SISTEM OPERASI, penjadwalan proses

PENJADWALAN PROSES

 Pengertian dan Sasaran Penjadwalan Proses

Penjadwalan proses merupakan kumpulan kebijaksanaan dan mekanisme di system operasi yang berkaitan dengan urutan kerja yang dilakukan sistem komputer.

Adapun penjadwalan bertugas memutuskan :

a. Proses yang harus berjalan

b. Kapan dan selama berapa lama proses itu berjalan

Kriteria untuk mengukur dan optimasi kinerje penjadwalan :

a.  Adil (fairness)

Adalah proses-proses yang diperlakukan sama, yaitu mendapat jatah waktu pemroses yang sama dan tak ada proses yang tak kebagian layanan pemroses sehingga mengalami kekurangan waktu.

b.  Efisiensi (eficiency)

Efisiensi atau utilisasi pemroses dihitung dengan perbandingan (rasio) waktu sibuk pemroses.

c.  Waktu tanggap (response time)

Sasaran penjadwalan berdasarkan kriteria-kriteria optimasi tersebut :

a.  Menjamin tiap proses mendapat pelayanan dari pemroses yang adil.

b.  Menjaga agar pemroses tetap dalam keadaan sibuk sehingga efisiensi mencapai maksimum. Pengertian sibuk adalah pemroses tidak menganggur, termasuk waktu yang dihabiskan untuk mengeksekusi program pemakai dan sistem operasi.

c.  Meminimalkan waktu tanggap.

d.  Meminimalkan turn arround time.

e.  Memaksimalkan jumlah job yang diproses persatu interval waktu. Lebih besar angka throughput, lebih banyak kerja yang dilakukan sistem.

Tipe Penjadwalan

Terdapat 3 tipe penjadwal berada secara bersama-sama pada sistem operasi yang kompleks, yaitu:

1.  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.

2.  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.

3.  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, perangkat masukan/keluaran), program-program ini berprioritas rendah, digunakan sebagai pengisi (agar pemroses sibuk) selama periode aktivitas job-job interaktif rendah.

                                             

Sasaran penjadwalan berdasarkan tipe-tipe penjadwalan :

a.  Memaksimumkan kinerja untuk memenuhi satu kumpulan kriteria yang diharapkan.

b. Mengendalikan transisi dari suspended to ready (keadaan suspend ke ready) dari proses   proses swapping.

c. Memberi keseimbangan job-job campuran

Tipe-tipe penjadwalan

Strategi penjadwalan

Terdapat dua strategi penjadwalan, yaitu :

1. Penjadwalan nonpreemptive (run to completion)

Proses diberi jatah waktu oleh pemroses, maka pemroses tidak dapat diambil alih oleh proses lain sampai proses itu selesai.

2.  Penjadwalan preemptive

Proses diberi jatah waktu oleh pemroses, maka pemroses dapat diambil alih proses lain, sehingga proses disela sebelum selesai dan harus dilanjutkan menunggu jatah waktu pemroses tiba kembali pada proses itu. Berguna pada sistem dimana proses-proses yang mendapat perhatian/tanggapan pemroses secara cepat, misalnya,

a.     Pada sistem realtime, kehilangan interupsi (tidak layani segera) dapat berakibat fatal.

b.     Pada sistem interaktif, agar dapat menjamin waktu tanggap yang memadai penjadwalan secara preemptive baik tetapi harus dibayar mahal. Peralihan Proses memerlukan overhead (banyak tabel yang dikelola). Supaya efektif, banyak proses harus berada di memori utama sehingga proses-proses tersebut dapat segera running begitu diperlukan. Menyimpan banyak proses tak running benar-benar di memori utama merupakan suatu overhead tersendiri.

Tipe-tipe penjadwalan dikaitkan dengan diagram state

Algoritma-algoritma Penjadwalan

Berikut jenis-jenis algoritma berdasarkan penjadwalan :

1. Nonpreemptive, menggunakan konsep :

a. FIFO (First In First Out) atau FCFS (First Come First Serve)

b. SJF (Shortest Job First)

c. HRN (Highest Ratio Next)

d. MFQ (Multiple Feedback Queues)

2. Preemptive, menggunakan konsep :

a. RR (Round Robin)

b. SRF (Shortest Remaining First)

c. PS (Priority Schedulling)

d. GS (Guaranteed Schedulling)

Algoritma Preemptive

A. Round Robin (RR)

Merupakan :

·         Penjadwalan yang paling tua, sederhana, adil,banyak digunakan algoritmanya dan mudah diimplementasikan.

