance) Pendeteksian (detection) Memungkinkan menggunakan pendekatan optimal untuk setiap resource dalam sistem. Melakukan partisi resource dalam kelompok pemesanan secara hierarki. Menggunakan teknik yang tepat untuk menangai deadlock dalam setiap kelompok.

Deadlock pada Trafik

Terima Kasih