Penjadwalan Proses Pada Sistem Operasi

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

Scheduling merupakan konsep utama dalam multitasking, sistem operasi multiprosesor dan sistem operasi real-time. Scheduling adalah cara/metode berbagai proses dilaksanakan pada CPU, dimana biasanya terdapat lebih banyak proses yang dijalankan daripada jumlah CPU yang tersedia. Hal ini diatur oleh software scheduler dan dispatcher.
Tujuan dari multiprogramming adalah untuk memiliki sejumlah proses yang berjalan pada sepanjang waktu, untuk memaksimalkan penggunaan CPU. Tujuan dari pembagian waktu adalah untuk mengganti CPU diantara proses-proses yang begitu sering sehingga user dapat berinteraksi dengan setiap program sambil CPU bekerja. Untuk sistem uniprosesor, tidak akan ada lebih dari satu proses berjalan. Jika ada proses yang lebih dari itu, yang lainnya akan harus menunggu sampai CPU bebas dan dapat dijadwalkan kembali.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang ada, dapat diambil rumusan masalah sebagai berikut.
1. Apakah yang dimaksud denganscheduling atau penjadwalan proses?
2. Apa saja tipe-tipe penjadwalan pada sistem operasi?
3. Ada berapa macam strategi penjadwalan?
4. Apa saja algoritma penjadwalan itu?

1.3 Tujuan Penulisan

Adapun tujuan dari penulisan ini yaitu sebagai berikut:
1. Mendekripsikan pengertian scheduling atau penjadwalan proses.
2. Mengetahui tipe-tipe penjadwalan dalam sistem operasi.
3. Mengetahui macam-macam strategi penjadwalan.
4. Mengetahui algoritma penjadwalan.

1.4 Manfaat Penulisan

1. Dapat mendeskripsikan pengertian scheduling atau penjadwalan proses.
2. Dapat mengetahui tipe penjadwalan apa saja dalam sistem operasi.
3. Dapat mengetahui macam-macam strategi penjadwalan.
4. Dapat mengetahui algoritma penjadwalan.

1.5 Metode Penulisan

Penulisan makalah ini menggunakan metode kajian pustaka dengan mengambil materi  dari internet.

 

BAB II

PEMBAHASAN 

2.1 Pengertian Schedulling/Penjadwalan

Penjadwalan proses yaitu kumpulan kebijaksanaan dan mekanisme di sistem operasi yang berkaitan dengan urutan kerja yang dilakukan oleh sistem komputer. Adapun tugas penjadwalan yaitu untuk memutuskan :
• Proses yang harus berjalan.
• Kapan dan brapa lama proses itu berjalan.
Sasaran atau tujuan utama penjadwalan proses adalah optimasi kinerja menurut kriteria tertentu. Dimana kriteria untuk mengukur dan optimasi kerja penjadwalan antara lain :

1. Adil (Fairness)

Adil adalah proses-proses diperlukan sama yaitu mendapatkan jatah waktu pemroses yang sama dan tak ada proses yang tidak kebagian layanan pemroses sehingga mengalami startvision. Sasaran pendjadwalan seharusnya menjamin tiap proses mendapat pelayanan dari pemroses yang adil.

2. Efesiensi

Efesiensi atau utilisasi pemroses dihitung dengan perbandingan (rasio) waktu sibuk pemroses. Sasaran penjadwalan adalah menjaga agar pemroses tetap dalam keadaan sibuk sehingga efesiensi mencapai maksimum. Sibuk adalah pemroses tidak menganggur, termasuk waktu yang dihabiskan untuk mengeksekusi program pemakai dan sistem operasi.

3. Waktu Tanggap (Response Time)

4. Waktu tanggap pada sistem interaktif

Waktu tanggap dalam sistem interaktif didefinisikan sebagai waktu yang dihabiskan dari saat karakter terakhir dari perintah dimasukkan atau transaksi sampai hasil pertama muncul dilayar (terminal). Waktu tanggap ini disebut terminal response time.

1. Waktu tanggap pada sistem waktu nyata (Real Time)
Pada sistem waktu nyata, waktu tanggap didefinisikan sebagai waktu dari saat kejadian (internal atau eksernal) sampai instruksi pertama rutin layanan yang dimaksud dieksekusi, disebut event response time. Sasaran pendjadwalan adalah meminimalkan waktu tanggap.

