TUGAS SISTEM OPERASI ( Pertemuan 5 )

PRINSIP Concurrency dan MUTUAL EXCLUSION
Problem 5.1 (PRINSIP Concurrency)

Sepintas, mungkin tampak bahwa interleaving dan tumpang tindih merupakan modus fundamental berbeda dari eksekusi dan masalah yang berbeda sekarang. Bahkan, baik teknik dapat dilihat sebagai contoh pengolahan bersamaan, dan keduanya hadir sama masalah. Dalam kasus sebuah uniprocessor, masalah berasal dari dasar karakteristik sistem multiprogramming: Kecepatan relatif pelaksanaan proses yang tidak dapat diprediksi. Tergantung pada proses kegiatan lain, cara menangani OS menyela, dan kebijakan penjadwalan dari OS. Itu kesulitan berikut muncul:
1. Berbagi sumber daya global penuh bahaya. Misalnya, jika dua proses baik menggunakan variabel global yang sama dan keduanya melakukan membaca dan menulis pada variabel itu, maka urutan yang membaca dan menulis berbagai dieksekusi adalah kritis. Satu contoh masalah ini ditunjukkan dalam ayat berikut.
2. Hal ini menjadi sangat sulit untuk menemukan kesalahan pemrograman karena hasilnya biasanya tidak deterministik dan direproduksi
Race Condition
A race condition terjadi ketika banyak proses atau benang membaca dan menulis data item sehingga hasil akhir tergantung pada urutan pelaksanaan instruksi dalam beberapa proses. Mari kita mempertimbangkan dua contoh sederhana. Sebagai contoh pertama, anggaplah bahwa dua proses, P1 dan P2, berbagi global variabel a. Pada titik tertentu dalam pelaksanaannya, P1 update ke nilai 1, dan di beberapa titik dalam pelaksanaannya, update P2 ke nilai 2. Jadi, dua tugas dalam perlombaan ke menulis variabel a. Dalam contoh ini yang kalah “” dari perlombaan (proses yang update terakhir) menentukan nilai akhir a. Sebagai contoh kami yang kedua, mempertimbangkan dua proses, P3 dan P4, berbagi global variabel b dan c, dengan nilai awal b = 1 dan c = 2. Pada titik tertentu dalam perusahaan eksekutif-SI, P3 melaksanakan tugas b = b + c, dan pada beberapa titik dalam pelaksanaannya, P4 melaksanakan tugas c = b + c. Perhatikan bahwa dua proses update yang berbeda variabel. Namun demikian, nilai akhir dari kedua variabel tergantung pada urutan yang kedua proses menjalankan kedua tugas. Jika P3 menjalankan perusahaan menetapkanan pernyataan pertama, maka nilai final b = 3 dan c = 5. Jika P4 menjalankan perusahaan Tugas pertama pernyataan, maka nilai final dan b = 4 c = 3. Sulit bagi OS untuk mengelola alokasi sumber daya secara optimal. Misalnya, proses A dapat meminta penggunaan, dan diberikan kontrol, yang saya khusus / O saluran dan kemudian dihentikan sebelum menggunakan saluran tersebut. Ini mungkin tidak diinginkan untuk OS hanya untuk mengunci saluran tersebut dan mencegah penggunaannya oleh proses lain, memang ini dapat mengakibatkan kondisi deadlock.
Operating System Concerns
Apa desain dan isu-isu manajemen yang dibangkitkan oleh adanya konkurensi? Kita bisa daftar keprihatinan berikut:
1. OS harus dapat melacak berbagai proses. Hal ini dilakukan dengan penggunaan blok kontrol proses dan diuraikan dalam Bab 4.
2. OS harus mengalokasikan dan deallocate berbagai sumber daya untuk setiap proses aktif. Pada kali, beberapa proses menginginkan akses ke sumber daya yang sama. Sumber daya ini memasukkan
o Processor waktu: ini adalah fungsi penjadwalan, dibahas dalam Bagian Keempat.
o Memori: Sebagian besar sistem operasi menggunakan skema memori virtual. Topik kali ini adalahdibahas dalam Bagian Ketiga.
o File: Dibahas di Bab 12.
o perangkat I / O: Dibahas di Bab 11.
3. OS harus melindungi data dan sumber daya fisik setiap proses terhadap yang dimaksudkan gangguan proses lainnya. Hal ini melibatkan teknik yang berhubungan dengan memori, berkas, dan I / O device. Perawatan umum ditemukan di perlindungan Bab 14.
4. Fungsi proses, dan output yang dihasilkannya, harus independen kecepatan di mana pelaksanaannya dilakukan relatif terhadap kecepatan lain
5. konkuren proses. Ini merupakan pokok bab ini.
Untuk memahami bagaimana masalah kecepatan kemerdekaan dapat diatasi, kita perlu melihat cara-cara proses dapat berinteraksi.
Process Interaction
