Fathiah, S.T.,M.Eng Universitas Ubudiyah Indonesia fathiah@uui.ac.id Konsep proses Fathiah, S.T.,M.Eng Universitas Ubudiyah Indonesia fathiah@uui.ac.id 2017

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

Proses (cont.) Proses adalah sebuah program yang dieksekusi yang mencakup program counter, register, dan variabel di dalamnya. 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.

Proses (cont.) Sistem operasi UNIX mempunyai system call fork yang berfungsi untuk membuat proses baru Proses yang memanggil system call fork ini akan dibagi jadi dua, proses induk dan proses turunan yang identik.

Terminasi Proses Suatu proses diterminasi ketika proses tersebut telah selesai mengeksekusi perintah terakhir serta meminta sistem operasi untuk menghapus perintah tersebut dengan menggunakan system call exit. Proses dapat mengembalikan data keluaran kepada proses induk-nya melalui system call wait

GAMBAR KEADAAN PROSES New, proses sedang dibuat Running, proses bisa dieksekusi, karena cpu tidak sedang mengerjakan proses lain Waiting, proses sedang menunggu beberapa event yang sedang terjadi (menunggu penyelesaian i/o) Ready, proses menunggu jatah waktu dari prosesor Terminated, proses selesai eksekusi

GAMBAR PCB Masing-masing proses direpresentasikan oleh SO menggunakan PCB : Status proses, New, Ready, Running, Waiting, Terminated Program Counter, menunjukkan alamat berikutnya yang akan dieksekusi oleh proses tersebut CPU Register, register bervariasi tipe dan jumlahnya tergantung arsitektur yang bersangkutan. Informasi Manajemen Memori Informasi pencatatan Informasi penjadwalan CPU, prioritas dari suatu proses Informasi I/O, daftar I/O yang digunakan PCB berfungsi sebagai tempat penyimpanan

Status Proses (cont.) RDY (Ready), RUN (Running), W (Wait).

Gambar Process Control Block Setiap proses digambarkan dalam sistem operasi oleh sebuah process control block (PCB) – juga disebut sebuah control block. Gambar Process Control Block

PROCESS CONTROL BLOCK (cont.) PCB berisikan banyak bagian dari informasi yang berhubungan dengan sebuah proses yang spesifik, termasuk hal-hal di bawah ini: Status Proses Program counter CPU Register Informasi Manajemen Memori Informasi pencatatan

PROCESS CONTROL BLOCK (cont.) Gambar Status Proses

KONSEP THREAD Thread merupakan unit dasar dari penggunaan CPU, yang terdiri dari Thread_ID, program counter,register set, dan stack. Sebuah thread berbagi code section, data section, dan sumber daya sistem operasi dengan Thread lain yang dimiliki oleh proses yang sama Thread juga sering disebut lightweight process.

KONSEP THREAD (cont.) Keuntungan Thread Responsif Berbagai sumber daya Gambar Thread Keuntungan Thread Responsif Berbagai sumber daya Ekonomis Utilisasi arsitektur multiprosessor

THREAD KERNEL Thread kernel didukung langsung oleh sistem operasi. Pembuatan, penjadwalan, dan manajemen thread dilakukan oleh kernel pada kernel space. Thread diatur oleh kernel, karena itu jika sebuah thread menjalankan blocking system call maka kernel dapat menjadwalkan thread lain di aplikasi untuk melakukan eksekusi. 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.

MODEL MULTITHREADING Many To One One To One

MODEL MULTITHREADING (cont.) Many To Many

FORK DAN EXEC SYSTEM CALL Jika fork dipanggil oleh salah satu thread dalam proses: 1. Semua thread diduplikasi. 2. Hanya thread yang memanggil fork. Jika Thread memanggil exec system call maka program yang dispesifikasi di parameter exec akan mengganti keseluruhan proses termasuk thread dan LWP.

THREAD CANCELLATION Thread cancellation adalah pemberhentian thread sebelum tugasnya selesai. 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.

THREAD KERNEL LINUX 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. Linux menyediakan 2 system call yaitu fork dan clone

THREAD KERNEL LINUX fork memiliki fungsi untuk menduplikasi proses dimana proses anak yang dihasilkan bersifat independent. clone memiliki sifat yang mirip dengan fork yaitu sama-sama membuat duplikat dari proses induk.

PENJADWALAN Penjadwalan adalah suatu pekerjaan yang dilakukan untuk mengalokasikan CPU time untuk tasks yang berbeda-beda dalam sistem operasi. Untuk linux ada aspek lain yang penting dalam penjadwalan: seperti menjalankan dengan berbagai kernel tasks. Linux mempunyai dua algoritma penjadwalan yaitu algoritma time-sharing untuk penjadwalan preemptive yang adil diantara sekian banyak proses. algoritma yang kedua didesain untuk tugas real-time dimana proritas mutlak lebih utama daripada keadilan mendapatkan suatu pelayanan.

