Model Status Proses pada Sistem Operasi
Definisi
Proses adalah keadaan ketika sebuah program sedang di eksekusi. Saat komputer berjalan, terdapat banyak proses yang berjalan secara bersamaan. Sebuah proses dibuat melalui system call create-process yang membentuk proses turunan ( child process) yang dilakukan oleh proses induk ( parent process). Proses turunan tersebut juga mampu membuat proses baru sehingga semua proses ini pada akhirnya membentuk pohon proses.
Ketika sebuah proses dibuat maka proses tersebut dapat memperoleh sumber-daya seperti waktu CPU, memori, berkas, atau perangkat I/O. Sumber daya ini dapat diperoleh langsung dari sistem operasi, dari proses induk yang membagi-bagikan sumber daya kepada setiap proses turunannnya, atau proses turunan dan proses induk berbagi sumber-daya yang diberikan sistem operasi.
Pengelolaan Proses
Proses perlu dikelola karena dalam sebuah proses membutuhkan beberapa sumber daya untuk menyelesaikan tugasnya. Sumber daya tersebut dapat berupa CPU time, memori, berkas-berkas, dan perangkat-perangkat I/O.
Sistem operasi bertanggung jawab atas aktivitas-aktivitas yang berkaitan dengan managemen proses seperti:
Pembuatan dan penghapusan proses pengguna dan sistem proses
Menunda atau melanjutkan proses
Menyediakan mekanisme untuk proses sinkronisasi
Menyediakan mekanisme untuk proses komunikasi
Menyediakan mekanisme untuk penanganan deadlock
Perkembangan sistem komputer mendatang adalah menuju ke sistem multi- processing, multiprogramming, terdistribusi dan paralel yang mengharuskan adanya proses-proses yang berjalan bersama dalam waktu yang bersamaan. Hal demikian merupakan masalah yang perlu perhatian dari perancang sistem operasi. Kondisi dimana pada saat yang bersamaan terdapat lebih dari satu proses disebut dengan kongkurensi (proses-proses yang kongkuren). Proses-proses yang mengalami kongkuren dapat berdiri sendiri (independen) atau dapat saling berinteraksi, sehingga membutuhkan sinkronisasi atau koordinasi proses yang baik.
Status Proses
Proses yang dieksekusi mempunyai lima status yang terdiri dari:
New : pembentukan suatu proses
Running : instruksi-instruksi yang sedang dieksekusi
Waiting : proses menunggu untuk beberapa event yang terjadi
Ready : menunggu untuk dialirkan ke pemroses (processor)
Terminated : proses telah selesai dieksekusi
Kelima status proses tersebut dapat digambarkan pada diagram berikut:
Pembentukan Proses
Saat komputer berjalan, terdapat banyak proses yang berjalan secara bersamaan. Sebuah proses dibuat melalui system call create-process membentuk proses turunan (child process) yang dilakukan oleh proses induk parent process. Proses turunan tersebut juga mampu membuat proses baru sehingga kesemua proses-proses ini pada akhirnya membentuk pohon proses.
Ketika sebuah proses dibuat maka proses tersebut dapat memperoleh sumber-daya seperti ”waktu CPU”, ”memori”, ”berkas” atau perangkat ”M/K”. Sumber daya ini dapat diperoleh langsung dari Sistem Operasi, dari Proses Induk yang membagi-bagikan sumber daya kepada setiap proses turunannnya, atau proses turunan dan proses induk berbagi sumber-daya yang diberikan Sistem Operasi.
Ada dua kemungkinan bagaimana jalannya (running) proses induk dan turunan berjalan (running). Proses-proses tersebut berjalan secara konkuren atau proses induk menunggu sampai beberapa/seluruh proses turunannya selesai berjalan
Terminasi Proses
Suatu proses diterminasi ketika proses tersebut telah selesai mengeksekusi perintah terakhir serta meminta sistem operasi untuk menghapus perintah tersebut dengan menggunakan system call exit. Pada saat itu, proses dapat mengembalikan data keluaran kepada proses induk-nya melalui system call wait. Semua sumber-daya yang digunakan oleh proses akan dialokasikan kembali oleh system operasi agar dapat dimanfaatkan oleh proses lain. Suatu proses juga dapat diterminasi dengan sengaja oleh proses lain melalui system call abort. Biasanya proses induk melakukan hal ini pada turunannya. Alasan terminasi tersebut seperti:
Turunan melampaui penggunaan sumber-daya yang telah dialokasikan. Dalam keadaan ini, proses induk perlu mempunyai mekanisme untuk memeriksa status turunannya-nya.
Task yang ditugaskan kepada turunan tidak lagi diperlukan.
Proses induk selesai, dan sistem operasi tidak mengizinkan proses turunan untuk tetap berjalan.
Jadi, semua proses turunan akan berakhir pula. Hal ini yang disebut cascading termination.
Process Control Block (PCB)
Proses Control Block adalah bentuk informasi-informasi lain yang diperlukan sistem operasi untuk mengendalikan dan mengoordinasikan beragam proses aktif dalam suatu proses. Dalam kenyataannya, proses banyak mengalami gangguan dalam menjalankan tugasnya oleh karena itu ada PCB (Proses Control Block) untuk membantu dan memberikan dukungan kepada proses itu.
Saat komputer berjalan, terdapat banyak proses yang berjalan secara bersamaan. Sebuah proses dibuat melalui system call create-process membentuk proses turunan (child process) yang dilakukan oleh proses induk parent process. Proses turunan tersebut juga mampu membuat proses baru sehingga kesemua proses-proses ini pada akhirnya membentuk pohon proses.
Ketika sebuah proses dibuat maka proses tersebut dapat memperoleh sumber-daya seperti ”waktu CPU”, ”memori”, ”berkas” atau perangkat ”M/K”. Sumber daya ini dapat diperoleh langsung dari Sistem Operasi, dari Proses Induk yang membagi-bagikan sumber daya kepada setiap proses turunannnya, atau proses turunan dan proses induk berbagi sumber-daya yang diberikan Sistem Operasi.
