Tapi walaupun proses dealokasi mudah dilakukan. Sistem buddy mempunyai kelemahan, yaitu utilisasi memori sangat tidak efisien. Masalah ini muncul karena semua permintaan dibulatkan ke
dalam 2k terdekat yang dapat memuat. Misal jika ada proses berukuran 35 KB, pengalokasian dilakukan di 64 KB. Maka terdapat 29 KB yang disiakan. Ini disebut fragmentasi internal karena
memori yang disiakan adalah internal terhadap segmen-segmen yang dialokasikan.
8.3. Alokasi Slab
Alokasi slab bertujuan untuk mengalokasikan struktur data object kernel yang dibutuhkan di memori fisik untuk menjalankan proses tertentu. Alokasi slab menggunakan algoritma slab. Slab
dibentuk dari halaman-halaman memori fisik yang berdekatan dan digunakan terutama untuk kegiatan pengalokasian memori fisik. Sebuah cache terdiri dari satu atau lebih slab dan diisi oleh
beberapa object. Object itu sendiri merupakan bentuk instansiasi dari struktur data kernel yang direpresentasikan oleh cache yang bersangkutan.
Gambar 8.3. Hubungan antara caches, slab, dan kernel objects
Algoritmanya adalah sebagai berikut: if there is an object in the cache
take it no construction required; else {
allocate a new slab and assign it to a cache; construct the object;}
Jika object yang diperlukan sudah terdapat dalam caches, maka ambil saja object tersebut tanpa harus dibuat ulang. Namun jika object yang dibutuhkan belum ada, alokasikanlah sebuah slab baru,
berikan ke dalam caches, lalu buatlah object tersebut.
Keuntungan algoritma slab: • Tidak terdapatnya fragmentasi pada memori fisik. Dengan alokasi slab, tidak ada lagi masalah
fragmentasi karena ketika kernel me-request memori untuk sebuah object, memori yang diberikan
55
adalah tepat sebesar ukuran object tersebut. • Kebutuhan memori dapat terpenuhi dengan cepat. Proses pengalokasian dan pembebasan memori
bisa memakan banyak waktu. Tapi dengan alokasi slab, ketika object pertama kali dibuat, object tersebut langsung dialokasikan ke dalam caches, lalu setelah object tersebut selesai digunakan,
object tersebut diset statusnya menjadi free dan langsung dikembalikan ke dalam caches, sehingga ketika object tersebut dibutuhkan lagi, tidak perlu ada penginisialisasian ulang object.
Hal ini membuat object tersedia setiap saat kernel membutuhkannya.
8.4. Prepaging
Prepaging merupakan suatu cara untuk mengurangi page fault pada saat proses dimulai. Page fault terjadi ketika halaman yang dibutuhkan tidak berada dalam memori utama, oleh karena itu
strateginya adalah dengan membawa seluruh halaman yang akan dibutuhkan pada satu waktu ke memori.
Prepaging tidak selalu berguna. Prepaging akan berguna bila biaya yang digunakan prepaging lebih sedikit dari biaya menangani kesalahan halaman yang terjadi, yaitu ketika seluruh halaman yang
dibawa terpakai sebagian besar. Namun prepaging juga bisa merugikan, yaitu saat biaya prepaging lebih besar dari biaya menangani kesalahan halaman atau dengan kata lain dari keseluruhan halaman
yang dibawa yang terpakai hanya sebagian kecil saja.
8.5. Ukuran Halaman
Pada dasarnya tidak ada ukuran halaman yang paling baik, karena terdapat beberapa faktor yang mempengaruhinya. Salah satu faktornya adalah ukuran page table. Setiap proses yang aktif harus
memiliki salinan dari page table-nya. Jadi, alangkah baiknya jika ukuran page table itu kecil. Untuk memperoleh ukuran page table yang kecil, jumlah halaman jangan terlalu banyak. Oleh karena, itu
ukuran halaman sebaiknya diperbesar agar jumlah halaman tidak terlalu banyak. Misalnya untuk sebuah memori virtual dengan ukuran 4 megabytes 222, akan ada 4.096 halaman berukuran 1.024
bytes, tapi hanya 512 halaman jika ukuran halaman 8.192 bytes.
Di sisi lain, pemanfaatan memori lebih baik dengan halaman yang lebih kecil. Jika sebuah proses dialokasikan di memori, mengambil semua halaman yang dibutuhkannya, mungkin proses tersebut
tidak akan berakhir pada batas dari halaman terakhir. Jadi, ada bagian dari halaman terakhir yang tidak digunakan walaupun telah dialokasikan. Asumsikan rata-rata setengah dari halaman terakhir
tidak digunakan, maka untuk halaman dengan ukuran 256 bytes hanya akan ada 128 bytes yang terbuang, bandingkan dengan halaman berukuran 8192 bytes, akan ada 4096 bytes yang terbuang.
Untuk meminimalkan pemborosan ini, kita membutuhkan ukuran halaman yang kecil.