PENJADUALAN PROSES Konsep Dasar Penjadwalan CPU menggunakan Multiprogramming. Multipragramming slalu terjadi berjalannya beberapa proses dalam suatu waktu. Konsepnya adalah suatu proses akan menggunakan CPU sampai proses tersebut dalam status wait (misalnya meminta I/O) atau selesai. Pada saat wait, maka CPU akan menganggur, untuk mengatasi hal ini, maka CPU dialihkan ke proses lain pada saat suatu proses sedang dalam keadaan wait, demikan seterusnya

PENJADWALAN (cont.) 3 Konsep Penjadwalan Decision Mode Priority Function Arbitration Rule Algoritma Penjadwalan : First In First Out Last In First Out Shortest Job Next Shortest Remaining Time Round Robin Multilevel Feedback

PENJADUALAN ANTRIAN Ketika proses memasuki sistem, mereka diletakkan dalam antrian job. Antrian ini terdiri dari seluruh proses dalam sistem. Proses yang hidup pada memori utama dan siap menunggu/ wait untuk mengeksekusi disimpan pada sebuah daftar bernama ready queue Antrian ini biasanya disimpan sebagai daftar penghubung. Sebuah header ready queue berisikan penunjuk kepada PCB-PCB awal dan akhir. Setiap PCB memiliki pointer field yang menunjukkan proses selanjutnya dalam ready queue.

KEJADIAN YANG DAPAT TERJADI Proses tersebut dapat mengeluarkan sebuah permintaan I/O, lalu di tempatkan dalam sebuah antrian I/O. Proses tersebut dapat membuat subproses yang baru dan menunggu terminasinya sendiri. Proses tersebut dapat digantikan secara paksa dari CPU, sebagai hasil dari suatu interupsi, dan diletakkan kembali dalam ready queue.

OPERASI-OPERASI PADA PROSES Proses dalam sistem dapat dieksekusi secara bersama-sama, proses tersebut harus dibuat dan dihapus secara dinamis. Maka, sistem operasi harus menyediakan suatu mekanisme umtuk pembuatan proses dan terminasi proses.

PEMBUATAN PROSES Suatu proses dapat membuat beberapa proses baru, melalui sistem pemanggilan pembuatan proses, selama jalur eksekusi. Pembuatan proses dinamakan induk proses, sebagaimana proses baru di sebut anak dari proses tersbut. Tiap proses baru tersebut dapat membuat proses lainnya, membentuk suatu pohon proses Ketika suatu proses membuat proses baru, dua kemungkinan ada dalam term eksekusi: Induk terus menerus untuk mengeksekusi secara bersama-sama dengan anaknya. Induk menunggu sampai sebagian dari anaknya telah diakhiri/terminasi. Juga ada dua kemungkinan dalam term dari address space pada proses baru: Anak proses adalah duplikat dari induk proses. Anak proses memiliki program yang terisikan didalamnya.

TERMINASI PROSES Sebuah proses berakhir ketika proses tersebut selesai mengeksekusi pernyataan akhirnya dan meminta sistem operasi untuk menghapusnya dengan menggunakan sistem pemanggilan exit. Pada titik itu, Seluruh sumber-sumber dari proses-termasuk memori fisik dan virtual, membuka berkas, dan penyimpanan I/O di tempatkan kembali oleh sistem operasi. Ada situasi tambahan tertentu ketika terminasi terjadi. Sebuah proses dapat menyebabkan terminasi dari proses lain melalui sistem pemanggilan yang tepat (contoh abort). Catat bahwa induk perlu tahu identitas dari anaknya. Maka, ketika satu proses membuat proses baru, identitas dari proses yang baru diberikan kepada induknya. Induk dapat menterminasi/ mengakhiri satu dari anaknya untuk beberapa alasan, seperti: Anak telah melampaui kegunaannya atas sebagaian sumber yang telah diperuntukkan untuknya. Pekerjaan yang ditugaskan kepada anak telah keluar, dan sistem operasi tidak memeperbolehkan sebuah anak untuk meneruskan jika induknya berakhir.

HUBUNGAN ANTAR PROSES Proses dibedakan menjadi : Proses independen adalah apabila proses tersebut tidak dapat terpengaruh atau dipengaruhi oleh proses lain yang sedang dijalankan pada sistem. Berarti, semua proses yang tidak membagi data apa pun (baik sementara/ tetap) dengan proses lain proses kooperatif adalah proses yang dapat dipengaruhi atau pun terpengaruhi oleh proses lain yang sedang dijalankan dalam sistem.

