dymand

- UNIX System Call

- Manajemen Memory

Setelah mempelajari materi dalam bab ini, mahasiswa diharapkan mampu:

- Menggunakan system call fork, wait dan execl pada Linux.

- Menggunakan perintah-perintah untuk manajemen memory.

Pada praktikum ini akan dilakukan percobaan menggunakan system call yang

berhubungan dengan proses pada system operasi UNIX yang biasa disebut UNIX

System Call, yaitu system call fork, execl dan wait. Pada percobaan yang dilakukan

akan dibuat program yang didalamnya terdapat fungsi system call. Untuk

menjalankannya pada Linux gunakan g++.

System call fork adalah suatu system call yang membuat suatu proses baru

pada system operasi UNIX. Pada percobaan ini menggunakan mesin Linux dan

beberapa program yang berisi system call fork().

Bila suatu program berisi sebuah fungsi fork(), eksekusi dari program

menghasilkan eksekusi dua proses. Satu proses dibuat untuk memulai eksekusi

program. Bila system call fork() dieksekusi, proses lain dibuat. Proses asal disebut

proses parend dan proses kedua disebut proses child. Proses child merupakan duplikat

dari proses parent. Kedua proses melanjutkan eksekusi dari titik dimana system call

fork() menghasilkan eksekusi pada program utama. Karena UNIX adalah system

operasi time sharing, dua proses tersebut dapat mengeksekusi secara konkuren.

Nilai yang dihasilkan oleh fork() disimpan dalam variable bertipe pid_t,

yang berupa nilai integer. Karena nilai dari variable ini tidak digunakan, maka hasil

fork() dapat diabaikan.

· Untuk kill proses gunakan Ctrl+C.

· Untuk dokumentasi fork() dapat dilihat dengan ketikkan man 2 fork.

· Untuk melihat id dari proses, gunakan system call getpid()

· Untuk melihat dokumentasi dari getpid(), ketikkan man 2 getpid

Perbedaan antara proses parent dan proses child adalah

· Mempunyai pid yang berbeda

· Pada proses parent , fork() menghasilkan pid dari proses child jika sebuah

proses child dibuat.

· Pada proses child, fork() selalu menghasilkan 0

· Membedakan copy dari semua data, termasuk variable dengan current value dan

stack

· Membedakan program counter (PC) yang menunjukkan eksekusi berikutnya

meskipun awalnya keduanya mempunyai nilai yang sama teta pi setelah itu

berbeda.

· Setelah fork, kedua proses tersebut tidak menggunakan variable bersama.

System call fork menghasilkan :

· Pid proses child yang baru ke proses parent, hal ini sama dengan

memberitahukan proses parent nama dari child-nya

· 0 : menunjukkan proses child

· -1 : 1 jika terjadi error, fork() gagal karena proses baru tidak dapat dibuat.

System call wait menyebabkan proses menunggu sinyal (menunggu sampai

sembarang tipe sinyal diterima dari sembarang proses). Biasanya digunakan oleh proses

parent untuk menunggu sinyal dari system operasi ke parent bila child diterminasi.

System call wait menghasilkan pid dari proses yang mengirimi sinyal. Untuk melihat

dokumentasi wait gunakan perintah man 2 wait.

Misalnya kita ingin proses baru mengerjakan sesuatu yang berbeda dari proses

parent, sebutlah menjalankan program yang berbeda. Sistem call execl meletakkan

program executable baru ke memory dan mengasosiasikannya dengan proses saat itu.

Dengan kata lain, mengubah segala sesuatunya sehingga program mulai mengeksekusi

dari file yang berbeda.

Linux mengimplementasikan sistem virtual memory demand-paged. Proses

mempunyai besar memory virtual yang besar (4 gigabyte). Pada virtual memory

dilakukan transfer page antara disk dan memory fisik.

