Problems 3.1,3.2,4.1 & 4.2
3.1 Name ofive major achviries of one so with respect process management and briefly describe why each is required?
- Process creation and termination
Proses ini adalah pembuatan suatu proses baru dan megakhiri suatu proses.
- Proses scheduling dan disparting
Proses yang di perlukan untuk pejadwalan dan pemilihan proses dari suatu proses ke proses yang lain.
- Proses Swithcing
Proses ini adalah proses intrupsi dimana apabila ada lebih dari satu proses maka proses yang berjalan harus di berhentikan sejenak baru setelah proses penyela tadi selesai bisa di lanjutkan dengan proses sebelmunya.
- Management of proses control block
Proses untuk mengatur management memory agar tertata dengan rapi.
3.2 Consider a computer with N processors in a multiprocessor configuration.
a. How many processes can be in each of the Ready, Running, and Blocked states at one time?
b. What is the minimum number of processes that can be in each of the Ready, Running, and Blocked states at one time?
jawab:
a.n proses
b.1 proses
4.1 It was pointed out that two advantages of using multiple threads within a process are that (1) less work is involved in creating a new thread within an existing process than in creating a new process, and (2) communication among threads within the same process is simplified. Is it also the case that a mode switch between two threads with- in the same process involves less work than a mode switch between two threads in dif-ferent processes?
jawab:
thread cotrol block :proses state information
process control block:proses identifikasi
4.2 In the discussion of ULTs versus KLTs, it was pointed out that a disadvantage of ULTs is that when a ULT executes a system call, not only is that thread blocked, but also all of the threads within the process are blocked. Why is that so?
jawab:
Memory yang di butuhkan thread untuk switch lebih kecil daripada memory yang dibutuhkan untuk proses switch.
Mikrokernel
Mikrokernel merupakan modul inti yang meyediakan beragam mekanisme yang dibutuhkan untuk mengembangkan sebuah sistem operasi, seperti halnya manajemen pengalamatan ruang tingkat rendah, manajemen thread, dan komunikasi antar proses. Dalam implementasinya mikrokernel merupakan satu-satunya perangkat lunak yang berjalan dengan tingkat kewenangan tertinggi (umumnya disebut sebagai modus supervisor atau modus kernel) dari serangkaian level kewenangan yang tersedia pada perangkat kerasnya. Layanan yang disediakan oleh sebuah sistem operasi beberapa diantaranya adalah device driver, protokol jaringan, sistem berkas, dan kode antarmuka pengguna yang berada dalam ruang pengguna.
Beberapa kelebihan kernel mikro:
- Interface yang seragam.Proses tidak lagi dibedakan, baik antara kernel-level maupun user-level, karena semuanya berkomunikasi via message passing.
- Extensibility .Bisa menambahkan fitur-fitur baru tanpa perlu melakukan kompilasi ulang.
- Flexibility .Fitur-fitur yang sudah ada bisa dikurangi, atau dimodifikasi sesuai dengan kebutuhan sehingga menjadi lebih efisien. Misalnya tidak semua pengguna membutuhkan security yang sangat ketat, atau kemampuan untuk melakukan distributed computing.
- Portability .Pada kernel mikro, semua atau sebagian besar kode yang prosesor-spesifik berada di dalamnya. Jadi, proses porting ke prosesor lain bisa dilakukan dengan relatif sedikit usaha. Pada kelompok desktop misalnya, tampaknya dominasi Intel makin kuat. Tapi, sampai seberapa lama itu bisa bertahan? Karena itulah, portability adalah salah satu isu yang sangat penting.
- Reliability .Semakin besar suatu software, maka tentulah semakin sulit untuk menjamin reliability-nya. Desain dengan pendekatan berlapis sangatlah membantu, dan dengan pendekatan kernel mikro bisa lebih lagi. Kernel mikro dapat dites secara ekstensif .Karena dia menggunakan API yang sedikit, maka bisa meningkatkan kualitas code di luar kernel.
- Support for object-oriendted OS .Model kernel mikro sangat sesuai untuk mengembangkan sistem operasi yang berbasis object-oriented. Contoh sistem operasi yang menggunakan kernel mikro adalah MacOS X dan QNX.