Ada dua kemungkinan bagaimana jalannya (running) proses induk dan turunan berjalan (running). Proses-proses tersebut berjalan secara konkuren atau proses induk menunggu sampai beberapa/seluruh proses turunannya selesai berjalan
Terminasi Proses
Suatu proses diterminasi ketika proses tersebut telah selesai mengeksekusi perintah terakhir serta meminta sistem operasi untuk menghapus perintah tersebut dengan menggunakan system call exit. Pada saat itu, proses dapat mengembalikan data keluaran kepada proses induk-nya melalui system call wait. Semua sumber-daya yang digunakan oleh proses akan dialokasikan kembali oleh system operasi agar dapat dimanfaatkan oleh proses lain. Suatu proses juga dapat diterminasi dengan sengaja oleh proses lain melalui system call abort. Biasanya proses induk melakukan hal ini pada turunannya. Alasan terminasi tersebut seperti:
Turunan melampaui penggunaan sumber-daya yang telah dialokasikan. Dalam keadaan ini, proses induk perlu mempunyai mekanisme untuk memeriksa status turunannya-nya.
Task yang ditugaskan kepada turunan tidak lagi diperlukan.
Proses induk selesai, dan sistem operasi tidak mengizinkan proses turunan untuk tetap berjalan.
Jadi, semua proses turunan akan berakhir pula. Hal ini yang disebut cascading termination.
Process Control Block (PCB)
Proses Control Block adalah bentuk informasi-informasi lain yang diperlukan sistem operasi untuk mengendalikan dan mengoordinasikan beragam proses aktif dalam suatu proses. Dalam kenyataannya, proses banyak mengalami gangguan dalam menjalankan tugasnya oleh karena itu ada PCB (Proses Control Block) untuk membantu dan memberikan dukungan kepada proses itu.
Setiap proses digambarkan dalam sistem operasi oleh sebuah process control block(PCB), juga disebut sebuah control block. PCB berisikan banyak bagian dari informasi yang berhubungan dengan sebuah proses yang spesifik, seperti status proses, program counter, CPU register, Informasi manajemen memori, informasi pencatatan, informasi status I/O. Berikut adalah gambar diagram PCB.
PENJADWALAN PROSES
Penjadwalan merupakan kumpulan kebijaksanaan dan mekanisme di sistem operasi yang berkaitan dengan urutan kerja yang dilakukan sistem komputer. Proses penjadwalan yang akan dibahas disini adalah proses penjadwalan sistem operasi SOLARIS, LINUX, dan WINDOWS XP.
Sasaran atau tujuan utama penjadwalan proses optimasi kinerja menurut kriteria tertentu. dimana kriteria untuk mengukur dan optimasi kerja penjadwalan antara lain :
Agar semua pekerjaan memperoleh pelayanan yang adil (firness).
Agar pemakaian prosesor dapat dimaksimumkan.
Agar waktu tanggap dapat diminimumkan.
Agar pemakaian sumber daya seimbang.
Turn arround time, waktu sejak program masuk ke system sampai proses selesai.
Efesien, proses tetap dalam keadaan sibuk tidak menganggur.
Agar terobosan (thoughput) dapat dimaksimumkan.
Terdapat 3 tipe penjadwal berada secara bersama-sama pada sistem operasi yang kompleks, yaitu:
Penjadwal jangka pendek (short term scheduller)
Bertugas menjadwalkan alokasi pemroses di antara proses-proses ready di memori utama Penjadwalan dijalankan setiap terjadi pengalihan proses untuk memilih proses berikutnya yang harus dijalankan.
Penjadwal jangka menengah (medium term scheduller)
Setelah eksekusi selama suatu waktu, proses mungkin menunda sebuah eksekusi karena membuat permintaan layanan masukan/keluaran atau memanggil suatu system call. Proses-proses tertunda tidak dapat membuat suatu kemajuan menuju selesai sampai kondisi-kondisi yang menyebabkan tertunda dihilangkan. Agar ruang memori dapat bermanfaat, maka proses dipindah dari memori utama ke memori sekunder agar tersedia ruang untuk proses-proses lain. Kapasitas memori utama terbatas untuk sejumlah proses aktif. Aktivitas pemindahan proses yang tertunda dari memori utama ke memori sekunder disebut swapping. Proses-proses mempunyai kepentingan kecil saat itu sebagai proses yang tertunda. Tetapi, begitu kondisi yang membuatnya tertunda hilang dan dimasukkan kembali ke memori utama dan ready.
Penjadwal jangka panjang (long term scheduller)
Penjadwal ini bekerja terhadap antrian batch dan memilih batch berikutnya yang harus dieksekusi. Batch biasanya adalah proses-proses dengan penggunaan sumber daya yang intensif (yaitu waktu pemroses, memori, masukan/keluaran), program-program ini berprioritas rendah, digunakan sebagai pengisi (agar pemroses sibuk) selama periode aktivitas job-job interaktif rendah.
PENJADWALAN PROSES SISTEM OPERASI SOLARIS
Company /developer Oracle Corporation
Programmed in C
OS family Unix
Source model Mixed open source / closed source
Initial release 1992
Latest stable release 10 10/09 / October 8, 2009; 10 months ago
Availablelanguage(s) English
Availableprogramming languages(s) C
Supported platforms SPARC, IA-32, x86-64,PowerPC (Solaris 2.5.1 only)
Kernel type Monolithic
Default user interface Java Desktop System orCDE
License Various
Official website oracle.com/solaris
Solaris menggunakan penjadwalan berdasarkan prioritas dimana yang mempunyai prioritas yang lebih tinggi dijalankan terlebih dahulu. Informasi tentang penjadwalan kernel thread dapat dilihat dengan ps -elcL. Kernel Solaris adalah fully preemtible, artinya semua thread, termasuk thread yang mendukung aktifitas kernel itu sendiri dapat ditunda untuk menjalankan thread dengan prioritas yang lebih tinggi.