• Proses tidak menyadari satu sama lain: Ini adalah proses independen yang tidak dimaksudkan untuk bekerja sama. Contoh terbaik dari situasi ini adalah multiprogramming beberapa proses independen. Ini dapat menjadi batch pekerjaan atau sesi interaktif atau campuran. Meskipun proses tidak bekerja bersama-sama, OS perlu khawatir tentang persaingan untuk sumber daya. Misalnya, dua aplikasi independen mungkin baik ingin mengakses sama disk atau file atau printer. OS harus mengatur akses ini.
• Proses tidak langsung mengenali satu sama lain: Ini adalah proses yang tidak selalu menyadari satu sama lain dengan ID masing-masing proses tapi berbagi akses ke beberapa objek, seperti I / O buffer. Proses tersebut menunjukkan kerjasamadalam berbagi objek umum.
• Proses langsung mengenali satu sama lain: Ini adalah proses yang dapat berkomunikasi satu sama lain dengan ID dan proses yang dirancang untuk bekerja bersama pada beberapa kegiatan. Sekali lagi, proses seperti pameran kerjasama. Kondisi tidak akan selalu sama yang jelas seperti yang disarankan dalam Tabel 5.2. Sebaliknya, beberapa proses mungkin menunjukkan aspek dari kompetisi dan kerjasama. Namun demikian, adalah produktif untuk memeriksa masing-masing dari tiga item dalam daftar sebelumnya secara terpisah dan implikasinya untuk menentukan OS.
Competition among Processes for Resources
Proses datang bersamaan ke dalam konflik satu sama lain ketika mereka bersaing untuk penggunaan sumber daya yang sama. Dalam bentuk murni, kita dapat menggambarkan situasi sebagai berikut ini. Dua atau lebih proses perlu untuk mengakses sumber daya selama eksekusi mereka. Setiap proses menyadari adanya proses lainnya, dan setiap yang akan terpengaruh oleh eksekusi proses lain. Memang benar bahwa setiap proses harus meninggalkan negara dari setiap sumber daya yang menggunakan terpengaruh. Contoh sumber daya termasuk I / O, memori, waktu prosesor, dan jam. Tidak ada pertukaran informasi antara proses bersaing. Namun, pelaksanaan satu proses dapat mempengaruhi perilaku proses bersaing. Secara khusus, jika akses dua proses kedua ingin satu sumber daya, maka satu proses akan dialokasikan bahwa sumber daya oleh OS, dan yang lain harus menunggu. Oleh karena itu, proses yang ditolak akses akan melambat. Dalam kasus yang ekstrim, diblokir proses mungkin tidak pernah mendapatkan akses ke sumber daya dan karenanya tidak akan pernah berakhir dengan sukses. Dalam hal proses bersaing tiga masalah kontrol harus dihadapi. Pertama adalah kebutuhan untuk saling pengecualian. Misalkan dua atau lebih proses membutuhkan akses ke sumber daya nonsharable tunggal, seperti printer. Selama eksekusi, setiap proses akan mengirimkan perintah ke I / O device, menerima informasi status, mengirim data, dan / atau menerima data. Kita akan lihat seperti sumber daya sebagai sumber daya kritis, dan bagian dari program yang menggunakannya kritis Bagian dari program. Adalah penting bahwa hanya satu program pada satu waktu diizinkan pada bagian yang kritis. Kita tidak bisa hanya bergantung pada OS untuk memahami dan menegakkan pembatasan ini karena persyaratan rinci mungkin tidak jelas. Dalam hal printer, misalnya, kita menginginkan proses individu untuk memiliki kontrol terhadap sedangkan printer mencetak seluruh file. Jika tidak, baris dari proses bersaing akan akan disisipkan.
Cooperation among Processes by Sharing
Kasus kerjasama oleh berbagi mencakup proses yang berinteraksi dengan proses-proses lain tanpa secara eksplisit menyadarinya. Sebagai contoh, beberapa proses mungkin memiliki akses ke variabel bersama atau berbagi file atau database. Proses dapat menggunakan dan memperbarui data bersama tanpa referensi untuk proses yang lain tapi tahu bahwa proses lain mungkin memiliki akses ke sama data. Dengan demikian proses harus bekerja sama untuk memastikan bahwa data mereka berbagi telah dikelola secara baik. Mekanisme kontrol harus menjamin integritas berbagi data. Karena data yang diadakan pada sumber daya (perangkat, memori), masalah kontrol saling pengucilan, kebuntuan, dan kelaparan yang kembali hadir. Satunya perbedaan adalah bahwa item data dapat diakses dalam dua mode yang berbeda, membaca dan menulis, dan hanya operasi menulis harus saling eksklusif.

