SISTEM TERDISTRIBUSI (CHAP 4)

BAB IV
SISTEM OPERASI TERDISTRIBUSI

4.1. Sistem Operasi

Pengertian Sistem Operasi

Sistem operasi (Operating System atau OS) adalah perangkat lunak sistem yang bertugas untuk melakukan kontrol dan manajemen perangkat keras serta operasi- operasi dasar sistem, termasuk menjalankan software aplikasi seperti program- program pengolah kata dan browser web.

Secara umum, Sistem Operasi adalah software pada lapisan pertama yang ditaruh pada memori komputer pada saat komputer dinyalakan. Sedangkan software- software lainnya dijalankan setelah Sistem Operasi berjalan, dan Sistem Operasi akan melakukan layanan inti umum untuk software-software itu. Layanan inti umum tersebut seperti akses ke disk, manajemen memori, skeduling task, dan antar-muka user. Sehingga masing-masing software tidak perlu lagi melakukan tugas-tugas inti umum tersebut, karena dapat dilayani dan dilakukan oleh Sistem Operasi. Bagian kode yang melakukan tugas-tugas inti dan umum tersebut dinamakan dengan "kernel" suatu Sistem Operasi.

Sistem Operasi secara umum terdiri dari beberapa bagian:

1.   Mekanisme Boot, yaitu meletakkan kernel ke dalam memory

2.   Kernel, yaitu inti dari sebuah Sistem Operasi

3.   Command Interpreter atau shell, yang bertugas membaca input dari pengguna

4.   Pustaka-pustaka, yaitu yang menyediakan kumpulan fungsi dasar dan standar yang dapat dipanggil oleh aplikasi lain

5.   Driver untuk berinteraksi dengan hardware eksternal, sekaligus untuk mengontrol mereka.

Komponen Sistem Operasi

Komponen sistem operasi terdiri dari:

A.  Manajemen Proses

Proses adalah keadaan ketika sebuah program sedang di eksekusi. Sebuah proses membutuhkan beberapa sumber daya untuk menyelesaikan tugasnya. sumber daya tersebut dapat berupa CPU time, memori, berkas-berkas, dan perangkat-perangkat I/O. Sistem operasi bertanggung jawab atas aktivitas-aktivitas yang berkaitan dengan manajemen proses seperti:

•   Pembuatan dan penghapusan proses pengguna dan sistem proses.

•   Menunda atau melanjutkan proses.

•   Menyediakan mekanisme untuk proses sinkronisasi.

•   Menyediakan mekanisme untuk proses komunikasi.

•   Menyediakan mekanisme untuk penanganan deadlock.

B.  Manajemen Memori Utama

Memori utama atau lebih dikenal sebagai memori adalah sebuah array yang besar dari  word  atau  byte,  yang  ukurannya  mencapai  ratusan,  ribuan,  atau  bahkan jutaan. Setiap word atau byte mempunyai alamat tersendiri. Memori Utama berfungsi sebagai tempat penyimpanan yang akses datanya digunakan oleh CPUatau perangkat I/O. Memori utama termasuk tempat penyimpanan data yang sementara (volatile), artinya data dapat hilang begitu sistem dimatikan.

Sistem operasi bertanggung jawab atas aktivitas-aktivitas yang berkaitan dengan manajemen memori seperti:

          •   Menjaga  track  dari  memori  yang  sedang  digunakan  dan  siapa                 yang menggunakannya.

•   Memilih program yang akan di-load ke memori.

•   Mengalokasikan dan meng-dealokasikan ruang memori sesuai kebutuhan.

C.  Manajemen Berkas

Berkas adalah kumpulan informasi yang berhubungan sesuai dengan tujuan pembuat berkas tersebut. Berkas dapat mempunyai struktur yang bersifat hirarkis (direktori, volume, dll.). Sistem operasi bertanggung-jawab:

•   Pembuatan dan penghapusan berkas.

•   Pembuatan dan penghapusan direktori.

•   Mendukung manipulasi berkas dan direktori.

•   Memetakan berkas ke secondary storage.

•   Mem-backup berkas ke media penyimpanan yang permanen (non-volatile)

D.  Manajemen Sistem I/O

Sering  disebut  device  manager.  Menyediakan  "device  driver"  yang  umum

sehingga operasi I/O dapat seragam (membuka, membaca, menulis, menutup). Contoh: pengguna menggunakan operasi yang sama untuk membaca berkas pada hard-disk, CD-ROM dan floppy disk.

Komponen Sistem Operasi untuk sistem I/O:

•   Buffer: menampung sementara data dari/ ke perangkat I/O.