Gambar penjadwalan solaris
Solaris mengenal 170 prioritas yang berbeda, 0-169. Terbagi dalam 4 kelas penjadwalan yang berbeda:
Real time (RT). Thread di kelas RT memiliki prioritas yang tetap dengan waktu kuantum yang tetap juga. Thread ini memiliki prioritas yang tinggi berkisar antara 100-159. Hal inilah yang membuat proses waktu nyata memiliki response time yang cepat. Proses waktu nyata akan dijalankan sebelum proses-proses dari kelas yang lain dijalankan sehingga dapat menghentikan proses di system class. Pada umumnya, hanya sedikit proses yang merupakan real time class.
System (SYS). Solaris menggunakan system class untuk menjalankan kernel proses, seperti penjadwalan dan paging daemon. Threads di kelas ini adalah “bound” threads, berarti bahwa mereka akan dijalankan sampai mereka di blok atau prosesnya sudah selesai. Prioritas untuk SYS threads berkisar 60-99. Sekali dibangun, prioritas dari sistem proses tidak dapat dirubah. System classdialokasikan untuk kernel use( user proses berjalan di kernel mode bukan di system class).
Time Sharing (TS). Time sharing class merupakan default class untuk proses dan kernel thread yang bersesuaian. Time slices masing-masing proses dibagi berdasarkan prioritasnya. Dalam hal ini, prioritas berbanding terbalik dengan time slices-nya. Untuk proses yang prioritasnya tinggi mempunyai time-slices yang pendek, dan sebaliknya proses dengan prioritas yang rendah mempunyai time slices yang lebih panjang. Besar prioritasnya berada antara 0-59. Proses yang interaktif berada di prioritas yang tinggi sedangkan proses CPU-bound mempunyai prioritas yang rendah. Aturan penjadwalan seperti ini memberikan response time yang baik untuk proses yang interaktif, dan troughput yang baik untuk proses CPU-bound.
Interactive (IA). Kelas Interaktif menggunakan aturan yang sama dengan aturan dengan kelas kelas time sharing, tetapi kelas ini memberikan prioritas yang tinggi untuk aplikasi jendela ( windowing application) sehingga menghasilkan performance yang lebih baik. Seperti TS, range IA berkisar 0-59.
Tabel . Solaris dispatch table for interactive and time sharing threads
Priority Time quantum Time quantum expired return from sleep
0 200 0 50
5 200 0 50
10 160 0 51
15 160 5 51
20 120 10 52
25 120 15 52
30 80 20 53
35 80 25 54
40 40 30 55
45 40 35 56
50 40 40 58
55 40 45 58
59 20 49 59
Keterangan:
Priority: prioritas berdasarkan kelas untuk time sharing dan interactive class. Nomor yang lebih tinggi menunjukkan prioritas yang lebih tinggi.
Time quantum: waktu kuantum untuk setiap prioritas. Dapat diketahui bahwa fungsi waktu kuantum berbanding terbalik dengan prioritasnya.
Time quantum expired: Prioritas terbaru untuk thread yang telah habis time slices-nya tanpa diblok. Dapat dilihat dari tabel bahwa thread yang CPU-bound tetap mempunyai prioritas yang rendah.
Return from sleep: Prioritas thread yang kembali dari sleeping(misalnya menunggu dari M/K). Seperti yang terlihat dari tabel ketika M/K berada di waiting thread, prioritasnya berada antara 50-59, hal ini menyebabkan response time yang baik untuk proses yang interaktif.
Fixed Priority (FX). Thread di kelas fixed priority memiliki range prioritas (0-59) yang sama seperti di time-sharing class; tetapi, prioritas mereka tidak akan berubah.
Fair Share Scheduler (FSS). Thread yang diatur oleh FSS dijadwalkan berdasar pembagian sumber daya dari CPU yang tersedia dan dialokasikan untuk himpunan proses-proses (yang dikenal sebagai project). FS juga berkisar 0-59. FSS and FX baru mulai diimplementasikan di Solaris 9.
Seperti yang telah diketahui, setiap kelas penjadwalan mempunyai himpunan dari prioritas-prioritas. Tetapi, penjadwal mengubah class-specific priorities menjadi global priorities kemudian memilih threaddengan prioritas paling tinggi untuk dijalankan. Thread yang dipilih tersebut jalan di CPU sampai thread tersebut (1) di- block, (2) habis time slices-nya, atau (3) dihentikan oleh thread dengan prioritas yang lebih tinggi. Jika ada beberapa thread dengan prioritas yang sama, penjadwal akan menggunakan Round-Robin queue. Seperti yang pernah dijelaskan sebelumnya, Solaris terdahulu menggunakan many-to-many model tetapi solaris 9 berubah menggunakan one-to-one model.
PENJADWALAN PROSES SISTEM OPERASI LINUX
Company /developer Linus Torvalds and many others
Programmed in Assembly, C
OS family Unix-like
Working state Current
Source model Free and open source software
Latest stable release 2.6.35.3 (August 20, 2010; 3 days ago)[1] [+/−]
Latest unstable release 2.6.36-rc2 (August 23, 2010; 0 days ago)[2][+/−]
Marketing target Desktops, servers, embedded devices
Availablelanguage(s) Multi-lingual
Availableprogramming languages(s) Assembly, C, C++
Supported platforms IA-32, MIPS, x86-64, SPARC,DEC Alpha, Itanium, PowerPC,ARM, m68k, PA-RISC, s390,SuperH, M32R and more
Kernel type Monolithic
Userland GNU and others
Default user interface Graphical (X Window System)
License Various including GNU General Public License, BSD License, Apache License, MIT License, and others[3]
Officialwebsite http://www.kernel.org
Mulai di versi 2.5, Kernel linux dapat berjalan di berbagai algoritma penjadwalan UNIX tradisional. Dua masalah dengan penjadwal UNIX tradisional adalah tidak disediakannya dukungan yang cukup untuk SMP (symmetric multiprocessor) sistem dan tidak diperhitungkan dengan baik jumlah tasks pada sistem yang berkembang. Dalam versi 2.5, penjadwal memeriksa dengan teliti hal tersebut, dan sekarang kernel juga menyajikan algoritma penjadwalan yang dapat run dalam waktu yang konstan tidak tergantung dari jumlah tasks dalam sistem. Penjadwal yang baru juga menyediakan peningkatan dukungan untuk SMP, termasuk processor affinity dan load balancing, sebaik dalam menyediakan keadilan dan dukungan terhadap interactive tasks.