·         Penjadwalan ini bukan dipreempt oleh proses lain tetapi oleh penjadwal berdasarkan lama waktu berjalannya proses (preempt by time).

·         Penjadwalan tanpa prioritas.

·         Berasumsi bahwa semua proses memiliki kepentingan yang sama, sehingga tidak ada prioritas tertentu.

B. Priority Schedulling (PS)

Adalah tiap proses diberi prioritas dan proses yang berprioritas tertinggi mendapat jatah waktu lebih dulu (running). Berasumsi bahwa masing-masing proses memiliki prioritas tertentu, sehingga akan dilaksanakan berdasar prioritas yang dimilikinya.

C. Multiple Feedback Queues (MFQ)

Merupakan Penjadwalan berprioritas dinamis penjadwalan ini untuk mencegah (mengurangi) banyaknya swapping denganproses-proses yang sangat banyak menggunakan pemroses (karena menyelesaikan tugasnya memakan waktu lama) diberi jatah waktu (jumlah kwanta) lebih banyak dalam satu waktu. Penjadwalan ini juga menghendakikelas-kelas prioritas bagi proses-proses yang ada. Kelas tertinggi berjalan selama satu kwanta, kelas berikutnya berjalan selama dua kwanta, kelas berikutnya berjalan empat kwanta, dan seterusnya. ketentuan yang berlaku adalah sebagai berikut :

·         Jalankan proses pada kelas tertinggi.

·         Jika proses menggunakan seluruh kwanta yang dialokasikan, maka diturunkan kelas prioritasnya.

·         Proses yang masuk untuk pertama kali ke sistem langsung diberi kelas tertinggi. Mekanisme ini mencegah proses yang perlu berjalan lama swapping berkali-kali dan mencegah proses-proses interaktif yang singkat harus menunggu lama.

D. Shortest Remaining First (SRF)

Merupakan :

·         Penjadwalan berprioritas.dinamis.

·         Adalah preemptive untuk timesharing

·         Melengkapi SJF

Pada SRF, proses dengan sisa waktu jalan diestimasi terendah dijalankan, termasuk  proses-proses yang baru tiba.

·         Pada SJF, begitu proses dieksekusi, proses dijalankan sampai selesai.

·         Pada SRF, proses yang sedang berjalan (running) dapat diambil alih proses baru dengan sisa waktu jalan yang diestimasi lebih rendah

.

Kelemahan :

·         Mempunyai overhead lebih besar dibanding SJF. SRF perlu penyimpanan waktu layanan yang telah dihabiskan job dan kadang-kadang harus menangani peralihan.

·         Tibanya proses-proses kecil akan segera dijalankan.

·         Job-job lebih lama berarti dengan lama dan variasi waktu tunggu lebih lama dibanding pada SJF. SRF perlu menyimpan waktu layanan yang telah dihabiskan , menambah overhead. Secara teoritis, SRF memberi waktu tunggu minimum tetapi karena overhead peralihan, maka pada situasi tertentu SFJ bisa memberi kinerja lebih baik disbanding SRF.

E. Guaranteed Scheduloing (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 setiap 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.

Algoritma Nonpreemptive

A. First In First Out (FIFO)

Merupakan Penjadwalan tidak berprioritas. FIFO adalah penjadwalan paling sederhana, yaitu Proses-proses diberi jatah waktu pemroses berdasarkan waktu kedatangan Pada saat proses mendapat jatah waktu pemroses, proses dijalankan sampai selesai.

Penilian penjadwalan ini berdasarkan kriteria optimasi :

·         Adil

Adil dalam arti resmi (proses yang datang duluan akan dilayani lebih dulu), tapi dinyatakan tidak adil karena job-job yang perlu waktu lama membuat job-job pendek menunggu. Job-job yang tidak penting dapat membuat job-job penting menunggu lama.

·         Efisiensi

Sangat efisien.

