Masalah Klasik Sinkronisasi

Masalah klasik sinkronisasi terdiri dari 3 :

-Bounded-Buffer Problem

-Readers And Writers Problem

-Dining Philosophers Problem

• Bounded-Buffer Problem

Bounded-Buffer (Producer-Consumer) Problem atau Masalah Bounded Buffer adalah suatu struktur data untuk menampung (buffer) suatu nilai dimana kapasitasnya tertentu/terbatas (bounded). Masalah bounded buffer merupakan salah satu masalah yang menerangkan sinkronisasi antara proses-proses yang berjalan secara konkuren untuk mengakses data yang sama. Oleh karena itu kita banyak mengulang konsep sinkronisasi dalam membahas masalah bounded buffer ini.

Dalam komputasi, masalah produsen-konsumen (juga dikenal sebagai masalah dibatasi-buffer) adalah contoh klasik dari masalah sinkronisasi multi-proses.

Masalah ini menjelaskan dua proses, produsen dan konsumen, yang berbagi umum, tetap ukuran buffer digunakan sebagai antrian. Tugas produser adalah untuk menghasilkan data, memasukkannya ke dalam buffer, dan mulai lagi. Pada saat yang bersamaan, konsumen mengkonsumsi data (yaitu, mengeluarkannya dari buffer), satu bagian pada suatu waktu. Yang menjadi pokok pembahasan utama dalam masalah bounded buffer adalah bagaimana jika ada dua proses berbeda yang berusaha mengakses buffer tersebut. Salah satu proses akan memberi nilai pada buffer dan mengisi buffer tersebut. Proses yang lain akan membaca nilai dan mengosongkan buffer tersebut. Proses yang pertama biasa disebut producer sedangkan yang kedua disebut consumer. Produsen menghasilkan barang dan konsumen yang akan menggunakannya.

Ada beberapa batasan yang harus dipenuhi, antara lain :

• Barang yang dihasilkan oleh produsen terbatas

• Barang yang dipakai konsumen terbatas

• Konsumen hanya boleh menggunakan barang yang dimaksud setelah produsen menghasilkan barang dalam jumlah tertentu

• Produsen hanya boleh memproduksi barang jika konsumen sudah kehabisan barang.

 Solusi untuk produsen adalah baik pergi tidur atau membuang data jika buffer penuh. Lain kali konsumen menghapus item dari buffer, itu akan memberitahu produser, yang mulai mengisi buffer lagi. Dengan cara yang sama, konsumen bisa tidur jika menemukan buffer kosong. Lain kali produser menempatkan data ke dalam buffer, itu bangun yang tidur konsumen. solusi dapat dicapai dengan sarana komunikasi antar-proses, biasanya menggunakan Semaphore. Sebuah solusi yang tidak memadai bisa mengakibatkan kebuntuan di mana kedua proses sedang menunggu untuk dibangunkan. Masalahnya juga dapat digeneralisasi untu memiliki beberapa produsen dan konsumen. Kita dapat menerapkan konsep semaphore untuk menyelesaikan masalah tersebut. Disini kita menggunakan tiga buah semaphore yaitu mutex, full dan empty. Mutex digunakan untuk menjamin hanya boleh satu proses yang berjalan mengakses buffer pada suatu waktu, awalnya dinisialisasi sebesar satu (1). Full digunakan untuk menghitung jumlah buffer yang berisi, yang pada awalnya diinisialisasi sebesar nol (0). Sedangkan empty digunakan untuk menghitung jumlah buffer yang kosong, yang awalnya dinisialisasi sebesar ukuran buffer. Beriku variabel umumt :semaphore full, empty, mutex; Inisialisasi untuk variable di atas, full = 0, empty = n, mutex = 1.

 Jadi dapat disimpulkan bahwa pokok permasalahan bounded buffer adalah bagaimana mengatur sinkronisasi dari beberapa proses yang secara konkuren ingin mengakses buffer (mengisi dan mengosongkan buffer). Pengaturan itu dilakukan dengan menerapkan konsep semaphore yang menjamin hanya ada satu proses dalam suatu waktu yang boleh mengakses buffer sehingga tidak terjadi race condition.

• Readers and Writers Problem

Readers/Writers adalah salah satu masalah sinkronisasi klasik yang sering digunakan untuk mendiskusikan dan membandingkan berbagai cara untuk menyelesaikan masalah sinkronisasi. Secara singkat, masalah ini terjadi ketika ada beberapa pembaca dan penulis ingin mengakses suatu berkas pada saat bersamaan.