Rancangan Microkernal:
Manajemen Memory
Manajemen memory level bawah (low- level): Memetakan setiap page virtual ke frame fisik
– Sebagian besar tugas manajemen memory terjadi dalam user space
Komunikasi Antar Proses (IPC)
• Komunikasi antar proses (Interprocess Communication) atau thread dalam suatu SO mikrokernel adalah melalui message.
• Suatu message menyertakan:
– Header yang mengidetifikasi proses pengiriman dan penerimaan, dan
– Body yang mengandung data langsung, pointer ke suatu block data, atau beberapa informasi kontrol mengenai proses.
Manajemen I/O & interrupt
- Di dalam mikrokernel, adalah mungkin menangani interupsi hardware sebagai message dan menyertakan port I/O dalam ruang alamat.
- Proses user-level tertentu dilewatkan ke interrupt & kernel memelihara pemetaan tersebut.
Thread programming
Thread Java
1. Pendahuluan
Pada bab sebelumnya telah dijelaskan secara umum pengertian serta kegunaan dari thread
dan multithreading. Dalam kehidupan sehari-hari, penggunaan multithreading dapat kita lihat pada aplikasi web. Contohnya adalah sebuah web browser yang harus menampilkan sebuah halaman yang memuat banyak gambar. Pada program yang single-threaded, hanya ada satu thread untuk mengatur suatu gambar, lalu jika gambar itu telah ditampilkan, barulah gambar lain bisa diproses. Dengan multithreading, proses bisa dilakukan lebih cepat jika ada thread yang menampilkan gambar pertama, lalu thread lain untuk menampilkan gambar kedua, dan seterusnya, di mana thread-thread tersebut berjalan secara paralel. Java adalah salah satu bahasa pemrograman yang mendukung penggunaan multithreading.
Saat sebuah program Java dieksekusi, yaitu saat main() dijalankan, ada sebuah thread utama yang bekerja. Thread lain yang dibutuhkan dapat dibentuk dengan menuliskan kode program tertentu. Pada kondisi dan keperluan tertentu, thread pada program Java yang sedang dijalankan juga dapat digabung dengan thread utama ataupun dibatalkan. Keseluruhan thread dalam Java diatur oleh Java Virtual Machine (JVM) sehingga sulit untuk menentukan apakah thread Java berada di user-level atau kernel-level.
2. Status Thread
Suatu thread bisa berada pada salah satu dari status berikut:
· New.
Thread yang berada di status ini adalah objek dari kelas Thread yang baru dibuat, yaitu saat instansiasi objek dengan statement new. Saat thread berada di status new, belum ada sumber daya yang dialokasikan, sehingga thread belum bisa menjalankan perintah apapun.
- Menjalankan thread. Agar thread bisa menjalankan tugasnya, method start() dari
kelas Thread harus dipanggil. Ada dua hal yang terjadi saat pemanggilan method
start(), yaitu alokasi memori untuk thread yang dibuat dan pemanggilan method
run().
· Runnable.
Saat method run() dipanggil, status thread berubah menjadi runnable, artinya
thread tersebut sudah memenuhi syarat untuk dijalankan oleh JVM. Thread yang sedang
berjalan juga dikategorikan dalam status runnable.
- Blocking statement dan interupsi M/K, yaitu kondisi yang menghalangi
pengeksekusian thread. Ada berbagai jenis blocking statement. Yang pertama adalah pemanggilan method sleep(), suatu method yang menerima argumen bertipe integer dalam bentuk milisekon. Argumen tersebut menunjukkan seberapa lama thread akan “tidur”. Selain sleep(), dulunya dikenal method suspend(), tetapi sudah disarankan untuk tidak digunakan lagi karena mengakibatkan terjadinya deadlock.
Di samping blocking statement, adanya interupsi M/K juga dapat menyebabkan thread menjadi blocked.
· Blocked.
Status blocking menunjukkan bahwa sebuah thread terhalang untuk menjalankan tugasnya, sehingga dapat dikatakan thread tersebut terhenti untuk sementara. Thread akan menjadi runnable kembali jika interval method sleep()-nya sudah berakhir, atau pemanggilan method resume() untuk mengakhiri method suspend(,) atau karena M/K sudah tersedia lagi.