Masalah lain adalah waktu yang dibutuhkan untuk membaca atau menulis halaman. Waktu MK terdiri dari waktu pencarian, latency dan transfer. Waktu transfer sebanding dengan jumlah yang
dipindahkan yaitu, ukuran halamannya. Sedangkan waktu pencarian dan latency biasanya jauh lebih besar dari waktu transfer. Untuk laju pemindahan 2 MBs, hanya dihabiskan 0.25 millidetik untuk
memindahkan 512 bytes. Waktu latency mungkin sekitar 8 millidetik dan waktu pencarian 20 millidetik. Total waktu MK 28.25 milidetik. Waktu transfer sebenarnya tidak sampai 1. Sebagai
perbandingan, untuk mentransfer 1024 bytes, dengan ukuran halaman 1024 bytes akan dihabiskan waktu 28.5 milidetik waktu transfer 0.5 milidetik. Namun dengan halaman berukuran 512 bytes
akan terjadi 2 kali transfer 512 bytes dengan masing-masing transfer menghabiskan waktu 28.25 milidetik sehingga total waktu yang dibutuhkan 56.5 milidetik. Kesimpulannya, untuk
meminimalisasi waktu MK dibutuhkan ukuran halaman yang lebih besar.
Pertimbangan lainnya adalah masalah lokalitas. Dengan ukuran halaman yang kecil, total MK harus dikurangi, sehingga lokalitas akan lebih baik. Misalnya, jika ada proses berukuran 200 KB dimana
hanya setengahnya saja yang dipakai 100 KB dalam pengeksekusian. Jika kita mempunyai ukuran halaman yang besar, misalnya berukuran 200 KB, maka keseluruhan proses tersebut akan ditransfer
dan dialokasikan, entah itu dibutuhkan atau tidak. Tapi dengan ukuran halaman yang kecil, misalnya 1 byte, maka kita hanya membawa 100 KB yang diperlukan saja.
Tapi, untuk memperkecil terjadinya page fault sebaiknya ukuran halaman diperbesar. Sebagai
56
contoh, jika ukuran halaman adalah 1 byte dan ada sebuah proses sebesar 200 KB, dimana hanya setengahnya yang menggunakan memori, akan menghasilkan 102.400 page fault . Sedangkan bila
ukuran halaman sebesar 200 KB maka hanya akan terjadi 1 kali page fault . Jadi untuk mengurangi page fault , dibutuhkan ukuran halaman yang besar.
Masih ada faktor lain yang harus dipertimbangkan misalnya hubungan antara ukuran halaman dengan ukuran sektor pada peranti pemberian halaman. Sampai saat ini belum ada jawaban yang
pasti berapa ukuran halaman yang paling baik. Sebagai acuan, pada 1990, ukuran halaman yang paling banyak dipakai adalah 4096 bytes. Sedangkan sistem modern saat ini menggunakan ukuran
halaman yang jauh lebih besar dari itu.
8.6. TLB Reach
TLB reach atau jangkauan TLB adalah jumlah memori yang dapat diakses dari TLB Translation Lookaside buffers. Jumlah tersebut merupakan perkalian dari jumlah masukan dengan ukuran
halaman.
Jangkauan memori = jumlah masukan TLB x ukuran halaman
Jika jumlah masukan dari TLB dilipatgandakan, maka jangkauan TLB juga akan bertambah menjadi dua kali lipat. Idealnya, working set dari sebuah proses disimpan dalam TLB. Jika tidak, maka
proses akan menghabiskan waktu yang cukup banyak mengatasi referensi memori di dalam tabel halaman daripada di TLB. Tetapi untuk beberapa aplikasi hal ini masih belum cukup untuk
menyimpan working set.
Cara lain untuk meningkatkan jangkauan TLB adalah dengan menambah ukuran halaman. Jika ukuran halaman dijadikan dua kali lipatnya, maka jangkauan TLB juga akan menjadi dua kali
lipatnya. Namun hal ini akan meningkatkan fragmentasi untuk aplikasi-aplikasi yang tidak membutuhkan ukuran halaman sebesar itu. Sebagai alternatif, Sistem Operasi dapat menyediakan
ukuran halaman yang bervariasi. Sebagai contoh, UltraSparc II menyediakan halaman berukuran 8 KB, 64 KB, 512 KB, dan 4 MB. Sedangkan Solaris 2 hanya menggunakan halaman ukuran 8 KB
dan 4 MB.
8.7. Struktur Program
Ketika program berjalan, maka ia akan menjadi suatu proses yang pasti membutuhkan memori. Oleh karena itu, implementasi dari suatu program akan sangat berpengaruh pada bagaimana cara proses
tersebut menggunakan memori. Selain itu, pemilihan struktur data dan struktur pemrograman secara cermat juga dapat meningkatkan locality sehingga dapat pula menurunkan tingkat kesalahan
halaman dan jumlah halaman di working set. Contoh kasus:
int i,j; int[128][128] data;
Assume that pages are 128 words in size forj=0; j 128; j++
fori = 0; i 128; i++ Program to initialize to 0
data[i][j] = 0; each element of 128x128 array
Gambar 8.4. Ilustrasi Program 1
57