Penjadwal linux adalah preemptive, algoritmanya berdasarkan prioritas dengan dua range prioritas yang terpisah: real-time range dari 0-99 dan nice value berkisar dari 100-140. Dua range ini dipetakan menjadi global priority scheme dimana nilai yang lebih rendah memiliki prioritas yang lebih tinggi. Tidak seperti penjadwal yang lain, Linux menetapkan prioritas yang lebih tinggi memiliki waktu kuantum yang lebih panjang dan prioritas yang lebih rendah memiliki waktu kuantum yang lebih pendek.
Linux mengimplementasikan real time scheduling seperti yang didefinisikan oleh POSIX 1.b: First Come First Served dan Round Robin. Sistem waktu nyata( real time)diberikan untuk task yang prioritasnya tetap. Sedangkan task yang lainnya memiliki prioritas yang dinamis berdasakan nice values ditambah atau dikurangi dengan 5. Interaktifitas sebuah task menentukan apakah nilai 5 tersebut akan ditambah atau dikurangi dari nice value. Task yang lebih interaktif mempunyai ciri khas memiliki sleep times yang lebih lama dan karena itu maka ditambah dengan -5, karena penjadwal lebih menyukaiinteractive task. Hasil dari pendekatan ini akan membuat prioritas untuk interactive task lebih tinggi. Sebaliknya, task dengan sleep time yang lebih pendek biasanya lebih CPU-bound jadi prioritasnya lebih rendah.
Gambar . Hubungan antara prioritas dan waktu kuantum
Task yang berjalan memenuhi syarat untuk dieksekusi oleh CPU selama time slice-nya masih ada. Ketika sebuah task telah kehabisan time slice-nya, maka task tersebut akan expired dan tidak memenuhi syarat untuk dieksekusi lagi sampai semua task yang lain sudah habis waktu kuantumnya. Kernel mengatur daftar semua task yang berjalan di runqueue data structure. Karena dukungan Linux untuk SMP, setiap prossesor mengatur runqueue mereka sendiri dan penjadwalan yang bebas. Setiap runqueue terdiri dari dua array prioritas – active dan expired. Active array terdiri dari semua task yang mempunyai sisa waktu time slices, dan expired array terdiri dari task yang telah berakhir. Setiap array prioritas ini memiliki daftar task indexed berdasakan prioritasnya. Penjadwal memilih task dengan prioritas paling tinggi di active array untuk dieksekusi dalam CPU. Di mesin multiprossesor, ini berarti setiap prossesor menjadwalkan prioritas paling tinggi dalam runqueue structure masing-masing. Ketika semua tasktelah habis time slices-nya (dimana, active array-nya sudah kosong), dua array prioritas bertukar; expired array menjadi active array, dan sebaliknya.
Gambar . Daftar task indexed berdasarkan prioritas
Penghitungan ulang dari task yang memiliki prioritas yang dinamis berlangsung ketika task telah menyelesaikan waktu kuantumnya dan akan dipindahkan ke expired array. Jadi, ketika ada dua larik ( array) ditukar, semua task di array aktif yang baru ditentukan prioritasnya yang baru dan disesuaikan juga time slices-nya.
PENJADWALAN PROSES SISTEM OPERASI WINDOWS XP
Developer Microsoft Corporation
Release date RTM: August 24, 2001
Retail: October 25, 2001 (info)
Current version 5.1.2600.5512 Service Pack 3 (x86 SP3) (21 April 2008; 2 years ago) (info)
Source model Closed source, Shared source[1]
License Microsoft-EULA
Kernel type Hybrid
Update method Windows Update
Platform support IA-32, x86-64, IA-64
Website Windows XP: Homepage
Windows XP menggunakan algoritma, prioritas penjadwalan quantum-based berbasis reemptive priority scheduling .
Gambar Proses Pada Windows Xp
Threads dijadwalkan dalam proses, Karena prioritas preemptive algoritma diimplementasikan dengan beberapa queue, dapat dianggap sebagai algoritma multiple feedback-queue . Namun, masing-masing Threads biasanya terbatas pada kelompok kecil dari 5 level prioritas,
Preemption dapat terjadi karena salah satu dari 4 alasan:
thread menjadi prioritas lebih tinggi-siap
thread berakhir
kuantum habis waktu
thread melakukan panggilan sistem pemblokiran, seperti untuk I / O, dalam hal ini meninggalkan keadaan ready menjadi keadaan menunggu.
Gambar Quatum pada windows XP
32 tingkat prioritas digunakan, di mana prioritas 31 merupakan prioritas tertinggi dan prioritas 0 adalah prioritas terendah
memori manajemen thread: prioritas 0
variabel kelas prioritas (1-15)
real-time kelas prioritas (16-31)
Threads di kelas real-time telah tetap prioritasnya.
Threads yang berjalan selalu dengan tingkat prioritas tertinggi.
Jika tidak ada thread yang ready, Threads idle dijalankan.
Ketika waktu quantum thread habis, prioritasnya diturunkan, tetapi prioritasnya tidak pernah diturunkan terlalu jauh.
Ketika Threads menjadi ready setelah keadaan menunggu, maka diberikan prioritas tertinggi setiap threads dari proses yang terkait dengan program yang saat ini pengguna gunakan diberikan prioritas lebih .
Penjadwalan merupakan kumpulan kebijaksanaan dan mekanisme di sistem operasi yang berkaitan dengan urutan kerja yang dilakukan sistem komputer. Proses penjadwalan yang akan dibahas disini adalah proses penjadwalan sistem operasi SOLARIS, LINUX, dan WINDOWS XP.