Cooperation among Processes by Communication
kedua kasus pertama yang telah kita bahas, setiap proses memiliki lingkungan yang terisolasi sendiri yang tidak termasuk proses lainnya. Interaksi di antara proses-proses yang tidak langsung. Dalam kedua kasus, ada berbagi. Dalam kasus persaingan, mereka berbagi sumber daya tanpa menyadari proses lainnya. Pada kasus kedua, mereka berbagi nilai-nilai, dan meskipun masing-masing proses tidak secara eksplisit menyadari proses-proses lain, sadar dari kebutuhan untuk mempertahankan integritas data. Ketika proses bekerja sama dengan komunikasi, namun berbagai proses berpartisipasi dalam upaya umum yang menghubungkan semua proses. Komunikasi menyediakan cara untuk sinkronisasi, atau koordinat, yang berbagai kegiatan. Biasanya, komunikasi dapat dicirikan sebagai terdiri dari pesan-pesan beberapa macam. Primitif untuk mengirim dan menerima pesan mungkin disediakan sebagai bagian dari bahasa pemrograman atau disediakan oleh kernel OS. Karena tidak ada yang dibagi antara proses dalam tindakan lewat pesan, saling pengecualian bukan persyaratan kontrol untuk kerjasama semacam ini. Namun, masalah kebuntuan dan kelaparan yang masih ada. Sebagai contoh tentang kunci, dua proses mungkin tersumbat, masing-masing menunggu untuk komunikasi dari lainnya. Sebagai contoh kelaparan, pertimbangkan tiga proses, P1, P2, dan P3, bahwa mantan hibit perilaku berikut. P1 berulang kali berusaha untuk berkomunikasi dengan baik P2 atau P3, dan P2 dan P3 keduanya berusaha untuk berkomunikasi dengan P1. A urutan bisa muncul di mana pertukaran informasi P1 dan P2 berulang kali, sedangkan P3 diblokir menunggu untuk komunikasi dari P1. Tidak ada jalan buntu, karena P1 tetap aktif, tapi P3 adalah kelaparan
Requirements for Mutual Exclusion
Setiap fasilitas atau kemampuan yang memberikan dukungan untuk dikecualikan harus saling memenuhi persyaratan sebagai berikut:
1. Reksa pengecualian harus dilaksanakan: Hanya satu proses pada suatu waktu yang dibolehkan masuk bagian kritis, di antara semua proses yang memiliki bagian penting untuk hal yang sama berbagi sumber daya atau objek.
2. Sebuah proses yang menghentikan di bagian tidak kritis yang harus melakukannya tanpa mempengaruhi proses lainnya.
3. Ini tidak boleh mungkin untuk proses yang membutuhkan akses ke critical section harus meletakkan tanpa batas: tidak ada jalan buntu atau kelaparan.
4. Ketika proses tidak ada bagian kritis, proses apapun yang masuk ke permintaan yang critical bagian harus diperbolehkan untuk masuk tanpa penundaan.
5. Tidak ada asumsi yang dibuat tentang kecepatan relatif proses atau jumlah prosesor.
6. Sebuah proses tetap dalam bagian penting dalam waktu yang terbatas saja.
Problem 5.2 (MUTUAL EXCLUSION: HARDWARE SUPPORT)