·         Waktu tanggap

Sangat jelek, tidak cocok untuk sistem interaktif apalagi untuk sistem waktu nyata.

·         Turn around time

Jelek.

·         Throughtput

Jelek.

B. Shortest Job First (SJF)

Penjadwalan ini mengasumsikan waktu jalan proses sampai selesai diketahui sebelumnya Mekanismenya adalah menjadwalkan proses dengan waktu jalan terpendek lebih dulu sampai selesai, sehingga memberikan efisiensi yang tinggi dan turn around time rendah dan penjadwalannya tak berprioritas.

Contoh :

Terdapat empat proses (job) yaitu A,B,C,D dengan waktu jalannya masing-masing adalah 8,4,4 dan 4 menit. Apabila proses-proses tersebut dijalankan, maka turn around time untuk A adalah 8 menit, untuk B adalah 12, untuk C adalah 16 dan untuk D adalah 20. Untuk menghitung rata-rata turn around time seluruh proses adalah dengan menggunakan rumus :

( 4a + 3b + 2c + 1d ) / 4 Dengan menggunakan rumus, maka dapat dihitung turn around time-nya sebagai berikut (belum memperhatikan shortest job first, lihat gambar a) :

= ( 4a + 3b + 2c + 1d ) / 4

= ( 4x8 + 3x4 + 2x4 + 1x4 ) / 4

= ( 32 + 12 + 8 + 4 ) / 4

= 56 / 4

= 14 menit

Apabila keempat proses tersebut menggunakan penjadwalan shortest job fisrt (lihat gambar b), maka turn around time untuk B adalah 4, untuk C adalah 8, untuk D adalah 12 dan untuk A adalah 20, sehingga rata-rata turn around timenya adalah sebagai berikut :

= ( 4a + 3b + 2c + 1d ) / 4

= ( 4x4 + 3x4 + 2x4 + 1x8 ) / 4

= ( 16 + 12 + 8 + 8 ) / 4

= 44 / 4

= 11 menit

Tidak memperhatikan SJF Memperhatikan SJF

Posisi : a b c d a b c d

Priority : 4 3 2 1 4 3 2 1

Job : A B C D B C D A

+-----------------+ +-----------------+

: 8 : 4 : 4 : 4 : : 4 : 4 : 4 : 8 :

+-----------------+ +-----------------+

(a) (b)

Jelas bahwa a memberikan nilai kontribusi yang besar, kemudian b, c dan d. Karena SJF selalu memperhatikan rata-rata waktu respon terkecil, maka sangat baik untuk proses interaktif. Umumnya proses interaktif memiliki pola, yaitu menunggu perintah, menjalankan perintah, menunggu perintah dan menjalankan perintah, begitu seterusnya. Masalah yang muncul adalah :

·         Tidak mengetahui ukuran job saat job masuk, untuk mengetahui ukuran job adalah dengan membuat estimasi berdasarkan kelakukan sebelumnya.

·         Proses yang tidak datang bersamaan, sehingga penetapannya harus dinamis. penjadwalan ini jarang digunakan, karena merupakan kajian teoritis untuk pembandingan turn around time.

C. Highest Ratio Next (HRN)

Merupakan :

·         Penjadwalan berprioritas dinamis.

·         Penjadwalan untuk mengoreksi kelemahan SJF.

·         Adalah strategi penjadwalan dengan prioritas proses tidak hanya merupakan fungsi waktu layanan tetapi juga jumlah waktu tunggu proses. Begitu proses mendapat jatah pemroses, proses berjalan sampai selesai.

Schedulling mechanism VS schedulling policy

Ada perbedaan antara schedulling mechanism dengan schedulling policy, skedul algoritma adalah dengan pemakaian nilai-nilai dalam parameter, dimana nilai-nilai parameter tersebut dapat diisi (set/change) oleh sebuah proses. Kernel menggunakan algoritma schedulling priority dengan menyediakan sebuah system call dimana sebuah proses dapat diset dan diubah prioritasnya. Metode ini dapat membantu proses induk (parent process) sehingga dapat mengontrol skedul anak prosesnya (child process). Disini mekanismenya adalah dalam kernel dan policy adalah penetapan nilai (set) oleh proses pemakai.