Sasaran atau tujuan utama penjadwalan proses optimasi kinerja menurut kriteria tertentu. dimana kriteria untuk mengukur dan optimasi kerja penjadwalan antara lain :
Agar semua pekerjaan memperoleh pelayanan yang adil (firness).
Agar pemakaian prosesor dapat dimaksimumkan.
Agar waktu tanggap dapat diminimumkan.
Agar pemakaian sumber daya seimbang.
Turn arround time, waktu sejak program masuk ke system sampai proses selesai.
Efesien, proses tetap dalam keadaan sibuk tidak menganggur.
Agar terobosan (thoughput) dapat dimaksimumkan.
Terdapat 3 tipe penjadwal berada secara bersama-sama pada sistem operasi yang kompleks, yaitu:
Penjadwal jangka pendek (short term scheduller)
Bertugas menjadwalkan alokasi pemroses di antara proses-proses ready di memori utama Penjadwalan dijalankan setiap terjadi pengalihan proses untuk memilih proses berikutnya yang harus dijalankan.
Penjadwal jangka menengah (medium term scheduller)
Setelah eksekusi selama suatu waktu, proses mungkin menunda sebuah eksekusi karena membuat permintaan layanan masukan/keluaran atau memanggil suatu system call. Proses-proses tertunda tidak dapat membuat suatu kemajuan menuju selesai sampai kondisi-kondisi yang menyebabkan tertunda dihilangkan. Agar ruang memori dapat bermanfaat, maka proses dipindah dari memori utama ke memori sekunder agar tersedia ruang untuk proses-proses lain. Kapasitas memori utama terbatas untuk sejumlah proses aktif. Aktivitas pemindahan proses yang tertunda dari memori utama ke memori sekunder disebut swapping. Proses-proses mempunyai kepentingan kecil saat itu sebagai proses yang tertunda. Tetapi, begitu kondisi yang membuatnya tertunda hilang dan dimasukkan kembali ke memori utama dan ready.
Penjadwal jangka panjang (long term scheduller)
Penjadwal ini bekerja terhadap antrian batch dan memilih batch berikutnya yang harus dieksekusi. Batch biasanya adalah proses-proses dengan penggunaan sumber daya yang intensif (yaitu waktu pemroses, memori, masukan/keluaran), program-program ini berprioritas rendah, digunakan sebagai pengisi (agar pemroses sibuk) selama periode aktivitas job-job interaktif rendah.
PENJADWALAN PROSES SISTEM OPERASI SOLARIS
Company /developer Oracle Corporation
Programmed in C
OS family Unix
Source model Mixed open source / closed source
Initial release 1992
Latest stable release 10 10/09 / October 8, 2009; 10 months ago
Availablelanguage(s) English
Availableprogramming languages(s) C
Supported platforms SPARC, IA-32, x86-64,PowerPC (Solaris 2.5.1 only)
Kernel type Monolithic
Default user interface Java Desktop System orCDE
License Various
Official website oracle.com/solaris
Solaris menggunakan penjadwalan berdasarkan prioritas dimana yang mempunyai prioritas yang lebih tinggi dijalankan terlebih dahulu. Informasi tentang penjadwalan kernel thread dapat dilihat dengan ps -elcL. Kernel Solaris adalah fully preemtible, artinya semua thread, termasuk thread yang mendukung aktifitas kernel itu sendiri dapat ditunda untuk menjalankan thread dengan prioritas yang lebih tinggi.
Gambar penjadwalan solaris
Solaris mengenal 170 prioritas yang berbeda, 0-169. Terbagi dalam 4 kelas penjadwalan yang berbeda:
Real time (RT). Thread di kelas RT memiliki prioritas yang tetap dengan waktu kuantum yang tetap juga. Thread ini memiliki prioritas yang tinggi berkisar antara 100-159. Hal inilah yang membuat proses waktu nyata memiliki response time yang cepat. Proses waktu nyata akan dijalankan sebelum proses-proses dari kelas yang lain dijalankan sehingga dapat menghentikan proses di system class. Pada umumnya, hanya sedikit proses yang merupakan real time class.
System (SYS). Solaris menggunakan system class untuk menjalankan kernel proses, seperti penjadwalan dan paging daemon. Threads di kelas ini adalah “bound” threads, berarti bahwa mereka akan dijalankan sampai mereka di blok atau prosesnya sudah selesai. Prioritas untuk SYS threads berkisar 60-99. Sekali dibangun, prioritas dari sistem proses tidak dapat dirubah. System classdialokasikan untuk kernel use( user proses berjalan di kernel mode bukan di system class).
Time Sharing (TS). Time sharing class merupakan default class untuk proses dan kernel thread yang bersesuaian. Time slices masing-masing proses dibagi berdasarkan prioritasnya. Dalam hal ini, prioritas berbanding terbalik dengan time slices-nya. Untuk proses yang prioritasnya tinggi mempunyai time-slices yang pendek, dan sebaliknya proses dengan prioritas yang rendah mempunyai time slices yang lebih panjang. Besar prioritasnya berada antara 0-59. Proses yang interaktif berada di prioritas yang tinggi sedangkan proses CPU-bound mempunyai prioritas yang rendah. Aturan penjadwalan seperti ini memberikan response time yang baik untuk proses yang interaktif, dan troughput yang baik untuk proses CPU-bound.
Interactive (IA). Kelas Interaktif menggunakan aturan yang sama dengan aturan dengan kelas kelas time sharing, tetapi kelas ini memberikan prioritas yang tinggi untuk aplikasi jendela ( windowing application) sehingga menghasilkan performance yang lebih baik. Seperti TS, range IA berkisar 0-59.
Tabel . Solaris dispatch table for interactive and time sharing threads
Priority Time quantum Time quantum expired return from sleep
0 200 0 50
5 200 0 50
10 160 0 51
15 160 5 51
20 120 10 52
25 120 15 52
30 80 20 53
35 80 25 54
40 40 30 55
45 40 35 56
50 40 40 58
55 40 45 58
59 20 49 59
Keterangan:
Priority: prioritas berdasarkan kelas untuk time sharing dan interactive class. Nomor yang lebih tinggi menunjukkan prioritas yang lebih tinggi.