4. Turn Arround Time
Turn arround time adalah waktu yang dihabiskan dari saat program atau job mulai masuk ke sistem sampai proses diselesaikan sistem. Waktu yang dimaksud adalah waktu yang dihabiskan dalam sistem, diekspresikan sebagai jumlah waktu eksekusi (waktu pelayanan job) dan waktu menunggu, yaitu;
Turn Arround Time = waktu eksekusi + waktu tunggu
Sasaran penjadwalan adalah meminimalkan turn arround time.

5. Throughtput
Throughtput adalah jumlah kerja yang dapat diselesaikan dalam satu unit waktu. Cara untuk mengekspresikan throughput adalah dengan jumlah job pemakai yang dapat dieksekusi dalam satu unit/interval waktu. Sasaran penjadwalan adalah memaksimalkan jumlah job yang diproses per satu interval waktu. Lebih tinggi angka throughput, lebih banyak kerja yang dilakukan sistem. Kriteria-kriteria tersebut saling bergabung dan dapat pula saling bertentangan sehingga tidak dimungkinkan optimasi semua kriteria secara simultan.
2.3 Tipe-Tipe Penjadwalan
Terdapat tiga tipe penjadwalan berada secara bersama-sama pada sistem operasi yang kompleks, yaitu :
1. Penjadwal Jangka Pendek
Penjadwal ini bertugas menjadwalkan alokasi pemroses diantara proses-proses ready di memori utama. Sasaran utama penjadwal ini memaksimalkan kinerja untuk memenuhi satu kumpulan kriteria yang diharapakan. Penjadwalan ini dijalankan setiap terjadi pengalihan proses untuk memilih proses berikutnya yang harus dijalanka
2. Penjadwal Jangka Menengah
Setelah eksekusi selama suatu waktu, proses mungkin ditunda karena membuat permintaan layanan masukan/keluaran atau memanggil suatu system call. Proses-proses tertunda tidak dapat membuat suatu kemajuan 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.
Penjadwal jangka menengah adalah menangani proses-proses swapping. Proses-proses mempunyai kepentingan kecil saat itu sebagai proses yang tertunda. Tetapi, begitu kondisi yang membuatnya terunda hilang dan proses dimasukkan kembali ke memori utama dan ready. Penjadwalan jangka menengah mengendalikan transisi dari suspended-ready (dari keadaan suspend ke ready) proses-proses swapping.

3. Penjadwal Jangka Panjang
Penjadwal jangka panjang bekerja terhadap antrian batch dan memilih batch berikutnya yang harus dieksekusi. Batch biasanya adalah proses-proses dengan penggunaan sumber daya yang intensif (yaitu waktu proses, memori, perangkat I/O), program-program ini berprioritas rendah, digunakan sebagai pengisi (agar pemroses sibuk) selama periode aktivitas job-job interaktif rendah. Sasaran utama penjadwal jangka pangjang adalah memberi keseimbangan job-job campuran. Dikaitkan dengan state-state proses.

2.4 Strategi Penjadwalan
Terdapat dua strategi penjadwalan, yaitu:
1. Penjadwalan Nonpreemptive
Begitu proses diberi jatah waktu pemroses maka pemroses tidak dapat diambil alih oleh proses lain sampai proses itu selesai.