Dalam sistem uniprocessor, proses konkuren tidak dapat memiliki eksekusi tumpang tindih; mereka hanya dapat disisipkan. Selain itu, proses akan terus berjalan sampai memanggil layanan OS atau sampai terganggu. Oleh karena itu, untuk menjamin saling pengecualian, itu sudah cukup untuk mencegah proses dari diganggu. Kemampuan ini dapat diberikan dalam bentuk primitif didefinisikan oleh kernel OS untuk menonaktifkan dan memungkinkan interupsi. Sebuah proses kemudian dapat menegakkan saling pengecualian dengan cara berikut
(true) { while
/* disable interrupts */;
/* critical section */;
/* enable interrupts */;
/* remainder */;
}
Karena bagian kritis tidak dapat terganggu, saling pengecualian dijamin. Harga pendekatan ini, bagaimanapun, adalah tinggi. Efisiensi eksekusi bisa akan tampak rusak karena prosesor terbatas pada kemampuannya untuk interleave proses.
Special Machine Instructions
Pada tingkat perangkat keras, seperti yang disebutkan, akses ke lokasi memori mengecualikan setiap akses lain ke lokasi yang sama. Dengan ini sebagai landasan, prosesor desainer telah mengusulkan beberapa instruksi mesin yang melakukan dua tindakan atomically, 2 seperti membaca dan menulis atau membaca dan pengujian, dengan memori tunggal lokasi dengan satu instruksi mengambil siklus. Selama pelaksanaan instruksi, akses ke lokasi memori yang diblokir untuk referensi instruksi lainnya yang lokasi.
Compare & Swap Instruction
int compare_and_swap (int *word, int testval, int newval)
{ int oldval;
oldval = *word
if (oldval == testval) *word = newval;
return oldval;
}
Versi dari cek instruksi lokasi memori (* kata) terhadap nilai tes (testval). Jika nilai sekarang lokasi memori adalah testval, itu diganti dengan newval, kalau dibiarkan tidak berubah. Nilai memori tua selalu kembali; demikian, lokasi memori telah diperbarui jika nilai dikembalikan adalah sama dengan nilai tes. Oleh karena itu instruksi atom ini memiliki dua bagian: A membandingkan adalah dibuat antara nilai memori dan nilai tes, jika nilai berbeda swap terjadi. The membandingkan seluruh & swap fungsi dilakukan atomically, yaitu, tidak tunduk untuk interupsi. Versi lain dari instruksi ini mengembalikan nilai Boolean: true jika swap terjadi; palsu sebaliknya. Beberapa versi dari instruksi ini tersedia di hampir semua prosesor keluarga (x86, IA64, sparc, / 390, dll), dan sebagian besar sistem operasi menggunakan instruksi untuk mendukung konkurensi.
Exchange Instruction
void exchange (int register, int memory)
{ temp;
int
temp = memory;
memory = register;
register = temp;
}
Instruksi pertukaran isi register dengan sebuah lokasi memori. Kedua arsitektur Intel IA-32 (Pentium) dan arsitektur IA-64 (Itanium) mengandung instruksi XCHG. Menunjukkan protokol pengecualian timbal balik yang didasarkan pada penggunaan pertukaran instruksi. Sebuah baut bersama variabel diinisialisasi ke 0. Setiap proses menggunakan lokal variabel kunci yang diawali dengan 1. Proses hanya yang dapat masuk critical section adalah salah satu yang menemukan baut sama dengan 0. Ini termasuk semua proses lain dari kritis bagian dengan mengatur baut ke 1. Ketika sebuah proses meninggalkan critical section, ia ulang baut untuk 0, memungkinkan proses lain untuk mendapatkan akses ke critical section.
Properties of the Machine-Instruction Approach
Penggunaan khusus instruksi mesin untuk menegakkan pengecualian saling memiliki sejumlah keuntungan:
• Hal ini berlaku untuk sejumlah proses di kedua prosesor tunggal atau beberapa prosesor berbagi memori utama.
• Sangat sederhana dan karena itu mudah untuk memverifikasi.
• Hal ini dapat digunakan untuk mendukung beberapa bagian kritis; setiap bagian kritis dapat didefinisikan oleh variabel sendiri. Ada beberapa kelemahan serius:
• Sibuk menunggu digunakan. Jadi, sementara proses sedang menunggu akses ke bagian kritis, terus untuk mengkonsumsi waktu prosesor.
• Kelaparan adalah mungkin. Ketika sebuah proses meninggalkan critical section dan lebih dari satu proses sedang menunggu, pemilihan proses menunggu adalah sewenang-wenang. Dengan demikian, beberapa proses tanpa batas bisa mengakses.
• Deadlock adalah mungkin. Pertimbangkan skenario berikut pada prosesor-tunggal sistem. Proses P1 mengeksekusi instruksi khusus (misalnya, membandingkan & swap,pertukaran) dan memasuki critical section. P1 kemudian menyela untuk memberikan prosesor untuk P2, yang memiliki prioritas lebih tinggi. Jika P2 sekarang mencoba untuk menggunakan sumber daya yang sama dengan P1, itu tidak akan dapat mengakses karena saling eksklusi mekanisme. Oleh karena itu akan masuk ke dalam lingkaran menunggu sibuk. Namun, P1 akan pernah dikirim karena prioritas lebih rendah daripada proses lain siap, P2.

