Judul Laporan
"Laporan Praktikum 7 Unix System Call dan Manajemen Memori"
Pokok Bahasan
- UNIX System Call
- Manajemen Memori
Tujuan Belajar
Setelah mempelajari materi dalam bab ini, mahasiswa diharapkan mampu:
- Menggunakan system call fork, wait, dan execl pada Linux
- Menggunakan perintah-perintah untuk manajemen memori
Abstrak
Dalam era perkembangan teknologi seperti saat ini, dunia memerlukan teknologi informasi yang dapat memudahkan kehidupan masyarakat. Untuk mencapai tujuan tersebut, Linus Torvalds mengembangkan sistem operasi yang secara umum merupakan sistem operasi sumber terbuka (open source). Sistem operasi yang dikembangkan itu ialah Linux. Linux merupakan sistem operasi yang bersifat open source, maksudnya ialah setiap pengguna Linux dapat menggunakannya tanpa menggunakan lisensi apapun dan juga dapat mengembangkannya menjadi distro (distribusi) Linux baru. Oleh karena itu, pada praktikum ini dilakukan percobaan menggunakan perintah-perintah untuk system call dan manajemen memori. Praktikum dilakukan dengan menggunakan software virtualbox dari Oracle yang dijalankan di atas sistem operasi Windows 10. Dari percobaan mengeksekusi perintah-perintah untuk system call dan manajemen memori, diperoleh hasil percobaan yang sesuai dengan panduan praktikum yang telah disediakan.
Kata kunci : Sistem operasi, Linux, system call, memory management, C++.
Teori Singkat
1. UNIX SYSTEM CALL
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
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 tetapi 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
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.
System Call Execl
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.
2. MANAJEMEN MEMORY
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 terlihat 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 52161880 2328 2800
Swap: 194640 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 :
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 /.)
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.
Jawaban Pertanyaan Pendahuluan
1. Apa yang dimaksud dengan system cell?
System call merupakan penyedia antarmuka dari pelayanan-pelayanan yang tersedia dengan system operasi. Umumnya system call mnggunakan bahasa C dan C++, meskipun tugas-tugas seperti hardware yang harus diakses langsung, maka menggunakan bahasa assembly. Pada sistem operasi UNIX akan menggunakan UNIX system call yaitu call fork, excel, dan wait.
2. Apa yang dimaksud dengan system call fork(), execl() dan wait(). Jawablah dengan menggunakan perintah man (contoh : man 2 fork, man 2 execl dan man 2 wait)?
- System call fork adalah suatu system call yang membuat suatu proses baru pada system operasi UNIX.
- 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.
- 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.
3. Apa yang dimaksud dengan virutal memory, proses swapping dan buffer cache pada manajemen memory?
Virtual memory adalah suatu teknik memisahkan antara memori logis dan memori fisiknya. Memori logis merupakan kumpulan keseluruhan halaman dari suatu program. Tanpa memori virtual, memori logis akan langsung dibawa ke memori fisik (memori utama). Disinilah memeori virtual melakukan pemisahan dengan menaruh memori logis ke secondary storage (disk sekunder) dan hanya membawa halaman yang diperlukan ke memori utama (memori fisik). Swapping adalah manajemen memori dengan pemindahan proses antara memori utama dan disk selama eksekusi. Buffer cache dapat dianggap sebagai sumber daya memori, terutama sumber daya I/O karena penggunaanya dalam mediasi transfer.
4. Apa yang dimaksud dengan perintah free dan cat /proc/meminfo?
Free digunakan untuk mengetahui total memori yang digunakan dalam proses. Dalam perintah free ditampilkan total kapasitas memori, memori yang terpakai, yang tidak sedang dipakai, yang dibagi, buffer, cache dan juga swap. Cat /proc/meminfo digunakan untuk mengetahui isi dari meminfo kemudian ditampilkan.
5. Apa yang dimaksud dengan perintah ps?
Perintah ps digunakan untuk menampilkan informasi proses yang sedang berjalan termasuk nomor PID dari proses tersebut.