2. Penjadwalan Preemptive
Saat proses diberi jatah waktu 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.
Penjadwalan preemptive berguna pada sistem dimana proses-proses yang mendapat perhatian tanggapan pemroses secara cepat. Misalnya :
• Pada sistem waktu nyata, kehilangan interupsi (yaitu interupsi tidak segera dilayani) dapat berakibat fatal.
• Pada sistem interaktif/time-sharing, penjadwalan preemptive penting agar  dapat menjamin waktu tanggap yang memadai.
Penjadwalan preemptive bagus, tapi tidak tanpa ongkos. Perlaihan proses (yaitu proses beralih ke proses lain) memerlukan overhead (karena banyak tabel yang dikelola). Agar preemptive 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 merupakan suatu overhead tersendiri.
2.4 Algoritma Penjadwalan
Terdapat banyak algoritma penjadwalan ,baik nonpreemptive maupun preemptive.
      Algoritma-algoritma yang menerapkan strategi nonpreemptive diantaranya:
1. FIFO (Frist In First Out)
Penjadwalan ini merupakan:
• Penjadwalana non-preemptive
• Penjadwalan tidak berprioritas
Ketentuan:
Penjadwalan FIFO adalah penjadwalan paling sederhana, yaitu:
• Proses-proses diberi jatah waktu pemroses berdasarkan waktu kedatangan.
• Begitu proses mendapat jatah waktu pemroses, proses dijalankan sampai selesai.
Penjadwalan ini dikatakan adil dalam arti resmi (dalam semantik/arti antrian, yaitu proses yang datangduluan, dilayani duluan juga), tapi dinyatakan tak adil karena job-job yang perlu waktu lama membuat job-job pendek menunggu. Job-job tak penting dapat membuat job-job penting menunggu.
FIFO jarang digunakan secara mandiri tapi dikombinasikan dengan skema lain, misalnya :
• keputusan berdasarkan prioritas proses. Untuk proses-proses berprioritas sama diputuskan berdasarkan FIFO.
• Berdasarkan kriteria penilaian penjadwalan :
• Fairness : Penjadwalan FIFO adil bila dipandang dari semantik antrian.
• Efesiensi : Penjadwalan FIFO sangat efesien
• Waktu tanggap : Penjadwalan FIFO sangat jelek, tidak cocok untuk sistem interaktif apalagi waktu nyata.
• Turn arround time : Penjadwalan FIFO jelek
• Throughput : Penjadwalan FIFO jelek.

Penggunaan:
• Cocok untuk sistem batch yang sangat jarang interaksi dengan pemakai. Contoh aplikasi analisis numerik, pembuatan tabel.
• Penjadwalan ini sama sekali tak berguna untuk sistem interaktif karena tidak memberi waktu tanggap yang bagus.
• Tidak dapat digunakan untuk sistem waktu nyata.

2. SJF (Shortest Job First)
Penjadwalan ini mengasumsikan waktu berjalannya proses sampai selesai telah 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. Apabila keempat proses tersebut menggunakan penjadwalan shortest job fisrt, maka turn around time untuk B adalah 4, untuk C adalah 8, untuk D adalah 12 dan untuk A adalah 20.
Keuntungan :
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.
Kelemahan :
Masalah yang muncul adalah tidak mengetahui ukuran job saat job masuk. Untuk mengetahui ukuran job adalah dengan membuat estimasi berdasarkan kelakukan sebelumnya. Prosesnya tidak datang bersamaan, sehingga penetapannya harus dinamis. Penjadwalan ini jarang digunakan karena merupakan kajian teoritis untuk pembandingan turn around time.

3. HRN (Highest Ratio Next)
Highest Ratio Next merupakan strategi penjadwalan dengan prioritas proses tidak hanya berdasarkan fungsi waktu layanan tetapi juga jumlah waktu tunggu proses. Begitu proses mendapat jatah pemroses, proses berjalan sampai selesai.
Prioritas dinamis HRN dihitung berdasarkan rumus :

Prioritas = (waktu tunggu + 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. Disebut HRN, karena waktu tunggu ditambah waktu layanan adalah waktu tanggap, yang berarti waktu tanggap tertinggi yang harus dilayani.
4. MFQ (Multiple Feedback Queues)
Penjadwalan ini merupakan:
• Penjadwalan preemptive (by-time)
• Penjadwalan berprioritas dinamis.
Penjadwalan ini untuk mencegah banyaknya swapping dengan proses-proses yang sangat banyakmenggunakan pemroses (karena menyeelesaikan tugasnya memakan waktu lama) diberi jatah waktu (jumlah kwanta) lebih banyak dalam satu waktu.
Penjadwalan ini menghendaki kelas-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.
Mekasnime ini dapat mencegah proses yang perlu berjalan lama swapping berkali-kali dan mencegah proses-proses interaktif yang singkat harus menunggu lama.
Penggunaan
Sistem dengan banyak proses lambat, memerlukan waktu dan juga terdapat banyak proses singkat.

      Algoritma-algoritma yang menerapkan strategi preemptive diantaranya:
1. RR (Round Robin)
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.