- Keluar dari method run(). Hal ini bisa terjadi karena thread tersebut memang telah
menyelesaikan pekerjaannya di method run(), maupun karena adanya pembatalan
thread.
· Dead.
Setelah keluar dari method run(), thread akan berada dalam status dead dan menjadi tidak aktif lagi. Status jelas dari sebuah thread tidak dapat diketahui, tetapi method isAlive() mengembalikan nilai boolean untuk mengetahui apakah thread tersebut dead atau tidak.
3. Pembentukan Thread
Ada dua cara untuk membuat thread di program Java, yaitu extends kelas Thread dan implements interface Runnable. Interface Runnable didefinisikan sebagai berikut:
public interface Runnable
{
public abstract void run();
}
a. Extends kelas Thread
Kelas Thread secara implisit juga meng-implements interface Runnable. Oleh karena itu, setiap kelas yang diturunkan dari kelas Thread juga harus mendefinisikan method run(). Berikut ini adalah contoh kelas yang menggunakan cara pertama untuk membuat thread, yaitu dengan meng-extends kelas Thread.
class CobaThread1 extends Thread
{
public void run()
{
for (int ii = 0; ii<4; ii++){
System.out.println(“Ini CobaThread1″);
Test.istirohat(11);
}
}
}
Konsep pewarisan dalam Java tidak mendukung multiple inheritance. Hal ini menjadi kekurangan dari penggunaan metode extends. Jika sebuah kelas sudah meng-extends suatu kelas lain, maka kelas tersebut tidak lagi bisa meng-extends kelas Thread.
b. Implements interface Runnable
Adanya kekurangan yang cukup fatal pada metode extends, maka cara kedua, yaitu mengimplements interface Runnable, lebih umum digunakan, karena kita bisa meng-implements dari banyak kelas sekaligus.
class CobaThread2 implements Runnable
{
public void run()
{
for(int ii = 0; ii<4; ii++){
System.out.println(“Ini CobaThread2″);
Test.istirohat(7);
}
}
public class Test
{
public static void main (String[] args)
{
Thread t1 = new CobaThread1();
Thread t2 = new Thread (new CobaThread2());
t1.start();
t2.start();
for (int ii = 0; ii<8; ii++){
System.out.println(“Thread UTAMA”);
istirohat(5);
}
}
public static void istirohat(int tunda)
{
try{
Thread.sleep(tunda*100);
} catch(InterruptedException e) {}
}
}
}
Pada bagian awal main(), terjadi instansiasi objek dari kelas CobaThread1 dan CobaThread2, yaitu t1 dan t2. Perbedaan cara penginstansian objek ini terletak pada perbedaan akses yang dimiliki oleh kelas-kelas tersebut. Supaya thread bisa bekerja, method start() dari kelas Thread harus dipanggil. Kelas CobaThread1 memiliki akses ke methodmethod yang ada di kelas Thread karena merupakan kelas yang diturunkan langsung dari kelas Thread. Namun, tidak demikian halnya dengan kelas CobaThread2. Oleh karena itu, kita harus tetap membuat objek dari kelas Thread yang menerima argumen objek CobaThread2 pada constructor-nya, barulah start() bisa diakses. Hal ini ditunjukkan dengan statement Thread t2 = new Thread (new CobaThread2()). Jadi, ketika terjadi pemanggilan method start(), thread yang dibuat akan langsung mengerjakan baris-baris perintah yang ada di method run(). Jika run() dipanggil secara langsung tanpa melalui start(), perintah yang ada di dalam method run() tersebut akan tetap dikerjakan, hanya saja yang mengerjakannya bukanlah thread yang dibuat tadi, melainkan thread utama.