Definisi dari Proses, Thread, Mutual Exclution, Race Condition, Sinkronisasi, Deadlock, Starvation, Monitor, dan Semaphore!

KONSEP DASAR DAN DEFINISI PROSES
Secara informal; proses adalah program dalam eksekusi. Suatu proses adalah lebih dari kode program, dimana kadang kala dikenal sebagai bagian tulisan. Proses juga termasuk aktivitas yang sedang terjadi, sebagaimana digambarkan oleh nilai pada program counter dan isi dari daftar prosesor/ processor’s register. Suatu proses umumnya juga termasuk process stack, yang berisikan data temporer (seperti parameter metoda, address yang kembali, dan variabel lokal) dan sebuah data section, yang berisikanvariabel global.
Kami tekankan bahwa program itu sendiri bukanlah sebuah proses; suatu program adalah satu entitas pasif; seperti isi dari sebuah berkas yang disimpan didalam disket, sebagaimana sebuah proses dalam suatu entitas aktif, dengan sebuah program counter yang mengkhususkan pada instruksi selanjutnya untuk dijalankan dan seperangkat sumber daya/ resource yang berkenaan dengannya.
Walau dua proses dapat dihubungkan dengan program yang sama, program tersebut dianggap dua urutan eksekusi yang berbeda. Sebagai contoh, beberapa pengguna dapat menjalankan copy yang berbeda pada mail program, atau pengguna yang sama dapat meminta banyak copy dari program editor. Tiap-tiap proses ini adakah proses yang berbeda dan walau bagian tulisan-text adalah sama, data section bervariasi. Juga adalah umum untuk memiliki proses yang menghasilkan banyak proses begitu ia bekerja. Kami mendiskusikan masalah tersebut pada Bagian 2.4.
Keadaan Proses
Sebagaimana proses bekerja, maka proses tersebut merubah state (keadaan statis/ asal). Status dari sebuah proses didefinisikan dalam bagian oleh aktivitas yang ada dari proses tersebut. Tiap proses mungkin adalah satu dari keadaan berikut ini:
• New: Proses sedang dikerjakan/ dibuat.
• Running: Instruksi sedang dikerjakan.
• Waiting: Proses sedang menunggu sejumlah kejadian untuk terjadi (seperti sebuah penyelesaian I/Oatau penerimaan sebuah tanda/ signal).
• Ready: Proses sedang menunggu untuk ditugaskan pada sebuah prosesor.
• Terminated: Proses telah selsesai melaksanakan tugasnya/ mengeksekusi.
Nama-nama tersebut adalah arbitrer/ berdasar opini, istilah tersebut bervariasi disepanjang sistem operasi. Keadaan yang mereka gambarkan ditemukan pada seluruh sistem. Namun, sistem operasi tertentu juga lebih baik menggambarkan keadaan/ status proses. Adalah penting untuk menyadari bahwa hanya satu proses dapat berjalan pada prosesor mana pun pada waktu kapan pun. Namun, banyak proses yang dapat ready atau waiting.