ALASAN TERJADI PROSES KOORPERATIF Pembagian informasi: apabila beberapa pengguna dapat tertarik pada bagian informasi yang sama (sebagai contoh, sebuah berkas bersama), kita harus menyediakan sebuah lingkungan yang mengizinkan akses secara terus menerus ke tipe dari sumber-sumber tersebut. Kecepatan penghitungan/ komputasi: jika kita menginginkan sebuah tugas khusus untuk menjalankan lebih cepat, kita harus membagi hal tersebut ke dalam subtask, setiap bagian dari subtask akan dijalankan secara parallel dengan yang lainnya. Peningkatan kecepatan dapat dilakukan hanya jika komputer tersebut memiliki elemen-elemen pemrosesan ganda (seperti CPU atau jalur I/O). Modularitas: kita mungkin ingin untuk membangun sebuah sistem pada sebuah model modular-modular, membagi fungsi sistem menjadi beberapa proses atau threads. Kenyamanan: bahkan seorang pengguna individu mungkin memiliki banyak tugas untuk dikerjakan secara bersamaan pada satu waktu. Sebagai contoh, seorang pengguna dapat mengedit, memcetak, dan meng-compile secara paralel

KOMUNIKASI PROSES Komunikasi langsung Komunikasi tidak langsung. Komunikasi secara sikroni/ asinkron. Buffer otomatis atau eksplisit.

KOMUNIKASI LANGSUNG Setiap proses yang ingin berkomunikasi harus memiliki nama yang bersifat eksplisit baik penerimaan atau pengirim dari komunikasi tersebut. Dalam konteks ini, pengiriman dan penerimaan pesan secara primitive dapat dijabarkan sebagai: Send (P, message) - mengirim sebuah pesan ke proses P. Receive (Q, message) - menerima sebuah pesan dari proses Q. Sebuah jaringan komunikasi pada bahasan ini memiliki beberapa sifat, yaitu: Sebuah jaringan yang didirikan secara otomatis diantara setiap pasang dari proses yang ingin dikomunikasikan. Proses tersebut harus mengetahui identitas dari semua yang ingin dikomunikasikan. Sebuah jaringan adalah terdiri dari penggabungan dua proses. Diantara setiap pesan dari proses terdapat tepat sebuah jaringan.

KOMUNIKASI TIDAK LANGSUNG komunikasi tidak langsung, pesan akan dikirimkan pada dan diterima dari/ melalui mailbox (kotak surat) atau terminal-terminal Dua proses dapat saling berkomunikasi apabila kedua proses tersebut sharing mailbox. Pengirim dan penerima dapat dijabarkan sebagai: Send (A, message) - mengirim pesan ke mailbox A. Receive (A, message) - menerima pesan dari mailbox A. Dalam masalah ini, link komunikasi mempunyai sifat sebagai berikut: Sebuah link dibangun diantara sepasang proses dimana kedua proses tersebut membagi mailbox. Sebuah link mungkin dapat berasosiasi dengan lebih dari dua proses. Diantara setiap pasang proses komunikasi, mungkin terdapat link yang berbeda-beda, dimana setiap link berhubungan pada satu mailbox.

SINKRONISASI Komunikasi antara proses membutuhkan place by calls untuk mengirim dan menerima data primitive. Terdapat rancangan yang berbeda-beda dalam implementasi setiap primitive. Pengiriman pesan mungkin dapat diblok (blocking) atau tidak dapat dibloking (nonblocking) - juga dikenal dengan nama sinkron atau asinkron. Pengiriman yang diblok: Proses pengiriman di blok sampai pesan diterima oleh proses penerima (receiving process) atau oleh mailbox. Pengiriman yang tidak diblok: Proses pengiriman pesan dan mengkalkulasi operasi. Penerimaan yang diblok: Penerima mem blok samapai pesan tersedia. Penerimaan yang tidak diblok: Penerima mengembalikan pesan valid atau null.

BUFFERING Baik komunikasi itu langsung atau tak langsung, penukaran pesan oleh proses memerlukan antrian sementara. Pada dasarnya, terdapat tiga jalan dimana antrian tersebut diimplementasikan: Kapasitas nol: antrian mempunyai panjang maksimum 0, maka link tidak dapat mempunyai penungguan pesan (message waiting). Dalam kasus ini, pengirim harus memblok sampai penerima menerima pesan. Kapasitas terbatas: antrian mempunyai panjang yang telah ditentukan, paling banyak n pesan dapat dimasukkan. Jika antrian tidak penuh ketika pesan dikirimkan, pesan yang baru akan menimpa, dan pengirim pengirim dapat melanjutkan eksekusi tanpa menunggu. Link mempunyai kapasitas terbatas. Jika link penuh, pengirim harus memblok sampai terdapat ruang pada antrian. Kapasitas tak terbatas: antrian mempunyai panjang yang tak terhingga, maka, semua pesan dapat menunggu disini. Pengirim tidak akan pernah di blok.

Selesai