Time quantum: waktu kuantum untuk setiap prioritas. Dapat diketahui bahwa fungsi waktu kuantum berbanding terbalik dengan prioritasnya.
Time quantum expired: Prioritas terbaru untuk thread yang telah habis time slices-nya tanpa diblok. Dapat dilihat dari tabel bahwa thread yang CPU-bound tetap mempunyai prioritas yang rendah.
Return from sleep: Prioritas thread yang kembali dari sleeping(misalnya menunggu dari M/K). Seperti yang terlihat dari tabel ketika M/K berada di waiting thread, prioritasnya berada antara 50-59, hal ini menyebabkan response time yang baik untuk proses yang interaktif.
Fixed Priority (FX). Thread di kelas fixed priority memiliki range prioritas (0-59) yang sama seperti di time-sharing class; tetapi, prioritas mereka tidak akan berubah.
Fair Share Scheduler (FSS). Thread yang diatur oleh FSS dijadwalkan berdasar pembagian sumber daya dari CPU yang tersedia dan dialokasikan untuk himpunan proses-proses (yang dikenal sebagai project). FS juga berkisar 0-59. FSS and FX baru mulai diimplementasikan di Solaris 9.
Seperti yang telah diketahui, setiap kelas penjadwalan mempunyai himpunan dari prioritas-prioritas. Tetapi, penjadwal mengubah class-specific priorities menjadi global priorities kemudian memilih threaddengan prioritas paling tinggi untuk dijalankan. Thread yang dipilih tersebut jalan di CPU sampai thread tersebut (1) di- block, (2) habis time slices-nya, atau (3) dihentikan oleh thread dengan prioritas yang lebih tinggi. Jika ada beberapa thread dengan prioritas yang sama, penjadwal akan menggunakan Round-Robin queue. Seperti yang pernah dijelaskan sebelumnya, Solaris terdahulu menggunakan many-to-many model tetapi solaris 9 berubah menggunakan one-to-one model.
PENJADWALAN PROSES SISTEM OPERASI LINUX
Company /developer Linus Torvalds and many others
Programmed in Assembly, C
OS family Unix-like
Working state Current
Source model Free and open source software
Latest stable release 2.6.35.3 (August 20, 2010; 3 days ago)[1] [+/−]
Latest unstable release 2.6.36-rc2 (August 23, 2010; 0 days ago)[2][+/−]
Marketing target Desktops, servers, embedded devices
Availablelanguage(s) Multi-lingual
Availableprogramming languages(s) Assembly, C, C++
Supported platforms IA-32, MIPS, x86-64, SPARC,DEC Alpha, Itanium, PowerPC,ARM, m68k, PA-RISC, s390,SuperH, M32R and more
Kernel type Monolithic
Userland GNU and others
Default user interface Graphical (X Window System)
License Various including GNU General Public License, BSD License, Apache License, MIT License, and others[3]
Officialwebsite http://www.kernel.org
Mulai di versi 2.5, Kernel linux dapat berjalan di berbagai algoritma penjadwalan UNIX tradisional. Dua masalah dengan penjadwal UNIX tradisional adalah tidak disediakannya dukungan yang cukup untuk SMP (symmetric multiprocessor) sistem dan tidak diperhitungkan dengan baik jumlah tasks pada sistem yang berkembang. Dalam versi 2.5, penjadwal memeriksa dengan teliti hal tersebut, dan sekarang kernel juga menyajikan algoritma penjadwalan yang dapat run dalam waktu yang konstan tidak tergantung dari jumlah tasks dalam sistem. Penjadwal yang baru juga menyediakan peningkatan dukungan untuk SMP, termasuk processor affinity dan load balancing, sebaik dalam menyediakan keadilan dan dukungan terhadap interactive tasks.
Penjadwal linux adalah preemptive, algoritmanya berdasarkan prioritas dengan dua range prioritas yang terpisah: real-time range dari 0-99 dan nice value berkisar dari 100-140. Dua range ini dipetakan menjadi global priority scheme dimana nilai yang lebih rendah memiliki prioritas yang lebih tinggi. Tidak seperti penjadwal yang lain, Linux menetapkan prioritas yang lebih tinggi memiliki waktu kuantum yang lebih panjang dan prioritas yang lebih rendah memiliki waktu kuantum yang lebih pendek.
Linux mengimplementasikan real time scheduling seperti yang didefinisikan oleh POSIX 1.b: First Come First Served dan Round Robin. Sistem waktu nyata( real time)diberikan untuk task yang prioritasnya tetap. Sedangkan task yang lainnya memiliki prioritas yang dinamis berdasakan nice values ditambah atau dikurangi dengan 5. Interaktifitas sebuah task menentukan apakah nilai 5 tersebut akan ditambah atau dikurangi dari nice value. Task yang lebih interaktif mempunyai ciri khas memiliki sleep times yang lebih lama dan karena itu maka ditambah dengan -5, karena penjadwal lebih menyukaiinteractive task. Hasil dari pendekatan ini akan membuat prioritas untuk interactive task lebih tinggi. Sebaliknya, task dengan sleep time yang lebih pendek biasanya lebih CPU-bound jadi prioritasnya lebih rendah.
Gambar . Hubungan antara prioritas dan waktu kuantum
Task yang berjalan memenuhi syarat untuk dieksekusi oleh CPU selama time slice-nya masih ada. Ketika sebuah task telah kehabisan time slice-nya, maka task tersebut akan expired dan tidak memenuhi syarat untuk dieksekusi lagi sampai semua task yang lain sudah habis waktu kuantumnya. Kernel mengatur daftar semua task yang berjalan di runqueue data structure. Karena dukungan Linux untuk SMP, setiap prossesor mengatur runqueue mereka sendiri dan penjadwalan yang bebas. Setiap runqueue terdiri dari dua array prioritas – active dan expired. Active array terdiri dari semua task yang mempunyai sisa waktu time slices, dan expired array terdiri dari task yang telah berakhir. Setiap array prioritas ini memiliki daftar task indexed berdasakan prioritasnya. Penjadwal memilih task dengan prioritas paling tinggi di active array untuk dieksekusi dalam CPU. Di mesin multiprossesor, ini berarti setiap prossesor menjadwalkan prioritas paling tinggi dalam runqueue structure masing-masing. Ketika semua tasktelah habis time slices-nya (dimana, active array-nya sudah kosong), dua array prioritas bertukar; expired array menjadi active array, dan sebaliknya.
