tugas: Konkurensi dan Mutual Exclusion

Sistem Operasi - Konkurensi dan Mutual Exclusion


Konkurensi adalah proses-proses (lebih dari satu proses) yang terjadi pada saat bersamaan. Konkurensi merupakan landasan umum perancangan sistem operasi. Proses-proses disebut konkuren jika proses-proses berada pada saat yang sama. Pada proses-proses konkuren yang berinteraksi mempunyai beberapa masalah yang harus diselesaikan: 

• Mutual Exclusion
• Deadlock 
• Startvation

Prinsip-prinsip Konkurensi
•    Alokasi waktu pemroses untuk proses-proses
•    Pemakaian bersama dan persaingan untuk mendapatkan sumber daya
•    Komunikasi antarproses
•    Sinkronisasi aktivitas banyak proses.

Konkurensi dapat muncul pada konteks berbeda, antara lain:
1.    Banyak aplikasi (multiple application).
Multiprogramming memungkinkan banyak proses sekaligus dijalankan. Proses-proses dapat berasal dari aplikasi-aplikasi berbeda. Pada sistem multiprogramming bisa terdapat banyak aplikasi sekaligus yang dijalankan di sistem komputer.
2.    Aplikasi terstruktur.
Perluasan prinsip perancangan modular dan pemrograman terstruktur adalah suatu aplikasi dapat secara efektif diimplementasikan sebagai sekumpulan proses. Dengan sekumpulan proses, maka tiap proses menyediakan satu layanan spesifik tertentu.
3.    Struktur sistem operasi.
Keunggulan strukturisasi dapat juga diterapkan ke pemrograman sistem. Beberapa sistem operasi aktual yang dipasarkan dan yang sedang dalam riset telah diimplementasikan sebagai sekumpulan proses. Sistem operasi bermodelkan client/server menggunakan pendekatan ini.
4.    Untuk Strukturisasi Satu Proses.
Saat ini untuk peningkatan kinerja maka satu proses dapat memiliki banyak thread yang independen. Thread-thread tersebut harus dapat bekerjasama untuk mencapai tujuan proses.

Kesulitan-kesulitan yang ditimbulkan konkurensi
Masalah yang dihadapi proses-proses kongkurensi pada multiprogramming dan multiprocessing serupa, yaitu: kecepatan eksekusi proses-proses di sistem tidak dapat diprediksi. Beberapa kemungkinan yang terjadi tidak dapat diprediksi seperti:
1.    Kecepatan proses pada sistem tergantung pada beberapa hal, antara lain:
a)    Aktivitas proses-proses lain
b)    Cara sistem operasi menangani interupsi
c)    Kebijaksanaan penjadwalan yang dilakukan oleh sistem

       operasi.

2.    Beberapa kesulitan yang dapat muncul, di antaranya adalah:
a)    Pemakaian bersama sumber daya global.
Jika dua proses menggunakan variabel global yang sama, serta keduanya membaca dan menulis variabel itu maka urutan terjadinya pembacaan dan penulisan terhadap variabel itu menjadi kritis.
b)    Pengelolaan alokasi sumber daya agar optimal
Jika proses A meminta suatu kanal masukan/keluaran tertentu dan dapat terjadi kemudian proses A di suspend sebelum menggunakan kanal itu. Jika sistem operasi mengunci kanal tersebut dan orang lain tidak dapat menggunakannya, maka akan terjadi inefisiensi.
c)    Pencarian kesalahan pemrograman.
Pencarian kesalahan pada pemrograman kongkuren lebih sulit dibanding pencarian kesalahan pada program-program sekuen.

3.    Proses-proses konkuren mengharuskan beberapa hal yang harus ditangani, antara lain:
a)    Sistem operasi harus mengetahui proses-proses yang aktif
b)    Sistem operasi harus mengalokasikan dan mendealokasikan beragam sumber daya untuk tiap proses aktif. Sumber daya yang harus dikelola, antara lain:
(1)    Waktu pemroses.
(2)    Memori
(3)    Berkas-berkas
(4)    Perangkat I/O
c)    Sistem operasi harus memproteksi data dan sumber daya

       fisik masing-masing proses dari gangguan proses-proses    

       lain.
d)    Hasil-hasil proses harus independen terhadap kecepatan

        relatif proses-proses lain dimana eksekusi dilakukan.

Penaganan

• Mengetahui proses-proses yang aktif.
• Alokasi dan dealokasi beragam sumber daya untuk tiap proses aktif.
• Proteksi data dan sumber daya fisik masing-masing proses dari gangguan (intervensi) proses-proses lain. 
• Hasil-hasil proses harus independen terhadap kecepatan relatif proses-proses lain dimana eksekusi dilakukan.

Interaksi Antar Proses
Pada sistem dengan banyak proses (kongkuren), terdapat 2 katagori interaksi, yaitu:
1.    Proses-proses Saling Tidak Peduli (Independen).
Proses-proses ini tidak dimaksudkan untuk bekerja untukmencapai tujuan tertentu. Pada multiprogramming dengan proses-proses independen, dapat berupa batch atau sesi interaktif, atau campuran keduanya.
2.    Proses-proses Saling Mempedulikan Secara Tidak Langsung.
Proses-proses tidak perlu saling mempedulikan identitas proses-proses lain, tapi sama-sama mengakses objek tertentu, seperti buffer masukan/keluaran. Proses-proses itu perlu bekerja sama (cooperation) dalam memakai bersama objek tertentu.

Mutual Exclusion adalah jaminan hanya satu proses yang mengakses sumber daya pada satu interval tertentu.
Terdapat sumber daya yang tak dapat dipakai bersama pada saat bersamaan (mis. printer). Sumber daya ini disebut dengan sumber daya kritis. Bagian program yang menggunakan sumber daya kritis disebut memasuki critical region/station. Hanya satu program pada satu saat yang diijinkan masuk critical region. Programmer tidak dapat bergantung pada system operasi untuk memehami dan memaksa batasan ini karena maksud program tidak dapat diketahui. Sistem hanya menyediakan layanan (system call) untuk mencegah proses masuk critical regionyang sedang dimasuki proses lain. Programmer harus menspesifikasi bagianbagian critical region sehingga system operasi akan menjaganya dengan suatu mekanisme untuk mencegah proses lain masuk critical region yang sedang dipakai proses lain.

Contoh mutual exclusion

 Misalnya ada sebuah jaringan komputer sebuah Bank, dimana server untuk penyimpanan data terpusat. Seorang nasabah dapat melakukan penyimpanan maupun penarikan dari cabang mana saja dan kapan saja termasuk pengambilan lewat ATM. Sehingga jika ingin data tepat, jika ada salah satu nasabah melakukan transaksi, record nasabah bersangkutan harus dikunci supaya record tersebut tidak dapat akses oleh orang lain. Setelah transaksi selesai, record tempat data nasabah disimpan, record baru dibuka kembali. Ini adalah salah satu contoh penjaminan bahwa satu sumber daya hanya bisa dipakai oleh satu proses.