4. Penggabungan Thread
Tujuan multithreading adalah agar thread-thread melakukan pekerjaan secara paralel sehingga program dapat berjalan dengan lebih baik. Thread tambahan yang dibuat akan berjalan secara terpisah dari thread yang membuatnya. Namun, ada keadaan tertentu di mana thread utama perlu menunggu sampai thread yang dibuatnya itu menyelesaikan tugasnya. Misalnya saja, untuk bisa mengerjakan instruksi selanjutnya, thread utama membutuhkan hasil penghitungan yang dilakukan oleh thread anak. Pada keadaan seperti
ini, thread utama bisa menunggu selesainya pekerjaan thread anak dengan pemanggilan method join(). Contohnya, dalam suatu program, thread utama membuat sebuah thread tambahan bernama
t1.
try{
t1.join();
} catch (InterruptedException ie) {};
Kode di atas menunjukkan bahwa thread utama akan menunggu sampai thread t1 menyelesaikan tugasnya, yaitu sampai method run() dari t1 terminate, baru melanjutkan tugasnya sendiri. Pemanggilan method join() harus diletakkan dalam suatu blok trycatch karena jika pemanggilan tersebut terjadi ketika thread utama sedang diinterupsi oleh thread lain, maka join() akan melempar InterruptedException. InterruptedException akan mengakibatkan terminasi thread yang sedang berada dalam status blocked.
5. Pembatalan Thread
Pembatalan thread adalah menterminasi sebuah thread sebelum tugasnya selesai. Thread yang akan dibatalkan, atau biasa disebut target thread, dapat dibatalkan dengan dua cara, yaitu asynchronous cancellation dan deferred cancellation. Pada asynchoronous cancellation, sebuah thread langsung menterminasi target thread. Sedangkan pada deferred cancellation, target thread secara berkala memeriksa apakah ia harus terminate sehingga dapat memilih saat yang aman untuk terminate. Pada thread Java, asynchronous cancellation dilakukan dengan pemanggilan method stop(). Akan tetapi, method ini sudah di-deprecated karena terbukti tidak aman karena dapat mengakibatkan terjadinya exception ThreadDeath. ThreadDeath dapat mematikan thread-thread secara diam-diam, sehingga user mungkin saja tidak mendapat peringatan bahwa programnya tidak berjalan dengan benar. Cara yang lebih aman untuk membatalkan thread Java adalah dengan deferred cancellation. Pembatalan ini dapat dilakukan dengan pemanggilan method interrupt(), yang akan mengeset status interupsi pada target thread. Sementara itu, target thread dapat memeriksa status interupsi-nya dengan method isInterrupted().
class CobaThread3 implements Runnable
{
public void run(){
while (true){
System.out.println(“saya thread CobaThread3″);
(Thread.currentThread.isInterrupted()) //cek status
break;
}
}
}
Suatu thread dari kelas CobaThread3 dapat diinterupsi dengan kode berikut:
Thread targetThread = new Thread (new CobaThread3());
targetThread.start();
…
targetThread.interrupt(); //set status interupsi
Ketika thread targetThread berada pada start(), thread tersebut akan terus me-loop pada method run() dan melakukan pengecekan status interupsi melalui method isInterrupted(). Status interupsinya sendiri hanya akan di-set ketika pemanggilan method interrupt(), yang ditunjukkan dengan statement targetThread.interrupt();. Setelah status interupsi di-set, ketika pengecekan status interupsi selanjutnya pada method run(), isInterrupted() akan mengembalikan nilai boolean true, sehingga targetThread akan keluar dari method run()-nya melalui statement break dan terminate. Selain melalui isInterrupted(), pengecekan status interupsi dapat dilakukan dengan method interrupted(). Perbedaan kedua method ini adalah isInterrupted() akan mempertahankan status interupsi, sedangkan pada interrupted(), status interupsi akan diclear. Thread yang statusnya sedang blocked karena melakukan operasi M/K menggunakan package java.io tidak dapat memeriksa status interupsinya sebelum operasi M/K itu selesai. Namun, melalui Java 1.4 diperkenalkan package java.nio yang mendukung interupsi thread yang sedang melakukan operasi M/K