Gambar . Daftar task indexed berdasarkan prioritas
Penghitungan ulang dari task yang memiliki prioritas yang dinamis berlangsung ketika task telah menyelesaikan waktu kuantumnya dan akan dipindahkan ke expired array. Jadi, ketika ada dua larik ( array) ditukar, semua task di array aktif yang baru ditentukan prioritasnya yang baru dan disesuaikan juga time slices-nya.
PENJADWALAN PROSES SISTEM OPERASI WINDOWS XP
Developer Microsoft Corporation
Release date RTM: August 24, 2001
Retail: October 25, 2001 (info)
Current version 5.1.2600.5512 Service Pack 3 (x86 SP3) (21 April 2008; 2 years ago) (info)
Source model Closed source, Shared source[1]
License Microsoft-EULA
Kernel type Hybrid
Update method Windows Update
Platform support IA-32, x86-64, IA-64
Website Windows XP: Homepage
Windows XP menggunakan algoritma, prioritas penjadwalan quantum-based berbasis reemptive priority scheduling .
Gambar Proses Pada Windows Xp
Threads dijadwalkan dalam proses, Karena prioritas preemptive algoritma diimplementasikan dengan beberapa queue, dapat dianggap sebagai algoritma multiple feedback-queue . Namun, masing-masing Threads biasanya terbatas pada kelompok kecil dari 5 level prioritas,
Preemption dapat terjadi karena salah satu dari 4 alasan:
thread menjadi prioritas lebih tinggi-siap
thread berakhir
kuantum habis waktu
thread melakukan panggilan sistem pemblokiran, seperti untuk I / O, dalam hal ini meninggalkan keadaan ready menjadi keadaan menunggu.
Gambar Quatum pada windows XP
32 tingkat prioritas digunakan, di mana prioritas 31 merupakan prioritas tertinggi dan prioritas 0 adalah prioritas terendah
memori manajemen thread: prioritas 0
variabel kelas prioritas (1-15)
real-time kelas prioritas (16-31)
Threads di kelas real-time telah tetap prioritasnya.
Threads yang berjalan selalu dengan tingkat prioritas tertinggi.
Jika tidak ada thread yang ready, Threads idle dijalankan.
Ketika waktu quantum thread habis, prioritasnya diturunkan, tetapi prioritasnya tidak pernah diturunkan terlalu jauh.
Ketika Threads menjadi ready setelah keadaan menunggu, maka diberikan prioritas tertinggi setiap threads dari proses yang terkait dengan program yang saat ini pengguna gunakan diberikan prioritas lebih .
ALGORITMA PENJADWALAN PROSES
Algorima ini merupakan proses antrian, yang mana proses akan mendapatkan jatah waktu sebesar time quantum. Jika waktu quantumnya selesai maka prosesnya pun selesai. Proses ini merupakan proses yang adil karena tidak ada proses yang didahulukan, semua proses mendapatkan jatah waktu yang sama yaitu 1/n.
Permasalahan utama pada Round Robin adalah menentukan besarnya time quantum. Jika time quantum yang ditentukan terlalu kecil, maka sebagian besar proses tidak akan selesai dalam 1 quantum. Hal ini tidak baik karena akan terjadi banyak switch, padahal CPU memerlukan waktu untuk beralih dari suatu proses ke proses lain (disebut dengan context switches time). Sebaliknya, jika time quantum terlalu besar, algoritma Round Robin akan berjalan seperti algoritma first come first served yang mana yang dating dahulu akan dilayani terlebih dahulu.Time quantum yang ideal adalah jika 80% dari total proses memiliki CPU burst time yang lebih kecil dari 1 time quantum.
Algorima ini merupakan proses antrian, yang mana proses akan mendapatkan jatah waktu sebesar time quantum. Jika waktu quantumnya selesai maka prosesnya pun selesai. Proses ini merupakan proses yang adil karena tidak ada proses yang didahulukan, semua proses mendapatkan jatah waktu yang sama yaitu 1/n.
Permasalahan utama pada Round Robin adalah menentukan besarnya time quantum. Jika time quantum yang ditentukan terlalu kecil, maka sebagian besar proses tidak akan selesai dalam 1 quantum. Hal ini tidak baik karena akan terjadi banyak switch, padahal CPU memerlukan waktu untuk beralih dari suatu proses ke proses lain (disebut dengan context switches time). Sebaliknya, jika time quantum terlalu besar, algoritma Round Robin akan berjalan seperti algoritma first come first served yang mana yang dating dahulu akan dilayani terlebih dahulu.Time quantum yang ideal adalah jika 80% dari total proses memiliki CPU burst time yang lebih kecil dari 1 time quantum.
Multiple Feedback Queue (MFQ)
Algoritma ini merupakan algoritma yang mengizinkan proses untuk pindah antrian. Jika suatu proses menyita CPU terlalu lama, maka proses itu akan dipindahkan ke antrian yang lebih rendah. Hal ini akan sangat menguntungkan karena akan menggunakan waktu yang sedikit dalam pengerjaan proses-proses tersebut. Demikian pula dengan proses yang menunggu lama maka prose ini akan dinaikkan ke tingkat yang lebih tinggi. Dengan begitu CPU akan bekerja dengan penuh dan M/K dapat terus sibuk. Semakin rendah tingkatnya, panjang CPU burst proses juga semakin panjang.
