SINKRONISASI
Sinkronisasi adalah proses pengaturan jalannya beberapa proses pada saat yang bersamaan. Tujuan utama sinkronisasi adalah menghindari terjadinya inkonsistensi data karena pengaksesan oleh beberapa proses yang berbeda (mutual exclusion) serta untuk mengatur urutan jalannya proses-proses sehingga dapat berjalan dengan lancar dan terhindar dari deadlock atau starvation.
Sinkronisasi umumnya dilakukan dengan bantuan perangkat sinkronisasi. Dalam bab ini akan dibahas beberapa perangkat sinkronisasi, yaitu :
TestAndSet(), Semafor, dan Monitor. Pada sistem multiprosesor, proses-proses bertindak independen. Ointerupsi disuatu pemroses tidak mempengaruhi pemroses-pemroses yang lain. Pemroses-pemroses yang memakai memori bersama maka pengaksesan terhadap suatu memori dijaga pada tingkat perangkat keras agar tidak boleh pemproses lain tidak dapat mengakses suatu lokasi yang sama disaaat yang sama.
Perancang perangkat keras menyediakan interupsi-interupsi atomik yang tak dapat dinterupsi.
Interuksi dilaksanakan sampai selesai. Interuksi ini biasanya dilaksanakan dengan cara mengunci bus sehingga pemroses-pemroses lain tak dapat menggunakam bus, pemroses yang mengunci bus dengan leluasa membaca dam atau memodifikasi suatu lokasi memori.
Akses bebarengan untuk berbagi dua bersama dapat mengakibatkan inkosistensi data. Pemeliharaan konsistensi data memerlukan mekanisme untuk memastikan eksekusi dari proses kerjasama. Shared memory merupakan solusi ke masalah bounded-butter yang mengijinkan paling banyak n-1 materi dalam buffer pada waktu yang sama. Suatu solusi, jika semua N buffer digunakan tidaklah sederhana. Dimisalkan kita memdifikasi producer-consumer code dengan menambahkan suatu variable counter, dimulai dari 0 dan masing-masing waktu tambahan dari suatu item baru diberikan kepada buffer.
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. Untuk mencegah race condition, proses-proses yang berjalan besamaan harus 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.
Kunci untuk mencegah masalah ini dan di situasi yang lain yang melibatkan shared memori, shared berkas, and shared sumber daya yang lain adalah menemukan beberapa jalan untuk mencegah lebih dari satu proses untuk melakukan proses writing dan reading kepada shared data pada saat yang sama. Dengan kata lain kita memutuhkan mutual exclusion, sebuah jalan yang menjamin jika sebuah proses sedang menggunakan shared berkas, proses lain dikeluarkan dari pekerjaan yang sama. Kesulitan yang terjadi karena proses 2 mulai menggunakan variabel bersama sebelum proses 1 menyelesaikan tugasnya.
Masalah menghindari race conditions dapat juga diformulasikan secara abstrak. Bagian dari waktu, sebuah proses sedang sibuk melakukan perhitungan internal dan hal lain yang tidak menggiring ke kondisi race conditions. Bagaimana pun setiap kali sebuah proses mengakses shared memory atau shared berkas atau melakukan sesuatu yang kitis akan menggiring kepada race conditions. Bagian dari program dimana shaed memory diakses disebut Critical Section atau Critical Region.
Walau pun dapat mencegah race conditions, tapi tidak cukup untuk melakukan kerjasama antar proses secara pararel dengan baik dan efisien dalam menggunakan shared data. Kita butuh 4 kondisi agar menghasilkan solusi yang baik:
Critical Section adalah sebuah segmen kode di mana sebuah proses yang mana sumber daya bersama diakses. Terdiri dari:
3. Exit Section: akhir dari critical section, mengizinkan proses lain Remainder Section: kode istirahat setelah masuk ke critical section.
3. Solusi ke Masalah Critical-Section
Ada bebrapa Solusi untuk mengatasi masalah Critical Section, yaitu:
Jika proses pi sedang mengeksekusi critical section-nya maka tidak ada proses lain yang dapat mengeksekusi dalam critical section mereka
.
Jika tidak ada proses yang sedang dieksekusi dalam critical section dan ada beberapa proses yang ingin masuk ke critical section mereka, maka pemilihan proses yang akan masuk ke critical section berikutnya tidak bias ditunda.
Suatu keterikatan harus ada pada sejumlah proses yang diijinkan masuk ke critical section mereka, setelah adanya proses yang meminta masuk ke critical section dan sebelum permintaan itu diterima.
Asumsikan bahwa tiap proses mengeksekusi pada nonzero speed.