Jika tidak terdapat cukup memory fisik, kernel melakukan swapping beberapa

page lama ke disk. Disk drive adalah perangkat mekanik yang membaca dan menulis ke

disk yang lebih lambat dibandingkan mengakses memory fisik. Jika memory total page

lebih dari memory fisik yang tersedia, kernel lebih banyak melakukan swapping

dibandingkan eksekusi kode program, sehingga terjadi thrashing dan mengurangi

utilitas.

Jika memory fisik ekstra tidak digunakan, kernel meletakkan kode program

sebagai disk buffer cache. Disk buffer menyimpan data disk yang diakses di memory;

jika data yang sama dibutuhkan lagi dapat dengan cepat diambil dari cache.

Pertama kali sistem melakukan booting, ROM BIOS membentuk memory test

seperti terlih at berikut :

ROM BIOS (C) 1990

008192 KB OK WAIT......

Kemudian informasi penting ditampilkan selama proses booting pada linux seperti

terlihat berikut :

Memory: 7100k/8192k available (464k

kernel code, 384k reserved, 244k data) ...

Adding Swap: 19464k swap-space

Informasi diatas menampilkan jumlah RAM tersedia setelah kernel di-load ke memory

(dalam hal ini 7100K dari 8192K). Jika ingin melihat pesan saat booting kernel yang

terlalu cepat dibaca dapat dilihat kembali dengan perintah dmesg.

Setiap Linux dijalankan, perintah free digunakan untuk menampilkan total memory

yang tersedia. Atau menggunakan cat /proc/meminfo. Memory fisik dan ruang

swap ditampilkan disini. Contoh output pada sistem :

total used free shared buffers

Mem: 7096 5216 1880 2328 2800

Swap: 19464 0 19464

Informasi ditampilkan dalam kilobyte (1024 byte). Memory ”total” adalah jumlah

tersedia setelah load kernel. Memory digunakan untuk proses atau disk bufferring

sebagai “used”. Memory yang sedang tidak digunakan ditampilkan pada kolom

“free”. Memory total sama dengan jumlah kolom ”used” dan ”free”.

Memory diindikasikan “shared” yaitu berapa banyak memory yang digunakan lebih

dari satu proses. Program seperti shell mempunyai lebih dari satu proses yang berjalan.

Kode executable read-only dan dapat disharing oleh semua proses yang berjalan pada

shell. Kolom “buffers” menampilkan berapa banyak memory digunakan untuk disk

buffering.

Perintah free juga menunjukkan dengan jelas bagaimana swap space dilakukan

dan berpa banyak swapping yang terjadi.

Percobaan berikut untuk mengetahui manajemen memory :

1. Pada saat bootup, dengan satu user log in, dengan perintah free sistem melaporkan

berikut :

total used free shared buffers cached

Mem: 247184 145772 101412 0 10872 57564

-/+ buffers/cache: 77336 169848

Swap: 522072 0 522072

Terdapat free memory (4.4MB) dan sedikit disk buffer (1.1MB).

2. Situasi berubah setelah menjalankan perintah yang membaca data dari disk

(command ls –lR /.)

total used free shared buffers cached

Mem: 247184 230604 16580 0 45260 59748

-/+ buffers/cache: 125596 121588

Swap: 522072 308 522072

Disk buffer bertambah menjadi 2 MB. Hal ini berakibat pula pada kolom ”used”

dan memory ”free” juga berkurang.

Perintah top dan ps -u juga sangat berguna untuk menunjukkan bagaimana

penggunaan memory berubah secara dinamis dan bagaimana proses individu

menggunakan memory. Contoh tampilannya :

USER PID %CPU %MEM VSZ RSS TTY STAT START TIME COMMAND

student 4581 0.0 0.3 4316 856 pts/0 S 10:25 0:00 bash

student 4699 0.0 0.2 2604 656 pts/0 R 10.39 0:00 ps -u

TUGAS PENDAHULUAN:

Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut ini :

1. Apa yang dimaksud dengan system call ?

2. Apa yang dimaksud dengan sistem call fork(), execl() dan wait(). Jawablah

dengan menggunakan perintah man (contoh : man 2 fork, man 2 execl dan

man 2 wait) ?

