Sistem Operasi
SISTEM OPERASI THREAD DAN MULTITHREADING
D3 Komputer dan Sistem Informasi Sekolah Vokasi Universitas Gadjah Mada 2011 D3 KomSI UGM
Sistem Operasi A. Thread • Thread adalah unit terkecil dalam suatu proses yang bisa dijadwalkan oleh sistem operasi. • Merupakan sebuah status eksekusi (ready, running, suspend, block, queue, dll) • Kadang disebut sebagai proses ringan (lightweight). • Unit dasar dari dari sistem utilisasi pada processor (CPU). • Dalam thread terdapat: ID Thread, Program Counter, Register dan Stack. • Sebuah thread berbagi code section, data section dan resource sistem operasi dengan thread yang lain yang memiliki proses yang sama. B. Single-Threading dan Multi-Threading Single-Threading adalah sebuah lightweight process (proses sederhana) yang mempunyai thread tunggal yang berfungsi sebagai pengendali/ controller. Multi-Threading adalah proses dengan thread yang banyak dan mengerjakan lebih dari satu tugas dalam satu waktu.
D3 KomSI UGM
Sistem Operasi C. Keuntungan Multi-Threading 1. Responsive; tanggap: Multi-Threading mengizinkan program untuk berjalan terus walau-pun pada bagian program tersebut di block atau sedang dalam keadaan menjalankan operasi yang lama/ panjang. Sebagai contoh, multithread web browser dapat mengizinkan pengguna berinteraksi dengan suatu thread ketika suatu gambar sedang diload oleh thread yang lain. 2. Pembagian sumber daya: Secara default, thread membagi memori dan sumber daya dari proses. Ketika thread berjalan pada data yang sama, thread tersebut bisa berbagi cache memory. 3. Ekonomis: Mengalokasikan memori dan sumber daya untuk membuat proses adalah sangat mahal. Alternatifnya, karena thread membagi sumber daya dari proses, ini lebih ekonomis untuk membuat threads. 4. Pemberdayaan arsitektur multiprosesor: Keuntungan dari multi-threading dapat ditingkatkan dengan arsitektur multiprosesor, dimana setiap thread dapat jalan secara paralel pada prosesor yang berbeda. Pada arsitektur prosesor tunggal, CPU biasanya berpindah-pindah antara setiap thread dengan cepat, sehingga terdapat ilusi paralelisme, tetapi pada kenyataannya hanya satu thread yang berjalan di setiap waktu. D. Kerugian Multi-Threading 1. Multiple thread bisa mengganggu satu sama lain saat berbagi hardware resource, misalnya chace memory. 2. Execution time (waktu proses) dari sebuah single-thread tidak dapat diimprove (ditambah), tapi malah bisa diturunkan. Ini terjadi karena penurunan frequensi yang dibutuhkan ketika terjadi pergantian thread yang berjalan. 3. Harus ada dukungan dari hardware ataupun software untuk melakukan multi-Threading. E. Model-Model Threading 1. Kernel-level threading; thread ini dibuat oleh pengguna yang berkorespondensi 1-1 dengan entitas-entitas yang terjadwalkan yang berada di kernel. Ini merupakan implementasi (penerapaan) paling sederhana dari threading. • Thread kernel didukung langsung oleh sistem operasi. • Pembuatan, penjadwalan, dan manajemen thread dilakukan oleh kernel pada kernel space. • Pengaturan thread dilakukan oleh sistem operasi, sehingga pembuatan dan pengaturan kernel thread lebih lambat dibandingkan user thread. 2. User-level threading; sebuah pemetaan N-1, yang berarti bahwa semua level aplikasi thread dipetakan ke entitas tunggal yang ada di kernel. Dengan pendekatan ini, switching proses dapat dilakukan dengan sangat cepat. • • •
Thread pengguna didukung kernel serta diimplementasikan dengan pustaka (library) thread pada tingkatan pengguna. Pustaka (library) menyediakan fasilitas untuk pembuatan thread, penjadwalan thread, dan manajemen thread tanpa dukungan dari kernel. Semua pembuatan dan penjadwalan thread dilakukan dalam ruang pengguna tanpa campur tangan kernel. D3 KomSI UGM
Sistem Operasi •
Thread pengguna biasanya dapat cepat dibuat dan dikendalikan
3. Hybrid threading; sebuah pemetaan M-N, yang berarti beberapa jumlah N-thread aplikasi dipetakan ke beberapa entitas di kernel. F. Thread dalam Sistem Operasi • Sistem operasi telah mendukung proses multithreading. • Setiap sistem operasi memiliki konsep tersendiri dalam pengimplementasiannya. • Sistem operasi dapat mendukung thread pada tingkatan kernel maupun tingkatan pengguna. G. Model Multi-Threading 1. Many-to-One • Memetakan beberapa thread tingkatan pengguna ke sebuah thread tingkatan kernel. • Pengaturan thread dilakukan dalam ruang pengguna, sehingga efisien. • Hanya satu thread pengguna yang dapat mengakses thread kernel pada satu saat.
2. One-to-One • Memetakan setiap thread tingkatan pengguna ke thread kernel. • Model ini menyediakan lebih banyak concurrency dibandingkan model Many-to-One.
D3 KomSI UGM
Sistem Operasi 3. Many-to-Many • Mengelompokkan banyak thread pengguna untuk dipetakan ke thread kernel yang jumlahnya lebih sedikit atau sama dengan tingkatan pengguna. • Mengijinkan sistem operasi untuk membuat sejumlah thread kernel.
H. Thread cancellation Thread cancellation/ pembatalan thread ialah pemberhentian thread sebelum tugasnya selesai. Misalnya jika dalam program Java hendak mematikan Java Virtual Machine (JVM). Sebelum JVM dimatikan, maka seluruh thread yang berjalan harus dihentikan terlebih dahulu. Thread yang akan diberhentikan disebut sebagai target thread. Pembatalan Thread terdiri dari 2 jenis: 1. Asynchronous cancellation: suatu thread seketika itu juga memberhentikan target thread. 2. Deffered cancellation: target thread secara perodik memeriksa apakah dia harus berhenti, cara ini memperbolehkan target thread untuk memberhentikan dirinya sendiri secara terurut. I. Thread Pools Thread Pools adalah cara kerja dengan membuat beberapa thread pada proses startup dan menempatkan mereka ke pools. • Keuntungan menggunakan Thread Pools ✔ Biasanya lebih cepat untuk melayani permintaan dengan thread yang ada dibanding dengan menunggu thread baru dibuat. ✔ Thread pool membatasi jumlah thread yang ada pada suatu waktu. Hal ini penting pada sistem yang tidak dapat mendukung banyak thread yang berjalan secara concurrent.
D3 KomSI UGM