Tidak ada asumsi mengenai kecepatan relative dan n proses.
Cara-cara memecahkan masalah
4. Bakery Algorithm
Critical section untuk n proses:
Sebelum memasuki critical Section-nya, proses menerima nomor pemilik nomor terkecil memasuki critical section.
Jika proses Pi dan Pj menerima nomor yang sama, jika i < j, maka Pi dilayani duluan, lainnya Pj dilayani duluan (if i< j, then Pi is served first; else Pj is served first).
Skema penomoran selalu menghasilkan angka –angka yang disebutkan satu per satu, yaitu 1,2,3,3,3,3,4,5….
5. Semaphore
Semaphore adalah pendekatan yang diajukan oleh Djikstra, dengan prinsip bahwa dua proses atau lebih dapat bekerja sama dengan menggunakan penanda-penanda sederhana. Seperti proses dapat dipaksa berhenti pada suatu saat, sampai proses mendapatkan penanda tertentu itu. Sembarang kebutuhan koordinasi kompleks dapat dipenuhi dengan struktur penanda yang cocok untuk kebutuhan itu. Variabel khusus untuk penanda ini disebut semaphore.
Terdapat dua operasi terhadap semaphore, yaitu Down dan Up. Usulan asli yang disampaikan Djikstra adalah operasi P dan V.
Operasi ini menurunkan nilai semaphore, jika nilai semaphore menjadi non-positif maka proses yang mengeksekusinya diblocked. Operasi Down adalah atomic, tak dapat diinterupsi sebelaum diselesaikan.Emnurunkan nilai, memeriksa nilai, menempatkan proses pada antrian dan memblocked sebagai instruksi tunggal. Sejak dimulai, tak ada proses alain yang dapat mengakses semaphore sampai operasi selesai atau diblocked.
Operasi Up menakkan nilai semaphore. Jika satu proses atau lebih diblocked pada semaphore itu tak dapat menyelesaikan operasi Down, maka salah satu dipilih oleh system dan menyelesaikan operasi Down-nya. Urutan proses yang dipilih tidak ditentukan oleh Djikstra, dapat dipilih secara acak. Adanya semaphore mempermudah persoalan mutual exclusion. Skema penelesaian mutual exclusion mempunyai bagan sebagai berikut:
Sebelum masuk critical section, proses melakukan Down. Bila berhasil maka proses masuk ke critical section. Bila tidak berhasil maka proses di-blocked atas semaphore itu. Proses yang diblocked akan dapat melanjutkan kembali bila proses yang ada di critical section keluar dan melakukan opersai up sehingga menjadikan proses yang diblocked ready dan melanjutkan sehingga opersi Down-nya berhasil.
Solusi sinkronisasi ini dikemukakan oleh Hoare pada tahun 1974. Monitor adalah kumpulan prosedur, variabel dan struktur data di satu modul atau paket khusus. Proses dapat memanggil prosedur-prosedur kapan pun diinginkan. Tapi proses tak dapat mengakses struktur data internal dalam monitor secara langsung. Hanya lewat prosedur-prosedur yang dideklarasikan minitor untuk mengakses struktur internal.
a. Variabel-variabel data lokal, hanya dapat diakses oleh prosedur-prosedur dala monitor dan tidak oleh prosedur di luar monitor.
b. Hanya satu proses yang dapat aktif di monitor pada satu saat. Kompilator harus mengimplementasi ini(mutual exclusion).
c. Terdapat cara agar proses yang tidak dapat berlangsung di-blocked. Menambahkan variabel-variabel kondisi, dengan dua operasi, yaitu Wait dan Signal.
Ketika prosedur monitor tidak dapat berkanjut (misal producer menemui buffer penuh) menyebabkan proses pemanggil diblocked dan mengizinkan proses lain masuk monitor.
Proses membangunkan partner-nya yang sedang diblocked dengan signal pada variabel kondisi yang sedang ditunggu partnernya.
Versi Brinch Hansen
Setelah melakukan signal, proses segera keluar dari monitor.
Dengan memaksakan disiplin hanya satu proses pada satu saat yang berjalan pada monitor, monitor menyediakan fasilitas mutual exclusion. Variabel-variabel data dalam monitor hanya dapat diakses oleh satu proses pada satu saat. Struktur data bersama dapat dilindungi dengan menempatkannya dalam monitor. Jika data pada monitor merepresentasikan sumber daya, maka monitor menyediakan fasilitas mutual exclusion dalam mengakses sumber daya itu.
Semoga Bermanfaat kawan...........!!!!!!
Semoga Bermanfaat kawan...........!!!!!!