Semua proses dianggap penting sehingga diberi sejumlah waktu oleh pemroses yang disebut kwanta (quantum) atau time slice dimana proses itu berjalan.Jika proses masih running sampai akhir quantum, maka CPU akan mempreempt proses itu dan memberikannya ke proses lain. Penjadwal membutuhkannya dengan memelihara daftar proses dari runnable. Ketika quantum habis untuk satu proses tertentu, maka proses tersebut akan diletakkan diakhir daftar (list).

2. SRF (Shortest Remaining First)
Merupakan :
• Penjadwalan berprioritas.dinamis.
• 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 alihproses 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 dibanding SRF.



3. PS (Priority Schedulling)
Setiap proses diberi prioritas dan proses yang berprioritas tertinggi mendapat jatah waktu lebih dulu (running). Diasumsikan bahwa masing-masing proses memiliki prioritas tertentu, sehingga akan dilaksanakan berdasar prioritas yang dimilikinya. Ilustrasi yang dapat memperjelas prioritas tersebut adalah dalam komputer militer, dimana proses dari jendral berprioritas 100, proses dari kolonel 90, mayor berprioritas 80, kapten berprioritas 70, letnan berprioritas 60 dan seterusnya. Dalam UNIX perintah untuk mengubah prioritas menggunakan perintah nice. Pemberian prioritas diberikan secara :
a)    Statis (Static Priorities) berarti prioritas tidak berubah.
Keunggulan :
• Mudah diimplementasikan.
• Mempunyai overhead relatif kecil.
Kelemahan :
Tidak tanggap terhadap perubahan lingkungan yang mungkin menghendaki penyesuaian prioritas.

b)   Dinamis (Dynamic Priorities)
Merupakan mekanisme untuk menanggapi perubahan lingkungan system beroperasi. Prioritas awal yang diberikan ke proses mungkin hanya berumur pendek setelah disesuaikan ke nilai yang lebih tepat sesuai lingkungan.

Kelemahan :
Implementasi mekanisme prioritas dinamis lebih kompleks dan mempunyai overhead lebih besar. Overhead ini diimbangi dengan peningkatan daya tanggap sistem.
Contoh penjadwalan berprioritas :
Proses-proses yang sangat banyak operasi masukan/keluaran menghabiskan kebanyakan waktu menunggu selesainya operasinya masukan/keluaran. Proses-proses ini diberi prioritas sangat tinggi sehingga begitu proses memerlukan pemroses segera diberikan, proses akan segera memulai permintaan masukan/keluaran berikutnya sehingga menyebabkan proses blocked menunggu selesainya operasi masukan/keluaran. Dengan demikian pemroses dapat dipergunakan proses-proses lain. Proses-proses I/O berjalan paralel bersama proses-proses lain yang benar-benar memerlukan pemroses, sementara proses-proses I/O itu menunggu selesainya operasi DMA.
Proses-proses yang sangat banyak operasi I/O-nya, kalau harus menunggu lama untuk memakai pemroses (karena prioritas rendah) hanya akan membebani memori, karena harus disimpan tanpa perlu proses-proses itu dimemori karena tidak selesai-selesai menunggu operasi masukan dan menunggu jatah pemroses.

4. GS (Guaranteed Schedulling)
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.


BAB III
PENUTUP

3.1 Kesimpulan
                   Penjadwalan proses yaitu kumpulan kebijaksanaan dan mekanisme di sistem operasi yang berkaitan dengan urutan kerja yang dilakukan oleh sistem komputer. Penjadwalan bertugas menentukan proses mana yang harus berjalan serta kapan dan berapa lama proses itu berjalan. Kriteria untuk mengukur dan optimasi kerja penjadwalan yaitu : Adil, Efesiensi, Waktu Tanggap, Turn Arround Time, dan Throughtput. Terdapat 3 tipe penjadwalan dalam sistem operasi yaitu : Penjadwalan Jangka Pendek, Jangka Menengah, dan Jangka Panjang. Macam-macam strategi penjadwalan dibagi menjadi 2 yaitu Penjadwalan Nonpreemptive dan Penjadwalan Preemprive. Algoritma penjadwalan pun dibagi menjadi 2, untuk Algoritma Penjadwalan Nonpreemptive adalah : FIFO, SJF, HRN, dan MFQ. Sedangakan untuk Algoritma Penjadwalan Preemptive adalah : RR, SRF, PS, GS.