•     Spooling:  melakukan  penjadualan  pemakaian  I/O  sistem  supaya  lebih efisien (antrian dsb.).

•     Menyediakan   driver   untuk   dapat   melakukan   operasi   "rinci"   untuk perangkat keras I/O tertentu.

E.  Manajemen Penyimpanan Sekunder

Data  yang  disimpan  dalam  memori  utama  bersifat  sementara  dan  jumlahnya sangat kecil. Oleh karena itu, untuk meyimpan keseluruhan data dan program komputer dibutuhkan secondary-storage yang bersifat permanen dan mampu menampung banyak data. Contoh dari secondary-storage adalah harddisk, disket, dll. Sistem operasi bertanggung-jawab atas aktivitas-aktivitas yang berkaitan dengan disk-management seperti: free-space management, alokasi penyimpanan, penjadualan disk.

F.  Sistem Proteksi

Proteksi mengacu pada mekanisme untuk mengontrol akses yang dilakukan oleh program, prosesor, atau pengguna ke sistem sumber daya.

Mekanisme proteksi harus:

•   membedakan antara penggunaan yang sudah diberi izin dan yang belum.

•   specify the controls to be imposed.

•   provide a means of enforcement.

G.  Command-Interpreter System

Sistem Operasi menunggu instruksi dari pengguna (command driven). Program yang membaca instruksi dan mengartikan control statements umumnya disebut:

control-card interpreter, command-line interpreter, dan UNIX shell. Command- Interpreter System sangat bervariasi dari satu sistem operasi ke sistem operasi yang lain dan disesuaikan dengan tujuan dan teknologi I/O devices yang ada. Contohnya: CLI, Windows, Pen-based (touch), dan lain-lain.

H.  Jaringan

Sistem terdistribusi adalah sekumpulan prosesor yang tidak berbagi memori atau clock. Tiap prosesor mempunyai memori sendiri. Prosesor-prosesor tersebut terhubung melalui jaringan komunikasi Sistem terdistribusi menyediakan akses pengguna ke bermacam sumber-daya sistem.

•   Increased data availability.

•   Enhanced reliability.

•   Computation speed-up.

•   Increased data availability.

•   Enhanced reliability.

4.2.  Sistem Operasi Terdistribusi

Pengertian Sistem Operasi Terdistribusi

Sistem operasi terdistribusi adalah salah satu implementasi dari sistem terdistribusi, di mana sekumpulan komputer dan prosesor yang heterogen terhubung dalam  satu  jaringan.  Koleksi-koleksi  dari  objek-objek  ini  secara  tertutup  bekerja secara bersama-sama untuk melakukan suatu tugas atau pekerjaan tertentu. Tujuan utamanya adalah untuk memberikan hasil secara lebih, terutama dalam:

–    file system
–    name space

–    Waktu pengolahan
–    Keamanan
–    Akses ke seluruh resources, seperti prosesor, memori, penyimpanan sekunder, dan perangakat keras.

Sistem  operasi  terdistribusi  bertindak  sebagai  sebuah  infrastruktur/rangka dasar untuk network-transparent resource management. Infrastruktur mengatur low- level resources (seperti Processor, memory, network interface dan peripheral device yang lain) untuk menyediakan sebuah platform untuk pembentukan/penyusunan higher-level resources(seperti Spreadsheet, electronic mail messages, windows).

Sistem Operasi Jaringan Versus Sistem Operasi Terdistribusi

Suatu sistem operasi terdistribusi yang sejati adalah yang berjalan pada beberapa buah mesin, yang tidak melakukan sharing memori, tetapi terlihat bagi user sebagai satu buah komputer single. Contoh dari sistem seperti ini adalah Amoeba.

Sistem operasi terdistribusi berbeda dengan sistem operasi jaringan.   Untuk dapat  membedakannya, sistem operasi jaringan memiliki ciri-ciri sebagai berikut:

a.   Tiap komputer memiliki sistem operasi sendiri
b.   Tiap  personal  komputer  memiliki  sistem  file  sendiri,  di  mana  data-data disimpan
c.   Sistem operasi tiap komputer dapat berbeda-beda atau heterogen
d.   Pengguna harus memikirkan keberadaan komputer lain yang terhubung, dan harus mengakses, biasanya menggunakan remote login (telnet)
e.   File system dapat digunakan dengan dukungan NFS

Manfaat Sistem Operasi Terdistribusi

Sistem operasi terdistribusi memiliki manfaat dalam banyak sistem dan dunia komputasi yang luas. Manfaat-manfaat ini termasuk dalam sharing resource, waktu komputasi dan komunikasi.