Process Control Block
Tiap proses digambarkan dalam sistem operasi oleh sebuah process control block (PCB) – juga disebut sebuah control block. Sebuah PCB ditunjukkan dalam Gambar 2-2. PCB berisikan banyak bagian dari informasi yang berhubungan dengan sebuah proses yang spesifik, termasuk ini:
• Keadaan proses: Keadaan mungkin, new, ready, running, waiting, halted, dan juga banyak lagi.
• Program counter: Counter mengindikasikan address dari perintah selanjutnya untuk dijalankan untuk proses ini.
• CPU register: Register bervariasi dalam jumlah dan jenis, tergantung pada rancangan komputer.
• Register tersebut termasuk accumulator, index register, stack pointer, general-puposes register, ditambah code information pada kondisi apa pun. Besertaan dengan program counter, keadaan/ status informasi harus disimpan ketika gangguan terjadi, untuk memungkinkan proses tersebut berjalan/bekerja dengan benar setelahnya (lihat Gambar 2-3).
• Informasi managemen memori: Informasi ini dapat termasuk suatu informasi sebagai nilai dari dasar dan batas register, tabel page/ halaman, atau tabel segmen tergantung pada sistem memori yangdigunakan oleh sistem operasi (lihat Bab 4).
• Informasi pencatatan: Informasi ini termasuk jumlah dari CPU dan waktu riil yang digunakan, batas waktu, jumlah akun, jumlah job atau proses, dan banyak lagi.
• Informasi status I/O: Informasi termasuk daftar dari perangkat I/O yang di gunakan pada proses ini, suatu daftar open berkas dan banyak lagi.
• PCB hanya berfungsi sebagai tempat menyimpan/ gudang untuk informasi apa pun yang dapat bervariasi dari prose ke proses.

Gambar 2-2. Process Control Block.

Gambar 2-3. CPU Register.
THREADS
Model proses yang didiskusikan sejauh ini telah menunjukkan bahwa suatu proses adalah sebuah program yang menjalankan eksekusi thread tunggal. Sebagai contoh, jika sebuah proses menjalankan sebuah program Word Processor, ada sebuah thread tunggal dari instruksi-instruksi yang sedang dilaksanakan.
Kontrol thread tunggal ini hanya memungkinkan proses untuk menjalankan satu tugas pada satu waktu. Banyak sistem operasi modern telah memiliki konsep yang dikembangkan agar memungkinkan sebuah proses untuk memiliki eksekusi multithreads, agar dapat dapat secara terus menerus mengetik dalam karakter dan menjalankan pengecek ejaan didalam proses yang sama. Maka sistem operasi tersebut memungkinkan proses untuk menjalankan lebih dari satu tugas pada satu waktu. Pada Bagian 2.5 akan dibahas proses multithreaded.
Penjadualan Proses
Tujuan dari multiprogramming adalah untuk memiliki sejumlah proses yang berjalan pada sepanjang waktu, untuk memaksimalkan penggunaan CPU. Tujuan dari pembagian waktu adalah untuk mengganti CPU diantara proses-proses yang begitu sering sehingga pengguna dapat berinteraksi dengan setiap program sambil CPU bekerja. Untuk sistem uniprosesor, tidak akan ada lebih dari satu proses berjalan. Jika ada proses yang lebih dari itu, yang lainnya akan harus menunggu sampai CPU bebas dan dapat dijadualkan kembali.
RACE CONDITION
Race Condition adalah situasi di mana beberapa proses mengakses dan memanipulasi data bersama pada saat besamaan. Nilai akhir dari data bersama tersebut tergantung pada proses yang terakhir selesai. Unutk mencegah race condition, proses-proses yang berjalan besamaan haus di disinkronisasi. Dalam beberapa sistem operasi, proses-proses yang berjalan bersamaan mungkin untuk membagi beberapa penyimpanan umum, masing-masing dapat melakukan proses baca (read) dan proses tulis (write). Penyimpanan bersama (shared storage) mungkin berada di memori utama atau berupa sebuah berkas bersama, lokasi dari memori bersama tidak merubah kealamian dari komunikasi atau masalah yang muncul. Untuk mengetahui bagaimana komunikasi antar proses bekerja, mari kita simak sebuah contoh sederhana, sebuah print spooler. Ketika sebuah proses ingin mencetak sebuah berkas, proses tersebut memasukkan nama berkas ke dalam sebuah spooler direktori yang khusus. Proses yang lain, printer daemon, secara periodik memeriksa untuk mengetahui jika ada banyak berkas yang akan dicetak, dan jika ada berkas yang sudah dicetak dihilangkan nama berkasnya dari direktori.
Bayangkan bahwa spooler direktori memiliki slot dengan jumlah yang sangat besar, diberi nomor 0, 1, 2, 3, 4,… masing-masing dapat memuat sebuah nama berkas. Juga bayangkan bahwa ada dua variabel bersama, out, penunjuk berkas berikutnya untuk dicetak, dan in, menunjuk slot kosong di direktori. Dua vaiabel tersebut dapat menamgami sebuah two-word berkas untuk semua proses. Dengan segera, slot 0, 1, 2, 3 kosong (berkas telah selesai dicetak), dan slot 4, 5, 6 sedang terisi (berisi nama dari berkas yang antre untuk dicetak). Lebih atau kurang secara besamaan, proses A dan B, mereka memutuskan untuk antre untuk sebuah berkas untuk dicetak. Situasi seperti ini diperlihatkan oleh Gambar 3-1.

