DEADLOCK & STARVATION

Deskripsi Deadlock & Starvation Proses pada sistem multiprogramming dikatakan deadlock jika proses itu menunggu suatu kejadian tertentu yang tak akan pernah terjadi. Deadlock terjadi ketika proses-proses mengakses secara eksklusif sumber daya Proses dikatakan sebagai mengalami starvation bila proses-proses itu menunggu alokasi sumber daya sampai tak terhingga, sementara starvation disebabkan karena bias pada kebijaksanaan atau strategi alokasi sumber daya

Model Deadlock Urutan kejadian pengoperasian peralatan masukan / keluaran adalah: Meminta (request) : Meminta pelayanan peralatan masukan / keluaran Memakai (use) : Memakai peralatan masukan/ keluaran Melepaskan (release): Melepaskan pemakaian peralatan masukan / keluaran

Model Deadlock Didalam suatu proses dan pengalokasian sumber daya logikanya agar tidak terjadi deadlock adalah P0 R0 Sebuah proses meminta sumber daya R1 Sumber daya diberikan agar proses berjalan P1

Model Deadlock Kondisi di atas akan dapat menjadi deadlock apabila terjadi kondisi saling menunggu. Seperti pada gambar berikut: P0 Pada saat proses 0 menggenggam sumber daya 0 dan menunggu sumber daya 1, pada saat itu pula sumber daya 1 sedang digenggam oleh proses 1 yang sedang menunggu sumber daya 0 yang sedang digenggam proses 0. R0 R1 P1

Syarat-syarat perlu bagi terjadinya Deadlock Mutual exclusion (Mutual Exclution Condition) Tiap sumber daya saat itu diberikan pada tepat satu proses Kondisi genggam dan tunggu (Hold and Wait Condition) Proses-proses yang sedang menggenggam sumber daya, menunggu sumber daya - sumber daya baru Kondisi non-pre-emption (Non-Pre-Emption Condition) Sumber daya sumber daya yang sebelumnya diberikan tidak dapat diambil paksa dari proses itu. Sumber daya – sumber daya harus secara eksplisit dilepaskan dari proses yang menggenggamnya Kondisi Menunggu secara sirkuler (Circular Wait Condition) Harus terdapat rantai sirkuler dari dua proses atau lebih, masing-masing menunggu sumber daya yang digenggam oleh anggota berikutnya pada rantai itu

Metode-metode mengatasi deadlock Metode pencegahan terjadinya deadlock (Deadlock Prevention) Metode penghindaran terjadnya deadlock (Deadlock Avoidance) Metode deteksi dan pemulihan dari deadlock (Deadlock Detection and Recovery)

Metode pencegahan terjadinya deadlock Untuk mengatasi deadlock cara inilah yang paling aman, yaitu dengan sebelum adanya dan terjadinya deadlock kita telah melakukan upaya agar deadlock tidak terjadi.

Metode pencegahan terjadinya deadlock Meniadakan mutual exclusion Dilakukan dengan cara spooling peralatan-peralatan yang harus didedikasikan untuk suatu proses Masalah pada teknik ini : Tidak setiap sumber daya eksklusif dapat di spooling Kompetisi terhadap ruang disk untuk spooling dapat menuntun ke deadlock Meniadakan kondisi hold and wait Teknik ini berbasis pada semua atau tidak sama sekali Sukar mengetahui lebih dulu semua sumber daya yang diperlukan Sangat tidak efisien Meniadakan kondisi non-pre-emption Jika proses sedang dieksekusi maka proses yang lain jangan dieksekusi secara bersamaan Akan membuat proses-proses menghasilkan hasil tak benar Meniadakan kondisi menunggu sirkuler Kondisi ini dapat dilakukan dengan beberapa cara : Proses hanya dibolehkan menggenggam satu sumber daya pada satu saat Penomoran global semua sumber daya

Metode penghindaran terjadinya deadlock Apabila telah ada tanda-tanda akan terjadinya deadlock kita dapat mengatasinya dengan cara menghindar dari terjadinya deadlock semaksimal mungkin