6. JVM
Di dalam JVM, setiap thread mempunyai stack sendiri-sendiri, yang berisi data yang tidak dapat diakses oleh thread lain, termasuk variabel lokal, parameter, dan nilai balik dari setiap method yang dijalankan oleh thread tersebut. Data pada stack terbatas pada primitive type dan object reference. Di JVM, tidak dimungkinkan untuk meletakkan objek yang sesungguhnya di stack. Semua obyek berada di heap. Hanya ada satu heap di dalam JVM, dan seluruh thread membaginya. Heap hanya berisi obyek-obyek Tidak ada cara untuk meletakkan primitive type maupun object reference di heap, keduanya harus menjadi bagian dari objek. Array berada di heap, termasuk array yang elemennya berupa primitive type, karena di Java, array juga merupakan objek. Di samping stack dan heap, tempat lain di mana data boleh berada adalah method area, yang berisi variabel kelas (atau static) yang digunakan oleh program. Method area mirip dengan stack di mana isinya hanya primitive type dan object reference. Perbedaannya, variabel kelas pada method area dibagi oleh semua thread. Jika banyak thread perlu menggunakan objek atau variabel kelas yang sama secara bersamaan, akses terhadap data harus diatur dengan benar. Jika tidak, program akan memberikan hasil yang tidak terduga. Untuk mengatur akses tersebut, JVM menghubungkan sebuah “kunci” dengan setiap objek dan kelas. Kunci ini seperti hak istimewa di mana hanya satu thread yang bisa mengakses pada satu waktu. Jika suatu thread ingin mengunci objek atau kelas tertentu, maka ia akan meminta pada JVM. Pada suatu waktu setelah ia meminta (mungkin langsung, nanti, atau tidak akan pernah), JVM memberikan kunci pada thread tersebut. Ketika thread tersebut tidak memerlukannya lagi, kunci tersebut dikembalikan pada JVM. Jika ada thread lain yang telah meminta kunci tersebut, JVM akan memberikannya pada thread tersebut. Penguncian kelas sebenarnya diimplementasikan sebagai objek kunci. Ketika JVM me-load sebuah file .class, maka instance dari kelas java.lang.Class akan dibuat. Ketika sebuah kelas dikunci, yang dikunci sebenarnya objek Class dari kelas tersebut. Thread tidak perlu memiliki kunci untuk mengakses variabel instance atau kelas. Namun, jika suatu thread melakukan penguncian, thread lain tidak dapat mengakses data yang dikunci sampai thread yang memliki kunci tersebut membukanya.
7. Aplikasi Thread dalam Java
Dalam ilustrasi program yang ada pada subbab Pembatalan Thread, kita tidak dapat mengetahui thread yang mana yang akan terlebih dahulu mengerjakan tugasnya. Hal ini terjadi karena ada dua thread yang berjalan secara paralel, yaitu thread utama dan thread t1. Artinya, keluaran dari program ini bisa bervariasi. Salah satu kemungkinan keluaran
program ini adalah sebagai berikut:
Thread UTAMA
Ini CobaThread1
Ini CobaThread2
Thread UTAMA
Ini CobaThread2
Thread UTAMA
Ini CobaThread1
Ini CobaThread2
Thread UTAMA
Thread UTAMA
Ini CobaThread2
Ini CobaThread1
Thread UTAMA
Thread UTAMA
Ini CobaThread1
Thread UTAMA
8. Rujukan
[Lewis1998] John Lewis dan William Loftus. 1998. Java Software Solutions Foundation Of Program Design. First Edition. Addison Wesley.
[Silberschatz2005] Avi Silberschatz, Peter Galvin, dan Grag Gagne. 2005. Operating Systems Concepts. Seventh Edition. John Wiley & Sons.
[Tanenbaum1997] Andrew Tanenbaum dan Albert Woodhull. 1997. Operating SystemsDesign and Implementation. Second Edition. Prentice-Hall.
[WEBJava2007] Java 2 Platform SE v1.3.1. 2007. Java 2 Platform SE v1.3.1: Class Thread – http://java.sun.com/j2se/1.3/docs/api/java/lang/Thread.html . Diakses 27 Februari 2007.
[WEBJTPD2007] Java Thread Primitive Deprecation. 2007. Java Thread Primitive Deprecatio http://java.sun.com/j2se/1.3/docs/guide/misc/threadPrimitiveDeprecatio n.html Diakses 27 Februari 2007.
http://bebas.vlsm.org/v06/Kuliah/SistemOperasi/BUKU/SistemOperasi-4.X-1/ch12.html
