Pendahuluan Race Condition Critical Section

128

Bab 19. Solusi Critical Section

19.1. Pendahuluan

Pada bab sebelumnya telah dijelaskan tentang masalah critical section yang dapat menimbulkan Race Condition. Oleh karena itu, dibutuhkan solusi yang tepat untuk menghindari munculnya Race Condition. Solusi tersebut harus memenuhi ketiga syarat berikut: 1. Mutual Exclusion 2. Progress 3. Bounded Waiting Ada dua jenis solusi untuk memecahkan masalah critical section, yaitu. 1. Solusi Perangkat Lunak. Solusi ini menggunakan algoritma-algoritma untuk mengatasi masalah critical section.

2. Solusi Perangkat Keras. Solusi ini tergantung pada beberapa instruksi mesin tertentu, misalnya

dengan me-non-aktifkan interupsi, mengunci suatu variabel tertentu atau menggunakan instruksi level mesin seperti tes dan set. Pembahasan selanjutnya adalah mengenai solusi perangkat lunak menggunakan algoritma-algoritma. Algoritma-algoritma yang akan dibahas adalah algoritma untuk memecahkan masalah critical section untuk dua proses yaitu Algoritma I, Algoritma II dan Algoritma III. Perlu diingat bahwa Algoritma I dan Algoritma II tidak dapat menyelesaikan masalah critical section. Adapun algoritma yang dibahas untuk memecahkan masalah critical section untuk n-buah proses adalah Algoritma Tukang Roti.

19.2. Algoritma I

Algoritma I mencoba mengatasi masalah critical section untuk dua proses. Algoritma ini menerapkan sistem bergilir kepada kedua proses yang ingin mengeksekusi critical section, sehingga kedua proses tersebut harus bergantian menggunakan critical section. Gambar 19.1. Algoritma I Algoritma ini menggunakan variabel bernama turn, nilai turn menentukan proses mana yang boleh memasuki critical section dan mengakses data yang di-sharing. Pada awalnya variabel turn diinisialisasi 0, artinya P0 yang boleh mengakses critical section. Jika turn = 0 dan P0 ingin menggunakan critical section, maka ia dapat mengakses critical section-nya. Setelah selesai mengeksekusi critical section, P0 akan mengubah turn menjadi 1, yang artinya giliran P1 tiba dan P1 diperbolehkan mengakses critical section. Ketika turn = 1 dan P0 ingin menggunakan critical section, maka P0 harus menunggu sampai P1 selesai menggunakan critical section dan mengubah turn menjadi 0. 129 Ketika suatu proses sedang menunggu, proses tersebut masuk ke dalam loop, dimana ia harus terus-menerus mengecek variabel turn sampai berubah menjadi gilirannya. Proses menunggu ini disebut busy waiting. Sebenarnya busy waiting mesti dihindari karena proses ini menggunakan CPU. Namun untuk kasus ini, penggunaan busy waiting diijinkan karena biasanya proses menunggu hanya berlangsung dalam waktu yang singkat. Pada algoritma ini masalah muncul ketika ada proses yang mendapat giliran memasuki critical section tapi tidak menggunakan gilirannya sementara proses yang lain ingin mengakses critical section. Misalkan ketika turn = 1 dan P1 tidak menggunakan gilirannya maka turn tidak berubah dan tetap 1. Kemudian P0 ingin menggunakan critical section, maka ia harus menunggu sampai P1 menggunakan critical section dan mengubah turn menjadi 0. Kondisi ini tidak memenuhi syarat progress karena P0 tidak dapat memasuki critical section padahal saat itu tidak ada yang menggunakan critical section dan ia harus menunggu P1 mengeksekusi non- critical section -nya sampai kembali memasuki critical section. Kondisi ini juga tidak memenuhi syarat bounded waiting karena jika pada gilirannya P1 mengakses critical section tapi P1 selesai mengeksekusi semua kode dan terminate, maka tidak ada jaminan P0 dapat mengakses critical section dan P0-pun harus menunggu selamanya.

19.3. Algoritma II

Algoritma II juga mencoba memecahkan masalah critical section untuk dua proses. Algoritma ini mengantisipasi masalah yang muncul pada algoritma I dengan mengubah penggunaan variabel turn dengan variabel flag. Variabel flag menyimpan kondisi proses mana yang boleh masuk critical section. Proses yang membutuhkan akses ke critical section akan memberikan nilai flag-nya true. Sedangkan proses yang tidak membutuhkan critical section akan men-set nilai flagnya bernilai false. Gambar 19.2. Algoritma II Suatu proses diperbolehkan mengakses critical section apabila proses lain tidak membutuhkan critical section atau flag proses lain bernilai false. Tetapi apabila proses lain membutuhkan critical section ditunjukkan dengan nilai flag-nya true, maka proses tersebut harus menunggu dan mempersilakan proses lain menggunakan critical section-nya. Disini terlihat bahwa sebelum memasuki critical section suatu proses melihat proses lain terlebih dahulu melalui flag-nya, apakah proses lain membutuhkan critical section atau tidak. Awalnya flag untuk kedua proses diinisialisai bernilai false, yang artinya kedua proses tersebut tidak membutuhkan critical section. Jika P0 ingin mengakses critical section, ia akan mengubah flag[0] menjadi true. Kemudian P0 akan mengecek apakah P1 juga membutuhkan critical section, jika flag[1] bernilai false maka P0 akan menggunakan critical section. Namun jika flag[1] bernilai true maka P0 harus menunggu P1 menggunakan critical section dan mengubah flag[1] menjadi false. 130