3. Apa yang dimaksud sistem virtual memory, proses swapping dan buffer cache pada

manajemen memory ?

4. Apa yang dimaksud perintah free dan cat /proc/meminfo ?

5. Apa yang dimaksud perintah ps ?

1. Login sebagai user.

2. Bukalah Console Terminal dan lakukan percobaan-percobaan di bawah ini

kemudian analisa hasil percobaan.

3. Selesaikan soal-soal latihan.

Percobaan 1 : Melihat proses parent dan proses child

1. Dengan menggunakan editor vi, buatlah file fork1.cpp dan ketikkan program

berikut :

2. Gunakan g++ compiler untuk menjalankan program diatas

$ g++ -o fork1 fork1.cpp

$ ./fork1

3. Amati output yang dihasilkan

Percobaan 2 : Membuat dua proses terus menerus dengan sebuah system

call fork()

1. Dengan menggunakan editor vi, buatlah file fork2.cpp dan ketikkan program

berikut :

#include <iostream>

using namespace std;

#include <sys/types.h>

#include <unistd.h>

/* getpid() adalah system call yg dideklarasikan pada unistd.h.

Menghasilkan suatu nilai dengan type pid_t.

pid_t adalah type khusus untuk process id yg ekuivalen dg int

*/

int main(void) {

pid_t mypid;

uid_t myuid;

for (int i = 0; i < 3; i++) {

mypid = getpid();

cout << "I am process " << mypid << endl;

cout << "My parent is process " << getppid() << endl;

cout << "The owner of this process has uid " << getuid()

<< endl;

/* sleep adalah system call atau fungsi library

yang menghentikan proses ini dalam detik

*/

sleep(1);

}

return 0;

}

2. Gunakan g++ compiler untuk menjala nkan program diatas. Pada saat dijalankan,

program tidak akan pernah berhenti. Untuk menghentikan program tekan Ctrl+C.

$ g++ -o fork2 fork2.cpp

$ ./fork2

3. Amati output yang dihasilkan

Percobaan 3 : Membuat dua proses sebanyak lima kali

1. Dengan menggunakan editor vi, buatlah file fork3.cpp dan ketikkan program

berikut :

#include <iostream>

using namespace std;

#include <sys/types.h>

#include <unistd.h>

/* getpid() dan fork() adalah system call yg dideklarasikan

pada unistd.h.

Menghasilkan suatu nilai dengan type pid_t.

pid_t adalah type khusus untuk process id yg ekuivalen dg int

*/

int main(void) {

pid_t childpid;

int x = 5;

childpid = fork();

while (1) {

cout << "This is process " << getpid() << endl;

cout << "x is " << x << endl;

sleep(1);

x++;

}

return 0;

}

#include <iostream>

using namespace std;

#include <sys/types.h>

#include <unistd.h>

2. Gunakan g++ compiler untuk menjalankan program diatas

$ g++ -o fork3 fork3.cpp

$ ./fork3

3. Amati output yang dihasilkan

Percobaan 4 : Proses parent menunggu sinyal dari proses child dengan

system call wait

1. Dengan menggunakan editor vi, buatlah file fork4.cpp dan ketikkan program

berikut :

/* getpid() dan fork() adalah system call yg dideklarasikan

pada unistd.h.

Menghasilkan suatu nilai dengan type pid_t.

pid_t adalah type khusus untuk process id yg ekuivalen dg int

*/

int main(void) {

pid_t childpid;

childpid = fork();

for (int i = 0; i < 5; i++) {

cout << "This is process " << getpid() << endl;

sleep(2);

}

return 0;

}

#include <iostream>

using namespace std;

#include <sys/types.h>

#include <unistd.h>

#include <sys/wait.h>

/* pid_t fork() dideklarasikan pada unistd.h.