Metode penghindaran terjadinya deadlock Dalam metode ini memiliki dua pernyataan yang harus dimengerti, yaitu : State selamat (Safe State) Metode penghindaran yang diberikan pernyataan ini dikarenakan terdapat cara memenuhi semua permintaan yang ditunda tanpa menghasilkan deadlock dengan menjalankan proses-proses secara hati-hati mengikuti suatu urutan tertentu State tak selamat (Unsafe State) Metode penghindaran yang diberikan pernyataan ini dikarenakan tidak terdapat cara untuk memenuhi semua permintaan yang saat ini ditunda dengan menjalankan proses-proses dengan suatu urutan. State dapat berubah menjadi state tak selamat bila alokasi sumber daya tak terkendali. Tetapi state tak selamat bukan berarti deadlock, hanya menyatakan bahwa state tersebut berkemungkinan menuju deadlock.

Metode penghindaran terjadinya deadlock Diberi contoh kasus yang sama untuk masing-masing state: Contoh state selamat 1 Proses Jumlah sumber daya digenggam Maksimum sumber daya dibutuhkan A 2 10 B 1 3 C 7 Tersedia 4 Terjadi kasus seperti diatas, dan akan diselesaikan dengan cara:

Metode penghindaran terjadinya deadlock Contoh state selamat 2 4 Proses Jumlah sumber daya digenggam Maksimum sumber daya dibutuhkan A 2 10 B 1 3 C 7 Tersedia 0 Proses Jumlah sumber daya digenggam Maksimum sumber daya dibutuhkan A 2 10 B 3 C - Tersedia 5 3 5 Proses Jumlah sumber daya digenggam Maksimum sumber daya dibutuhkan A 2 10 B 1 3 C - Tersedia 7 Proses Jumlah sumber daya digenggam Maksimum sumber daya dibutuhkan A 2 10 B - C Tersedia 8

Metode penghindaran terjadinya deadlock Contoh state selamat 6 7 Proses Jumlah sumber daya digenggam Maksimum sumber daya dibutuhkan A 10 B - C Tersedia 0 Proses Jumlah sumber daya digenggam Maksimum sumber daya dibutuhkan A - B C Tersedia 1 0 Dari pengalokasian sumber daya di atas dapat kita simpulkan bahwa suatu kasus dapat kita katakan state selamat apabila pengalokasian sumber daya dilakukan secara berurutan dengan menyelesaikan lebih dulu proses mana yang dapat segera diselesaikan dengan sumber daya yang digenggam dan sumber daya yang tersedia, kemudian setelah selesai lanjut ke proses selanjutnya dengan cara yang sama dan begitu seterusnya sampai semua proses dapat diselesaikan dengan baik.

Metode penghindaran terjadinya deadlock Contoh state tak selamat 4 Proses Jumlah sumber daya digenggam Maksimum sumber daya dibutuhkan A 2 10 B 1 3 C 7 Tersedia 4 Terjadi kasus seperti diatas, dan akan diselesaikan dengan cara:

Metode penghindaran terjadinya deadlock Contoh state tak selamat 2 Proses Jumlah sumber daya digenggam Maksimum sumber daya dibutuhkan A 4 10 B 2 3 C 7 Tersedia 1 3 Proses Jumlah sumber daya digenggam Maksimum sumber daya dibutuhkan A 4 10 B 3 C 7 Tersedia 0

Metode penghindaran terjadinya deadlock Contoh state tak selamat 4 Proses Jumlah sumber daya digenggam Maksimum sumber daya dibutuhkan A 4 10 B - C 3 7 Tersedia 3 Dari pengalokasian sumber daya di atas dapat kita simpulkan bahwa suatu kasus dapat kita katakan state tak selamat apabila pengalokasian sumber daya dilakukan secara random atau acak dan tidak dapat menyelesaikan salah satu proses yang dijalankan atau lebih karena kekurangan sumber daya.