1.   Shared Resource

Walaupun  perangkat  sekarang  sudah  memiliki  kemampuan  yang  cepat dalam proses-proses komputasi, atau misal dalam mengakses data, tetapi pengguna masih saja menginginkan sistem berjalan dengan lebih cepat. Apabila hardware terbatas, kecepatan yang diinginkan user dapat di atasi dengan menggabung perangkat yang ada dengan sistem DOS.

2.   Manfaat Komputasi

Salah satu keunggulan sistem operasi terdistribusi ini adalah bahwa komputasi berjalan dalam keadaan paralel. Proses komputasi ini dipecah dalam banyak titik, yang mungkin berupa komputer pribadi, prosesor tersendiri, dan kemungkinan perangkat prosesor-prosesor yang lain. Sistem operasi terdistribusi ini bekerja baik dalam memecah komputasi ini dan baik pula dalam mengambil kembali hasil komputasi dari titik-titik cluster untuk ditampilkan hasilnya.

3.   Reliabilitas

Fitur unik yang dimiliki oleh DOS ini adalah reliabilitas. Berdasarkan design dan implementasi dari design sistem ini, maka hilangnya satu node tidak akan berdampak terhadap integritas sistem. Hal ini berbeda dengan PC, apabila ada salah satu hardware yang mengalami kerusakan, maka sistem akan berjalan tidak seimbang, bahkan sistem bisa tidak dapat berjalan atau mati.

4.   Komunikasi

Sistem operasi terdistribusi biasanya berjalan dalam jaringan dan biasanya melayani koneksi jaringan. Sistem ini biasanya digunakan user untuk proses networking.  Uses  dapat  saling  bertukar  data,  atau  saling  berkomunikasi antara titik baik secara LAN maupun WAN.

Hardware Sistem Operasi Terdistribusi

Sistem operasi terdistribusi, yang saat ini akan dibahas sebagai titik tolak adalah Amoeba, yang saat ini banyak digunakan sebagai salah  satu implementasi dari sistem operasi terdistribusi itu sendiri. Sistem Amoeba ini tumbuh dari bawah hingga akhirnya tumbuh menjadi sistem operasi terdistribusi.

Sistem operasi terdistribusi pada umumnya memerlukan   hardware secara spesifik. Komponen utama dalam sistem ini adalah : workstation, LAN,  gateway, dan processor pool, seperti yang diilustrasikan pada gambar di atas. Workstation atau komputer personal mengeksekusi proses yang memerlukan interaksi dari user seperti text editor atau manager berbasis window. Server khusus memiliki fungsi untuk melakukan tugas yang spesifik. Server ini mengambil alih proses yang memerlukan I/O yang khusus dari larikan disk. Gateway berfungsi untuk mengambil alih tugas untuk terhubung ke jaringan WAN.

Prosesor  pool    mengambil  alih  semua  proses  yang  lain.    Tiap    unit    ini biasanya terdiri dari prosesor, memori lokal, dan koneksi jaringan. Tiap prosesor mengerjakan satu buah proses sampai prosesor yang tidak digunakan habis. Untuk selanjutnya proses yang lain berada dalam antrian menunggu proses yang lain selesai.

Inilah keunggulan sistem operasi terdistribusi dalam hal reliabilitas. Apabila ada  satu unit pemroses yang mati, maka proses yang dialokasikan harus di restart, tetapi integritas sistem tidak akan terganggu, apabila proses deteksi berjalan dengan baik. Desain  sistem  ini     memungkinkan  untuk  10  sampai  100  prosesor.  Spesifikasi perangkat keras yang harus disediakan pada tiap cluster minimalnya adalah :

ƒ   File server: 16 MB RAM, 300MB HD, Ethernet card.

ƒ   Workstation: 8 MB RAM, monitor, keyboard, mouse

ƒ   Pool processor: 4 MB RAM, 3.5” floppy drive

Gambar Design Sistem Amoeba

Arsitektur Software

Sistem operasi terdistribusi sejati  memiliki arsiitektur  software  yang unik. Arsitektur software ini dikarakterkan dalam objek di dalam hubungan antara klien dan server. Proses-proses yang terjadi di klien menggunakan remote procedure yang memanggil dan mengirimkan request ke server untuk memproses data atau objek yang dibawa.  Tiap objek yang dibawa  memiliki karakteristik yang disebut  sebagai kapabilitas. Kapabilitas ini besarnya adalah 128 bits. 48 bits pertama menunjukkan servis mana yang memiliki objek tersebut. 24 bits berikutnya adalah nomor dari objek. 8 bits berikutnya   menampilkan operasi yang diijinkan terhadap objek   yang bersangkutan.  Dan 48 bits terakhir  merupakan “check field” yang merupakan field yang telah terenkripsi agar tidak dapat dimodifikasi oleh proses yang lain.