Algoritma ini merupakan algoritma yang mengizinkan proses untuk pindah antrian. Jika suatu proses menyita CPU terlalu lama, maka proses itu akan dipindahkan ke antrian yang lebih rendah. Hal ini akan sangat menguntungkan karena akan menggunakan waktu yang sedikit dalam pengerjaan proses-proses tersebut. Demikian pula dengan proses yang menunggu lama maka prose ini akan dinaikkan ke tingkat yang lebih tinggi. Dengan begitu CPU akan bekerja dengan penuh dan M/K dapat terus sibuk. Semakin rendah tingkatnya, panjang CPU burst proses juga semakin panjang.
Shortest Remaining First (SRF)
Pada algoritma ini setiap proses yang ada di ready queue akan dieksekusi berdasarkan burst time terkecil. Hal ini mengakibatkan waiting time yang pendek untuk setiap proses dan karena hal tersebut maka waiting time rata-ratanya juga menjadi pendek, sehingga dapat dikatakan bahwa algoritma ini adalah algoritma yang optimal.
Pada algoritma ini setiap proses yang ada di ready queue akan dieksekusi berdasarkan burst time terkecil. Hal ini mengakibatkan waiting time yang pendek untuk setiap proses dan karena hal tersebut maka waiting time rata-ratanya juga menjadi pendek, sehingga dapat dikatakan bahwa algoritma ini adalah algoritma yang optimal.
Contoh: Ada 4 buah proses yang datang berurutan yaitu P1 dengan arrival time pada 0.0 ms dan burst time 7 ms, P2 dengan arrival time pada 2.0 ms dan burst time 4 ms, P3 denganarrival time pada 4.0 ms dan burst time 1 ms, P4 dengan arrival time pada 5.0 ms dan burst time 4 ms. Hitunglah waiting time rata-rata dan turnaround time dari keempat proses tersebut dengan mengunakan algoritma SJF. Average waiting time rata-rata untuk ketiga proses tersebut adalah sebesar (0 +6+3+7)/4=4 ms.
Higest Ratio Next (HRN)
Higest Ratio Next (HRN) Merupakan penjadwalan untuk mengoreksi kelemahan SJF yangberprioritas dinamis. HRN Adalah strategi penjadwalan dengan prioritas proses tidak hanya merupakan fungsi waktu layanan,tetapi juga jumlah waktu tunggu proses. Begitu proses mendapat jatah pemroses, maka proses berjalan sampai selesai. Prioritas dinamis HRN dihitung berdasarkan rumus berikut : Prioritas = (waktu tunggu + waktu layanan ) / waktu layanan. Karena waktu layanan muncul sebagai pembagi, maka job lebih pendek berprioritas lebih baik, karena waktu tunggu sebagai pembilang, maka proses yang telah menunggu lebih lama juga mempunyai kesempatan lebih bagus. Mengapa algoritma ini disebut HRN karena waktu tunggu ditambah waktu layanan adalah waktu tanggap, yang berarti waktu tanggap tertinggi yang harus dilayani.
Priority Schedulling (PS)
Priority Scheduling merupakan algoritma penjadwalan yang mendahulukan proses yang memiliki prioritas tertinggi. Setiap proses memiliki prioritasnya masing-masing.
Prioritas suatu proses dapat ditentukan melalui beberapa karakteristik antara lain:
1. Time limit.
2. Memory requirement.
3. Akses file.
4. Perbandingan antara burst M/K dengan CPU burst.
5. Tingkat kepentingan proses.
Priority scheduling juga dapat dijalankan secara preemptive maupun non preemptive. Pada preemptive, jika ada suatu proses yang baru datang memiliki prioritas yang lebih tinggi daripada proses yang sedang dijalankan, maka proses yang sedang berjalan tersebut dihentikan, lalu CPU dialihkan untuk proses yang baru datang tersebut. Sementara itu, pada non-preemptive, proses yang baru datang tidak dapat menganggu proses yang sedang berjalan, tetapi hanya diletakkan di depan queue.
Kelemahan pada priority scheduling adalah dapat terjadinya indefinite blocking( starvation). Suatu proses dengan prioritas yang rendah memiliki kemungkinan untuk tidak dieksekusi jika terdapat proses lain yang memiliki prioritas lebih tinggi darinya. Solusi dari permasalahan ini adalah aging, yaitu meningkatkan prioritas dari setiap proses yang menunggu dalam queue secara bertahap. Contoh: Setiap 10 menit, prioritas dari masing-masing proses yang menunggu dalam queue dinaikkan satu tingkat. Maka, suatu proses yang memiliki prioritas 127, setidaknya dalam 21 jam 20 menit, proses tersebut akan memiliki prioritas 0, yaitu prioritas yang tertinggi (semakin kecil angka menunjukkan bahwa prioritasnya semakin tinggi).
Guaranteed Scheduling (GS)
Penjadwalan ini memberikan janji yang realistis (memberi daya pemroses yang sama) untuk membuat dan menyesuaikan performance adalah jika ada N pemakai, sehingga setiap proses (pemakai) akan mendapatkan 1/N dari daya pemroses CPU. Untuk mewujudkannya, sistem harus selalu menyimpan informasi tentang jumlah waktu CPU untuk semua proses sejak login dan juga berapa lama pemakai sedang login. Kemudian jumlah waktu CPU, yaitu waktu mulai login dibagi dengan n, sehingga lebih mudah menghitung rasio waktu CPU. Karena jumlah waktu pemroses tiap pemakai dapat diketahui, maka dapat dihitung rasio antara waktu pemroses yang sesungguhnya harus diperoleh, yaitu 1/N waktu pemroses seluruhnya dan waktu pemroses yang telah diperuntukkan proses itu. Rasio 0,5 berarti sebuah proses hanya punya 0,5 dari apa yang waktu CPU miliki dan rasio 2,0 berarti sebuah proses hanya punya 2,0 dari apa yang waktu CPU miliki. Algoritma akan menjalankan proses dengan rasio paling rendah hingga naik ketingkat lebih tinggi diatas pesaing terdekatnya. Ide sederhana ini dapat diimplementasikan ke sistem real-time dan memiliki penjadwalan berprioritas dinamis.