Percobaan dan Hasil serta Analisanya
Percobaan 1 : Melihat proses parent dan proses child
1. Dengan menggunakan editor vi, buatlah file fork1.cpp dan ketikkan program berikut :
#include <iostream>
using namespace std;
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
/*
getpid() adalah system call yg dideklarasikan padaunistd.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 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() dan fork() adalah system call yg dideklarasikan padaunistd.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;
}
2. Gunakan g++ compiler untuk menjalankan 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 padaunistd.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;
}
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 :
#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;
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;
}
2. Gunakan g++ compiler untuk menjalankan program diatas.
$ g++ -o fork4 fork4.cpp
$ ./fork4
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);
}
/* 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;
}
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:
#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 tandabila 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 freeperhatikan 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 setiap proses diatas ?
$ ps-uax
LATIHAN:
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?
Perintah dmesg digunakan untuk melihat jumlah memory tersedia dan proses swapping.
3. Bagaimana informasi yang ditampilkan dengan perintah free pada percobaan Anda ?
Free digunakan untuk mengetahui total memori yang digunakan dalam proses. Dalam perintah free ditampilkan total kapasitas memori, memori yang terpakai,yang tidak sedang dipakai, yang dibagi, buffer, cache dan juga swap.
4. Apa isi file /proc/meminfo pada percobaan yang Anda lakukan ?
Dalam percobaan dengan perintah cat /proc/meminfo berbeda dengan nomer 2 percobaan 7 dengan perintah free karena disini disk yang terpakai lebih terperinci dengan jelas, dan informasi memori total dan swab total sama, untuk yang lain sedikit berbeda dengan perintah free. sedangkan perintah free hanya secara global bukan secara khusus.
5. Berapa besar memory yang digunakan setelah percobaan 7 dengan perintah ps –uax ?
Berdasarkan hasil yang ditunjukkan pada gambar dibawah, dapat diketahui besar memori yang digunakan setelah percobaan 7 dengan perintah ps -uax yaitu sebesar 0,2%
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 ? 1519192 kB atau 1,5 GB.
d. Berapa kapasitas memory yang sudah terpakai ? 124232 kB.
e. Berapa kapasitas memory yang belum terpakai ? 655416 kB.
f. Berapa kapasitas memory yang digunakan sharing beberapa proses ? 5412 kB.
g. Berapa kapasitas buffer cache ? 54836 kB.
Kesimpulan
Sistem operasi Linux merupakan sistem operasi open source yang dapat digunakan dan dikembangkan secara bebas tanpa lisensi. Bagi sebagian orang, Linux terasa lebih sulit daripada Windows karena kurang familiar di kalangan masyarakat umum. Meski begitu, sistem operasi Linux tetap banyak digemari khususnya oleh para pegiat teknologi, misalnya system administrator, developer, devops engineer, network engineering, dan cyber security. Pada praktikum 7 ini telah dilakukan percobaan menggunakan perintah-perintah system call dan manajemen memori. System call merupakan penyedia antarmuka dari pelayanan-pelayanan yang tersedia dengan system operasi. Umumnya system call mnggunakan bahasa C dan C++, meskipun tugas-tugas seperti hardware yang harus diakses langsung, maka menggunakan bahasa assembly. 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(). Sistem call execl adalah peletakkan 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. System call wait dapat menyebabkan proses menunggu sinyal (menunggu sampai sembarang tipe sinyal diterima dari sembarang proses). System call wait menghasilkan pid dari proses yang mengirimi sinyal. Virtual memory adalah suatu teknik memisahkan antara memori logis dan memori fisiknya. Memori logis merupakan kumpulan keseluruhan halaman dari suatu program. Tanpa memori virtual, memori logis akan langsung dibawa ke memori fisik (memori utama). Swapping adalah manajemen memori dengan pemindahan proses antara memori utama dan disk selama eksekusi. Buffer cache dapat dianggap sebagai sumber daya memori, terutama sumber daya I/O karena penggunaanya dalam mediasi transfer. Dengan dilaksanakannya praktikum ini diharapkan dapat menambah pemahaman mengenai system call dan manajemen memori.
Daftar Pustaka/Referensi