Operasi diselesaikan oleh RPC (remote procedure calls) yang dibuat oleh klien di dalam proses yang kecil dan ringan. Proses dengan tipe seperti ini memiliki bidang alamat sendiri, dan bisa saja memiliki satu atau lebih hubungan. Hubungan ini ketika berjalan memiliki program counter dan   stack sendiri, tetapi dapat saling   berbagi kode dan data  antara hubungan lain di dalam proses. Ada 3 macam basis panggilan sistem yang dapat digunakan dalam proses yang dimiliki user,  yaitu  do_operation, get_request, dan send_reply. Bagian yang pertama mengirimkan pesan ke server, setelah proses memblok sampai server mengirimkan balasan.

Server  menggunakan panggilan sistem ke dua untuk  mengindikasikan bahwa server akan menerima pesan pada  port tertentu.  Server juga menggunakan panggilan sistem  ke  tiga  untuk  mengirimkan  kembali  informasi  ke  proses  yang  dipanggil.

Dengan dibangun dari perintah sistem yang primitif, maka sistem ini menjadi antarmuka untuk program aplikasi. Hal ini diselesaikan oleh tingkat dari  pengarahan yang mengijinkan pengguna   untuk berfikir terhadap struktur ini sebagai objek dan operasi-operasi terhadap objek ini. Berhubungan dengan objek-objek adalah   class. Kelas  dapat  berisi  kelas    yang  lain  dan  juga    hierarki  secara    alami.  Pewarisan membuat antarmuka objek untuk implementasi  manipulasi objek seperti menghapus, membaca, menulis, dan sebagainya.

Jenis Sistem Operasi Terdistribusi

Ada berbagai   macam sistem operasi terdistribusi yang saat ini beredar dan banyak  digunakan.  Keanekaragaman  sistem  ini  dikarenakan  semakin  banyaknya sistem yang bersifat opensource sehingga banyak  yang membangun OS sendiri sesuai dengan kebutuhan   masing-masing, yang   merupakan pengembangan dari OS opensource yang sudah ada. Beberapa contoh dari sistem operasi terdistribusi ini diantaranya :

ƒ    Amoeba (Vrije Universiteit). Amoeba adalah sistem berbasis   mikro-kernel yang  tangguh  yang  menjadikan  banyak  workstation  personal  menjadi  satu sistem terdistribusi   secara transparan. Sistem ini sudah banyak digunakan di kalangan akademik, industri, dan pemerintah selama sekitar 5 tahun.

ƒ    Angel (City University of London). Angel  didesain  sebagai  sistem operasi terdistribusi        yang pararel, walaupun sekarang ditargetkan untuk  PC dengan jaringan berkecepatan tinggi. Model komputasi ini memiliki  manfaal ganda, yaitu memiliki biaya awal yang cukup murah dan juga biaya incremental yang rendah. Dengan memproses titik-titik di jaringan sebagai   mesin  single yang bersifat shared  memory,  menggunakan    teknik  distributed  virtual  shared memory (DVSM), sistem ini ditujukan baik bagi  yang ingin meningkatkan performa dan menyediakan sistem yang  portabel dan memiliki kegunaan  yang tinggi pada setiap platform aplikasi.

ƒ    Chorus  (Sun  Microsystems).  CHORUS  merupakan  keluarga  dari  sistem operasi     berbasis   mikro-kernel   untuk   mengatasi   kebutuhan    komputasi terdistribusi tingkat tinggi di dalam bidang telekomunikasi,  internetworking, sistem tambahan,   realtime, sistem   UNIX,    supercomputing, dan kegunaan yang tinggi. Multiserver CHORUS/MiX  merupakan implementasi dari UNIX yang  memberi  kebebasan  untuk  secara  dinamis  mengintegrasikan  bagian- bagian dari fungsi standar di UNIX dan  juga service dan aplikasi-aplikasi di dalamnya.

ƒ    GLUnix (University of California, Berkeley). Sampai saat ini,  workstation dengan modem tidak memberikan hasil yang baik untuk membuat eksekusi suatu sistem operasi terdistribusi dalam lingkungan   yang   shared dengan aplikasi yang berurutan. Hasil dari penelitian ini adalah untuk menempatkan resource untuk performa yang lebih baik baik untuk aplikasi pararel maupun yang seri/berurutan. Untuk merealisasikan hal ini, maka sistem operasi harus menjadwalkan pencabangan dari program pararel, mengidentifikasi   idle resource di jaringan,   mengijinkan   migrasi proses untuk   mendukung keseimbangan   loading, dan menghasilkan tumpuan untuk antar proses komunikasi