pid_t adalah type khusus untuk process id yg ekuivalen dg int

*/

2. Gunakan g++ compiler untuk menjalankan program diatas

$ g++ -o fork4 fork4.cpp

$ ./fork4

int main(void) {

pid_t child_pid;

int status;

pid_t wait_result;

child_pid = fork();

if (child_pid == 0) {

/* kode ini hanya dieksekusi proses child */

cout << "I am a child and my pid = " << getpid() << endl;

cout << "My parent is " << getppid() << endl;

/* keluar if akan menghentikan hanya proses child */

}

else if (child_pid > 0) {

/* kode ini hanya mengeksekusi proses parent */

cout << "I am the parent and my pid = " << getpid()

<< endl;

cout << "My child has pid = " << child_pid << endl;

}

else {

cout << "The fork system call failed to create a new

process" << endl;

exit(1);

}

/* kode ini dieksekusi baik oleh proses parent dan child */

cout << "I am a happy, healthy process and my pid = "

<< getpid() << endl;

if (child_pid == 0) {

/* kode ini hanya dieksekusi oleh proses child */

cout << "I am a child and I am quitting work now!"

<< endl;

}

else {

/* kode ini hanya dieksekusi oleh proses parent */

cout << "I am a parent and I am going to wait for my

child" << endl;

do {

/* parent menunggu sinyal SIGCHLD mengirim tanda

bahwa proses child diterminasi */

wait_result = wait(&status);

} while (wait_result != child_pid);

cout << "I am a parent and I am quitting." << endl;

}

return 0;

}

3. Amati output yang dihasilkan

Percobaan 5 : System call fork/exec dan wait mengeksekusi program

bernama ls, menggunakan file executable /bin/ls dengan satu

parameter –l yang ekuivalen dengan ls –l

1. Dengan menggunakan editor vi, buatlah file fork5.cpp dan ketikkan program berikut :

#include <iostream>

using namespace std;

#include <sys/types.h>

#include <unistd.h>

#include <sys/wait.h>

/* pid_t fork() dideklarasikan pada unistd.h.

pid_t adalah type khusus untuk process id yg ekuivalen dg int

*/

int main(void) {

pid_t child_pid;

int status;

pid_t wait_result;

child_pid = fork();

if (child_pid == 0) {

/* kode ini hanya dieksekusi proses child */

cout << "I am a child and my pid = " << getpid() << endl;

execl("/bin/ls", "ls", "-l", "/home", NULL);

/* jika execl berhasil kode ini tidak pernah digunakan */

cout << "Could not execl file /bin/ls" << endl;

exit(1);

/* exit menghentikan hanya proses child */

}

else if (child_pid > 0) {

/* kode ini hanya mengeksekusi proses parent */

cout << "I am the parent and my pid = " << getpid()

<< endl;

cout << "My child has pid = " << child_pid << endl;

}

else {

cout << "The fork system call failed to create a new

process" << endl;

exit(1);

}

2. Gunakan g++ compiler untuk menjalankan program diatas

$ g++ -o fork5 fork5.cpp

$ ./fork5

3. Amati output yang dihasilkan

Percobaan 6 : System call fork/exec dan wait mengeksekusi program lain

1. Dengan menggunakan editor vi, buatlah file fork6.cpp dan ketikkan program berikut :

/* kode ini hanya dieksekusi oleh proses parent karena

child mengeksekusi dari “/bin/ls” atau keluar */

cout << "I am a happy, healthy process and my pid = "

<< getpid() << endl;

if (child_pid == 0) {

/* kode ini tidak pernah dieksekusi */

printf("This code will never be executed!\n");

}

else {

/* kode ini hanya dieksekusi oleh proses parent */

cout << "I am a parent and I am going to wait for my

child" << endl;

do {

/* parent menunggu sinyal SIGCHLD mengirim tanda

bila proses child diterminasi */

wait_result = wait(&status);

} while (wait_result != child_pid);

cout << "I am a parent and I am quitting." << endl;

}

return 0;

}

#include <iostream>

using namespace std;

#include <sys/types.h>

#include <unistd.h>

#include <sys/wait.h>

/* pid_t fork() dideklarasikan pada unistd.h.