Gambar 3-1. Race Condition.
Dalam Murphy’s Law kasus tesebut dapat terjadi. Proses A membaca in dan menyimpan nilai “7″ di sebuah variabel lokal yang disebut next_free_slot. Sebuah clock interrupt terjadi dan CPU memutuskan bahwa proses A berjalan cukup lama, sehingga digantika oleh proses B. Proses B juga membaca in, dan juga mengambil nilai 7, sehingga menyimpan nama berkas di slot nomor 7 dan memperbaharui nilai in menjadi 8. Maka proses mati dan melakukan hal lain.
Akhirnya proses A berjalan lagi, dimulai dari tempat di mana proses tersebut mati. Hal ini terlihat dalam next_free_slot, ditemukan nilai 7 di sana, dan menulis nama berkas di slot nomor 7, menghapus nama berkas yang bau saja diletakkan oleh proses B. Kemudian proses A menghitung next_free_slot + 1, yang nilainya 8 dan memperbaharui nilai in menjadi 8. Direktori spooler sekarang secara internal konsisten, sehingga printer daemon tidak akan memberitahukan apa pun yang terjadi, tetapi poses B tidak akan mengambil output apa pun. Situasi seperti ini, dimana dua atau lebih proses melakukan proses reading atau writing beberapa shared data dan hasilnya bergantung pada ketepatan berjalan disebut race condition.
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.
DEADLOCK
Pengertian Deadlock yaitu :
- Keadaan dimana 2 atau lebih proses saling menunggu meminta resources untuk waktu yang tidak terbatas lamanya
- Analoginya seperti pada kondisi jalan raya dimana terjadi kemacetan parah
- Deadlock adalah efek samping dari sinkronisasi, dimana satu variabel digunakan oleh 2 proses

Strategi mengatasi Deadlock
- Prevention : memastikan paling sedikit satu penyebab Deadlock tidak berlaku
- Avoidance : sistem menolak request terhadap resource yang berpotensi deadlock, Algoritma Banker
- Detection and Recovery : membiarkan Deadlock terjadi, lalu mendeteksinya, kemudian melakukan recovery, Algoritma Ostrich
Penyebab Deadlock
- Mutual Exclusion : membuat file spool untuk resource yang digunakan bersama-sama
- Hold and Wait : memaksa sebuah proses untuk melepaskan resource yang dimilikinya ketika meminta resource baru
- Circular Waiting : memberikan penamaan resource berdasarkan urutan atau level
Contoh circular waiting:

- No Preemption : membolehkan adanya preemption
Detection dan Recovery
- Membiarkan deadlock terjadi lalu mendeteksinya kemudian melakukan tindakan recovery seperlunya
- Algoritma yang paling dikenal adalah algoritma Ostrich
- Tindakan recovery yang dilakukan adalah : melakukan preemption, membuat checkpoint untuk rollback lalu membunuh proses yang prioritasnya kecil
Monitor
Konsep monitor diperkenalkan pertama kali oleh Hoare (1974) dan Brinch Hansen (1975) untuk mengatasi beberapa masalah yang timbul ketika memakai semaphore. Monitor merupakan kumpulan dari prosedur, variabel, dan struktur data dalam satu modul. Monitor hanya dapat diakses dengan menjalankan fungsinya. Kita tidak dapat mengambil variabel dari monitor tanpa melalui prosedurnya. Hal ini dilakukan untuk melindungi variabel dari akses yang tidak sah dan juga mengurangi terjadinya error.
shared variable declarations
void bodyP1 (….)
{
……
}
void bodyP2 (….)
{
……
}
…..
void bodyPn (….)
{
……
}
void main{
initialization code
}
Konstruksi monitor memastikan hanya satu proses yang aktif pada suatu waktu. Sehingga sebenarnya programmer tidak membutuhkan synchronization codes yang disisipkan secara eksplisit. Akan tetapi konstruksi monitor tidak benar-benar powerfull untuk modelisasi sebuah skema synchronization, sehingga perlu ditambahkan mekanisme sinkronisasi tambahan. Mekanisme ini disediakan oleh konstruksi conditional, seperti deklarasi variabel di bawah ini:
condition x,y;