Metode penghindaran terjadinya deadlock Algoritma Banker oleh Dijkstra Dalam metode algoritma banker ini sistem operasi dapat memberikan akses sumber daya atau menolak masing-masing permintaan, tetapi jika ditolak, proses masih menggenggam sumber daya yang telah dialokasikan untuknya dan menunggu waktu berhingga sampai permintaan dapat diberikan. Sistem hanya memberikan permintaan yang menghasilkan state selamat. Permintaan proses yang akan menghasilkan state tak selamat secara berulang ditolak sampai permintaan dapat dipenuhi. Intinya pada algoritma banker ini sistem selalu memelihara agar dalam kondisi state selamat

Metode penghindaran terjadinya deadlock Algoritma Banker oleh Dijkstra Adapun kelemahan algoritma banker : Proses-proses jarang mengetahui di awal proses jumlah maksimum sumber daya yang akan diperlukan Jumlah proses tidak tetap, secara dinamis beragam begitu pemakai-pemakai baru login dan logout Sumber daya yang dihitung sebagai tersedia dapat saja tiba-tiba dicopot sehingga sebenarnya menjadi tidak tersedia Proses-proses haruslah independen, yaitu urutan proses-proses dieksekusi tidak dibatasi oleh kebutuhan sinkronisasi antar proses Algoritma menghendaki memberikan semua permintaan selama waktu yang berhingga Algoritma menghendaki client-client mengembalikan sumber daya setelah suatu waktu yang berhingga

Metode deteksi dan pemulihan deadlock Langkah-langkah metode deteksi dan pemulihan deadlock : Deteksi adanya deadlock Pemulihan dari deadlock

Metode deteksi dan pemulihan deadlock Deteksi adanya deadlock Deteksi deadlock adalah teknik untuk menentukan apakah deadlock terjadi serta mengidentifikasi proses-proses dan sumber daya-sumber daya yang terlibat deadlock. Periode yang dilakukan dengan cara memonitor permintaan dan pelepasan sumber daya dengan menggunakan algoritma deteksi deadlock

Metode deteksi dan pemulihan deadlock 2. Pemulihan dari deadlock Begitu sistem terdapat deadlock, deadlock harus diputuskan dengan menghilangkan satu syarat atau lebih. Teknik pemulihan yang biasa digunakan adalah menghilangkan (dengan suspend atau kill) proses-proses dari sistem dan pengklaiman kembali (reclaim) sumber daya yang dipegang proses-proses itu.

Metode deteksi dan pemulihan deadlock 2. Pemulihan dari deadlock Pemulihan dari deadlock dirumitkan oleh faktor-faktor berikut : Belum tentu dapat menentukan adanya deadlock secepatnya Kebanyakan sistem mempunyai fasilitas-fasilitas buruk untuk men-suspend proses, menghilangkan dari sistem dan me-resume proses di lain waktu. Pada siste waktu nyata yang harus berfungsi terus-menerus, proses-proses tidak dapat di-suspend dan di-resume Bahkan jika terdapat kemampuan suspend dan resume yang efektif. Kemampuan ini melibatkan sejumlah overhead berarti dan memerlukan perhatian operator yang berkemampuan tinggi. Operator semacam ini tidak selalu tersedia. Pemulihan memerlukan sejumlah kerja yang berarti

Metode deteksi dan pemulihan deadlock 2. Pemulihan dari deadlock Pendekatan-pendekaan penyelesaian pemulihan deadlock : Abaikan (singkirkan) semua proses yang terlibat deadlock Back-up semua proses yang terlibat deadlock ke suatu checkpoint yang didefinisikan sebelumnya dan jalankan kembali semua proses itu Secara berurutan abaikan (singkirkan) proses-proses sampai deadlock tidak ada lagi Secara berurutan preempt sumber daya-sumber daya sampai tidak ada deadlock lagi