pid_t adalah type khusus untuk process id yg ekuivalen dg int

*/

int main(void) {

pid_t child_pid;

int status;

pid_t wait_result;

child_pid = fork();

if (child_pid == 0) {

/* kode ini hanya dieksekusi proses child */

cout << "I am a child and my pid = " << getpid() << endl;

execl("fork3", "goose", NULL);

/* jika execl berhasil kode ini tidak pernah digunakan */

cout << "Could not execl file fork3" << endl;

exit(1);

/* exit menghentikan hanya proses child */

}

else if (child_pid > 0) {

/* kode ini hanya mengeksekusi proses parent */

cout << "I am the parent and my pid = " << getpid()

<< endl;

cout << "My child has pid = " << child_pid << endl;

}

else {

cout << "The fork system call failed to create a new

process" << endl;

exit(1);

}

/* kode ini hanya dieksekusi oleh proses parent karena

child mengeksekusi dari “fork3” atau keluar */

cout << "I am a happy, healthy process and my pid = "

<< getpid() << endl;

if (child_pid == 0) {

/* kode ini tidak pernah dieksekusi */

printf("This code will never be executed!\n");

}

else {

/* kode ini hanya dieksekusi oleh proses parent */

cout << "I am a parent and I am going to wait for my

child" << endl;

do {

/* parent menunggu sinyal SIGCHLD mengirim tanda

bila proses child diterminasi */

wait_result = wait(&status);

} while (wait_result != child_pid);

cout << "I am a parent and I am quitting." << endl;

}

return 0;

}

2. Gunakan g++ compiler untuk menjalankan program diatas

$ g++ -o fork6 fork6.cpp

$ ./fork6

3. Amati output yang dihasilkan

Percobaan 7 : Melihat Manajemen Memory

1. Perhatikan dengan perintah dmesg jumlah memory tersedia dan proses

swapping

$ dmesg | more

2. Dengan perintah free perhatikan jumlah memory ”free”, ”used”, “share” dan

“buffer” .

$ free

3. Dengan perintah dibawah ini apakah hasilnya sama dengan no 2 ?

$ cat /proc/meminfo

4. Gunakan perintah dibawah ini

$ ls –lR /.

5. Perhatikan perubahan manajemen memory

$ free

6. Jalankan sebuah program, misalnya open Office. Perhatikan perubahan

manajemen memory

$ free

7. Dengan perintah ps bagaimana penggunaan memory untuk se tiap proses diatas ?

$ ps -uax

1. Ubahlah program fork5.cpp pada percobaan 5 untuk mengeksekusi perintah yang

ekuivalen dengan

a. ls –al /etc.

b. cat fork2

c. ./fork2

2. Informasi apa saja mengenai manajemen memory yang ditampilkan pada perintah

dmesg pada percobaan Anda ?

3. Bagaimana informasi yang ditampilkan dengan perintah free pada percobaan

Anda ?

4. Apa isi file /proc/meminfo pada percobaan yang Anda lakukan ?

5. Berapa besar memory yang digunakan setelah percobaan 7 dengan perintah ps –

uax ?

6. Lakukan hal yang sama dengan percobaan 7 untuk melihat perubahan memory

setelah dilakukan beberapa proses pada shell. Tentukan perintah yang dilakukan

misalnya membuka browser dan perhatikan hal-hal berikut :

a. Informasi apa saja yang ditampilkan dengan perintah free ?

b. Informasi apa saja yang disimpan file /proc/meminfo ?

c. Berapa besar kapasitas memory total ?

d. Berapa kapasitas memory yang sudah terpakai ?

e. Berapa kapasitas memory yang belum terpakai ?

f. Berapa kapasitas memory yang digunakan sharing beberapa proses ?

g. Berapa kapasitas buffer cache ?

1. Analisa hasil percobaan yang Anda lakukan.

2. Kerjakan latihan diatas dan analisa hasil tampilannya.

3. Berikan kesimpulan dari praktikum ini.