Gambar 3 Schematic view monitor
Operasi x.wait menahan proses sampai proses lain memanggil x.signal. Operasi x.signal
melanjutkan proses yang tertahan, jika tidak ada proses yang tertahan operasi ini tidak mempunyai pengaruh apa-apa. Misalkan x.signal dipanggil oleh proses P, lalu ada proses Q tertahan dan diasosiasikan dengan kondisi x. Jelasnya jika proses Q yang tertahan diijinkan untuk melanjutkan eksekusinya, pensinyalan proses P harus menunggu. Jika tidak kedua P dan Q akan aktif secara
simultan melalui monitor. Ada dua kemungkinan yang terjadi yaitu:
1. P menunggu sampai Q meninggalkan monitor atau menunggu untuk kondisi lain
2. Q menunggu sampai Pmeninggalkan monitor atau menunggu untuk kondisi lain.

Gambar 4 Monitor dengan variabel-variabel kondisi
Monitor merupakan konsep bahasa pemrograman, sehingga kompilator bertanggung jawab dalam mengkondisikan monitor sebagai mutual eksklusif. Namun, tidak semua kompilator bias menerapkannya. Sehingga meski bahasa pemrograman yang sama mungkin tidak memiliki semaphore, akan tetapi menambahkan semaphore akan lebih mudah.


Implementasi Sinkronisasi dan Mutual Exclusion di Windows dan Linux

Sinkronisasi
Koordinasi akses ke shared data, misalkan hanya satu proses yang dapat menggunakah shared var.
Contoh operasi terhadap var. “counter” harus dijamin di-eksekusi dalam satu kesatuan (atomik) :
counter := counter + 1;
counter := counter - 1;
Sinkronisasi merupakan “issue” penting dalam rancangan/implementasi OS (shared resources, data, dan multitasking).
Mutual Exclusion
Adalah jaminan hanya satu proses yang mengakses sumber daya pada suatu interval waktu tertentu. Proses proses yang lain dilarang mengerjakan hal yang sama. Bagian program yang sedang mengakses memori atau sumber daya yang dipakai bersama disebut Critical Section/Region. Mutual Exclusion merupakan jaminan untuk mengatasi kondisi pacu agar tidak boleh 2 proses atau lebih memasuki Critical Section secara bersamaan. Kesuksesan proses – proses kongkuren memerlukan pendefinisian Critical Section dan memaksakan Mutual Exclusion di antara proses-proses kongkuren yang sedang berjalan. Pemaksaan Mutual Exclusion merupakan landasan pemrosesan kongkuren.
maka uraian mengenai implementasi sinkronisasi dan mutual exclusion di windows dan linux sebagai berikut:
mengenai definisi dari apa itu sinkronisasi dan apa itu mutual exclusion telah di jelaskan pada postingan sebelumnya, jadi kali ini akan di jelaskan secara langsung perbedaan dari dua oeprasi sistem diantaranya :
• Windows
Sinkronisasi primitive yang umum seperti semaphore, mutexes, spinlocks, timers, didasarkan dari dasar mekanisme tunggu/sinyal.

• Linux
Sinkronisasi primitive yang umum seperti semaphore, mutexes, spinlocks, timers, didasarkan dari dasar mekanisme sleep/wake up .Linux menghadirkan variasi mekanisme untuk komunikasi interprocessor dan sinkronisasi. Berikut bisa kita ketahui bagian yang paling penting:
• Pipes
• Messages
• Shared Memory
• Semaphores
• Signals
Pipes, messages, dan Shared Memory dapat digunakan untuk berkomunikasi data antar proses dimana semaphores dan signal digunakan untuk aksi trigger oleh proses lain.