Metode-metode penanggulangan deadlock Prinsip Kebijaksanaan alokasi sumber daya Skema-skema Keunggulan utama Kelemahan utama Pencegahan Konsevatif, menurunkan efisiensi sumber daya Meminta semua sumber daya sekaligus Bekerja bagus untuk proses-proses yang melakukan satu barisan aktifitas tunggal Tidak diperlukan preemption Tidak efisien Memerlukan waktu tunda inisiasi proses Preemption Cocok ketika diterapkan ke sumber daya yang state-nya dapat disimpan dan dikembalikan dengan mudah Preempt akan terjadi lebih sring daripada yang diperlukan Dapat menjadi restart yang siklus Pengurutan sumber daya Layak dipaksakan lewat pemeriksaan saat kompilasi Tidak perlu komputasi saat berjalan karena masalah diselesaikan sewaktu perancangan sistem Preempt tanpa banyak penggunaan Tak mengijinkan permintaan sumber daya yang meningkat Deteksi Lebih bebas, sumber daya yang diminta diberikan bila mungkin Dijalankan secara periodik Tak pernah terdapat waktu tunda inisiasi proses Memberi fasilitas penanganan on-line Kehilangan preempt yang inheren Penghindaran Memilih jalan tengah antara deteksi dan pencegahan Memanipulasi untuk menemukan pada setidaknya satu jalur selamat Kebutuhan-kebutuhan sumber daya masa datang harus diketahui Proses-proses dapat diblok untuk periode yang lama Garis besar metode-metode penanggulangan deadlock Deadlock & Starvation

Strategi penanggulangan deadlock terpadu Strategi penanggulangan deadlock terpadu yang disarankan oleh Silberschatz, yaitu : Kelompokkan sumber daya-sumber daya menjadi sejumlah kelas sumber daya Gunakan strategi pengurutan linear seperti yang didefinisikan pada pencegahan menunggu sirkular. Strategi ini digunakan untuk mencegah deadlock di antara kelas-kelas sumber daya berbeda Dalam satu kelas sumber daya, gunakan algoritma yang paling cocok untuk kelas-kelas sumber daya itu

Masalah Kongkurensi Masalah kongkurensi adalah masalah tentang proses-proses yang berkompetisi (bersaing) mendapatkan akses eksklusif atas sejumlah sumber daya yang terbatas

Masalah Kongkurensi Dinning Philosophers Problem Masalah ini pertama kali diberikan oleh Djikstra pada 1965, masalahnya sebagai berikut: Lima filosof duduk di sekeliling meja, tiap filosof mempunyai sepiring spaghetti. Spaghetti begitu ruwet dan licin sehingga untuk makan memerlukan dua garpu sekaligus. Hidup filosof hanya berisi dua periode bergantian, yaitu: makan dan berfikir. (ini hanya abstraksi untuk mempermudah karena aktivitas-aktivitas lain tidak relevan). Ketika filosof lapar, filosof mencoba memperoleh garpu kanan dan kiri sekaligus dengan urutan manapun. Jika sukses memperoleh dua garpu sekaligus, filosof makan. Kemudian telah selesai makan, filosof meletakkan kembali garpunya dan melanjutkan berfikir. Pertanyaan pokok: Dapatkah ditulis program yang harus dikerjakan tiap filosof dan tak pernah secara permanen mengendalikannya.

Masalah Kongkurensi Write-Readers Problem Masalah pembaca dan penulis adalah memodelkan pengaksesan ke basis data. Masalahnya sebagai berikut: Misalkan terdapat basis data besar, seperti sistem reversi penerbangan dengan proses-proses berkompetisi untuk membaca dan menulis. Aturannya terhadap persaingan yang mengijinkan banyak proses membaca basis data pada saat yang sama. Tapi jika terdapat satu proses menulis (yaitu:mengubah) basis data, tak ada proses lain yang boleh mengakses basis data baik untuk membaca ataupun menulis. Pertanyaan pokok: Bagaimana program untuk penulis dan pembaca?

Masalah Kongkurensi Sleeping Barber Problem Masalah pemangkas yang mengantuk sebagai berikut: Salon pangkas rambut mempunyai satu pemangkas rambut atau kursi pemangkasan, dan kursi untuk pelanggan-pelanggan menunggu, jika ada. Jika tidak ada pelanggan, pemangkas duduk di kursi pemangkasan dan tidur. Ketika pelanggan datang, dia membangunkan pemangkas. Jika pelanggan-pelanggan berikutnya datang, sementara pemangkas sedang memotong rambut pelanggan lain, pelanggan-pelanggan itu duduk di kursi tunggu (jika masih terdapat kursi tunggu yang kosong) atau meninggalkan salon (jika semua kursi tunggu telah penuh). Pertanyaan pokok: Bagaimana menulis program pemangkas(barber) dan pelanggan (customer) tanpa masuk ke kondisi pacu (race condition).