Deadlocks
Pendahuluan
Dalam sistem komputer, terdapat banyak sumber daya yang hanya bisa dimanfaatkan oleh satu proses pada suatu waktu. Contohnya adalah penggunaan sumber daya seperti printer, tape drives dan CD-ROM drives. Dua buah proses yang menggunakan slot yang sama pada tabel proses dapat menyebabkan kerusakan pada sistem. Untuk itu, setiap sistem operasi memiliki mekanisme yang memberikan akses eksklusif pada sumber daya.
Pada kenyataannya, proses membutuhkan akses eksklusif untuk beberapa sumber daya sekaligus. Bayangkan apabila sebuah proses, sebut saja proses A, meminta sumber daya X dan mendapatkannya. Kemudian ada proses B yang meminta sumber daya Y dan mendapatkannya juga. Setelah itu, proses A meminta sumber daya Y dan proses B meminta sumber daya X. Pada situasi tersebut, kedua proses harus ter- block dan menunggu secara terus-menerus. Keadaan seperti itu dinamakan deadlock.
Deadlock secara bahasa berarti buntu atau kebuntuan. Dalam definisi lebih lengkap, deadlock berarti suatu keadaan dimana sistem seperti terhenti dikarenakan setiap proses memiliki sumber daya yang tidak bisa dibagi dan menunggu untuk mendapatkan sumber daya yang sedang dimiliki oleh proses lain. Keadaan seperti ini hanya dapat terjadi pada akses terhadap sumber daya yang tidak bisa dibagi atau non-sharable.
Pada contoh di atas, digambarkan ilustrasi dari kejadian deadlock pada dunia nyata, yaitu pada lalu lintas di jembatan. Dapat dilihat bahwa kedua mobil yang berada di tengah-tengah jembatan tidak dapat maju dan hanya menunggu. Penyelesaian dari masalah tersebut adalah salah satu dari mobil tersebut mundur, sehingga mobil yang lain dapat maju. Mobil pada kasus ini adalah proses, sedangkan jembatan adalah sumber daya. Kedua mobil berebut untuk menggunakan sumber daya, namun karena sumber daya tersebut hanya dapat digunakan oleh satu proses saja, maka terjadilah deadlock. Kondisi tersebut bila terjadi dalam waktu yang lama dapat menyebabkan terjadinya starvation.
Gambar di atas adalah contoh lain terjadinya deadlock pada dunia nyata. Pada gambar jelas terlihat bahwa lalu lintas terhenti dan terjadi antrian pada empat arah datangnya mobil. Tidak ada mobil yang bisa melanjutkan perjalanan dan hanya menunggu saja. Permasalahan ini dapat dipecahkan dengan cara salah satu dari antrian tersebut mundur dan memberikan kesempatan antrian lain untuk berjalan terlebih dahulu. Kasus seperti ini sangat potensial untuk terjadinya starvation. Berikut ini diberikan contoh situasi deadlock yang dideskripsikan dengan pseudocode.
Contoh 23.1. TestAndSet
Mutex M1, M2;
/* Thread 1 */
while (1)
{
NonCriticalSection()
Mutex_lock(&M1);
Mutex_lock(&M2);
CriticalSection();
Mutex_unlock(&M2);
Mutex_unlock(&M1);
}
/* Thread 2 */
while (1)
{
NonCriticalSection()
Mutex_lock(&M2);
Mutex_lock(&M1);
CriticalSection();
Mutex_unlock(&M1);
Mutex_unlock(&M2);
}
Misalkan thread 1 berjalan dan mengunci M1. Akan tetapi sebelum ia dapat mengunci M2, ia diinterupsi. Kemudian thread 2 mulai berjalan dan mengunci M2. Ketika ia mencoba untuk mendapatkan dan mengunci M1, ia terblok karena M1 telah dikunci oleh thread 1. Selanjutnya thread 1 berjalan lagi dan mencoba untuk mendapatkan dan mengunci M2, namun terblok karena M2 telah dikunci oleh thread 2. Kedua thread terblok dan saling menunggu terjadinya sesuatu yang tak pernah akan terjadi. Kesimpulannya, terjadi deadlock yang melibatkan thread 1 dan thread 2.
Pada bahasan selanjutnya kita akan membahas tentang deadlock secara lebih mendalam, yaitu tentang starvation, bagaimana deadlock dapat terjadi dan cara untuk menanganinya.
Starvation
Pada bagian pendahuluan, telah sama-sama kita ketahui mengenai pengertian dari deadlock. Di contoh lalu lintas jembatan, terlihat bahwa kejadian deadlock yang berlangsung secara terus-menerus dan tiada akhir dapat menyebabkan terjadinya starvation. Akan tetapi, deadlock bukanlah satu-satunya penyebab terjadinya starvation. Lalu lintas yang didominasi oleh kendaraan-kendaraan dari satu arah pun dapat menyebabkan terjadinyastarvation. Akibat yang terjadi adalah kendaraan dari arah lain menjadi terus menunggu giliran untuk berjalan hingga akhirnya mengalami starvation.
Starvation adalah keadaan dimana satu atau beberapa proses 'kelaparan' karena terus dan terus menunggu kebutuhan sumber dayanya dipenuhi. Namun, karena sumber daya tersebut tidak tersedia atau dialokasikan untuk proses lain, akhirnya proses yang membutuhkan tidak bisa memilikinya. Kondisi seperti ini merupakan akibat dari keadaan menunggu yang berkepanjangan.
Model Sistem
Keadaan dimana suatu proses yang meminta sumber daya pasti terjadi dalam suatu sistem. Untuk itu dibutuhkan cara pemodelan terhadapnya. Terdapat tipe sumber daya R 1, R 2, ..., R m. Contohnya adalah space pada memori dan juga komponen-komponen M/K. Setiap tipe sumber daya R i tersebut memiliki W i instances. Misalnya sebuah sumber daya M/K memiliki dua buah instances yang bisa diakses oleh proses.
Sebuah proses dalam melakukan penggunaan terhadap suatu sumber daya melalui langkah-langkah sebagai berikut:
- Request . Pada langkah ini, pertama kali proses mengajukan diri untuk bisa mendapatkan sumber daya. Proses dapat meminta satu atau lebih sumber daya yang tersedia ataupun yang sedang dimiliki oleh proses yang lain.
- Use . Selanjutnya, setelah proses mendapatkan sumber daya yang dibutuhkannya, proses akan melakukan eksekusi. Sumber daya digunakan oleh proses sampai proses selesai melakukan eksekusi dan tidak membutuhkan lagi sumber daya tersebut.
- Release . Setelah memanfaatkan sumber daya untuk melakukan eksekusi, proses pun akan melepaskan sumber daya yang dimilikinya. Sumber daya tersebut dibutuhkan oleh proses lain yang mungkin sedang menunggu untuk menggunakan.
.jpg)