Masalah Readers/Writers, seperti yang telah dikatakan di atas bahwa inti dari permasalahan ini adalah adanya beberapa pembaca dan penulis yang ingin mengakses suatu berkas secara simultan. Sebagai syarat bahwa data yang terkandung dalam berkas tersebut tetap konsisten, maka setiap kali berkas tersebut ditulis, maka hanya ada boleh maksimal satu penulis yang menulisnya. Untuk pembaca, hal ini tidak perlu dikhawatirkan sebab membaca suatu berkas tidak mengubah isinya. Dengan kata lain, pada suatu saat diperbolehkan untuk beberapa pembaca untuk membaca berkas tersebut. Akan tetapi, ketika ada yang sedang menulis, tidak boleh ada satupun yang membaca. Ini berarti bahwa thread penulis menjalankan tugasnya secara eksklusif.

Untuk mengatasi masalah ini, ada tiga macam solusi yang akan dibahas. Dasar pembagian solusi ini adalah prioritas. Pertama, solusi dengan pembaca diprioritaskan akan dibahas. Kemudian dilanjutkan dengan solusi dengan penulis yang diprioritaskan. Terakhir, solusi dengan pembaca dan penulis saling bergantian akan dibahas. Pada setiap solusi akan dilihat mengenai tingkat kesuksesan solusi tersebut bila kita lihat dari sudut pandang syarat penyelesaian critical section. Implementasi dari setiap solusi yang diberikan di bawah ini adalah dengan menggunakan semafor.

Readers and Writers Problem adalah problem yang memodelkan proses yang mengakses database. Masalah ini timbul ketika ada dua proses atau lebih berbagi data yang sama. Data yang dimaksud disini bisa berbentuk buffer, file atau objek dari suatu program

Terdapat dua variasi pada masalah ini, yaitu :

seorang reader tidak perlu menuggu reader lain untuk selesai hanya karena ada writer menunggu (reader memiliki prioritas lebih tinggi disbanding dengan writer)

Jika ada writer yang sedang menunggu, maka tidak boleh ada reader lain yang bekerja (writer memiliki prioritas yang lebih tinggi)

Jika terdapat writer dalam critical section dan terdapat n reader yang menunggu, maka satu reader akan antri di wrt dan n-1 reader akan antri di mutex. Jika writer mengeksekusi signal(wrt), maka dapat disimpulkan bahwa eksekusi adalah menunggu reader atau menunggu satu writer.

Solusi Readers and Writers Problem

a.Pembaca di prioritaskan

b.Penulis di prioritaskan

c.Kedua jenis proses mempunyai prioritas yang sama.

• Dining Philosophers

 Dining Philosophers Prolem

Masalah ini pertama kali ditulis dan diselesaikan oleh Djikstra pada tahun 1965.Masalah ini memodelkan masalah enkapsulasi dari ketergantungan mesin dan masalah portabilitas. Dalam masalah Dining Philosophers, diketahui sejumlah (N) filusuf yang hanya memiliki tiga status, berpikir, lapar, dan makan. Semua filusuf berada di sebuah meja makan bundar yang ditata sehingga di depan setiap filusuf ada sebuah piring berisi mie dan di antara dua piring yang bersebelahan terdapat sebuah sumpit.

 Solusi Dining – Philosophers Problem ada dua, yakni :

a.Solusi Waiter

Solusi Waiter : solusi sederhana ini dilakukan dengan mengadakan seorang waiter yang senantiasa mengawasi penggunaan sumpit di meja makan. Ketika empat buah (dua pasang) sumpit sedang dipakai,orang berikutnya yang ingin memakai sumpit harus meminta izin kepada sang waiter, yang hanya dapat diberi ketika salah satu sumpit telah selesai terpakai.

b.Solusi Hierarki Resource

 Solusi Hirarki Resource: resources (sumpit) di meja makan telah diberi susunan hirarki. Setiap permintaan orang terhadap sebuah sumpit harus dilakukan pada susunan tertentu, dan dikembalikan pada susunan sebaliknya. Dalam hal ini, setiap orang dapat mengambil sumpit dimanapun diatas meja. Misalkan setiap sumpit diberi nomor sebagai tingkat hirarki dari 1 sampai 5, seseorang hanya dapat mengambil sumpit dengan nomor yang paling rendah, kemudian mengambil sumpit yang setingkat lebih tinggi. Ketika ia hendak mengembalikannya, orang itu harus meletakkan sumpit dengan nomor yang lebih tinggi terlebih dahulu, lalu yang rendah.

Itulah ulasan mengenai Masalah Klasik Sinkronisasi. Semoga bermanfaat terimakasih.