LAPORAN PRAKTIKUM 7 : UNIX SYSTEM CALL DAN MANAJEMEN MEMORY

 LAPORAN PRAKTIKUM 7

UNIX SYSTEM CALL DAN MANAJEMEN MEMORY

 

 

 

 

 

Daniel Putra Ariyanto (1903421003)

BM 5B

BROADBAND MULTIMEDIA

TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI JAKARTA

TAHUN AJARAN 2021/2022

I.                   Pokok Bahasan

ü  Unix System Call

ü  Manajemen Memory

 

II.                Tujuan Praktikum

Adapun tujuan dalam Praktikum ini, sebagai berikut :

1.      Menggunakan system call fork, wait, dan exel pada Linux

2.      Menggunakan perintah-perintah untuk manajemen memory

III.          Dasar Teori

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, excel dan wait.  Pada percobaan yang dilakukan akan dibuat program yang didalamnya terdapat fungsi system call. Untuk menjalankannya pada Linux gunakan g++

v  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 ketikan man 2 fork

·         Untuk terlihat 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 teta pi 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.

v  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.

v  System Call Excel

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 5216 1880 2328    2800

Swap: 19464 0 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. Contoh tampilannya :

IV.                   Langkah-langkah Praktikum

1.      Login sebagai user

2.  Bukalah Console Terminal dan lakukan percobaan-percobaan yang sudah ada dalam jobsheet

3.      Selesaikan soal-soal latihan

 

V.               Tugas Pendahuluan

Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut ini :

1.      Apa yang dimaksud dengan system call?

Jawab : System call merupakan penyedia antarmuka dari pelayanan-pelayanan yang tersediadengan system operasi. Umumnya system call mnggunakan bahasa C dan C++, meskipuntugas-tugas seperti hardware yang harus diakses langsung, maka menggunakan bahasaassembly

2.  Apa yang dimaksud dengan system call fork(), excel() dan wait(). Jawablah dengan menggunakan perintah man (Contoh :  man 2 fork man 2 excel dan man 2 wait)?

3.  Apa yang dimaksud sistem virtual memory, proses swapping dan buffer cache pada manajemen memory?

Jawab :

Virtual memory adalah suatu teknik memisahkan antara memori logis dan memorifisiknya. 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 perintah free dan cat /proc/meminfo?

Jawab :

Free digunakan untuk mengetahui total memori yang digunakan dalam proses. Dalamperintah free ditampilkan total kapasitas memori, memori yang terpakai, yang tidaksedang dipakai, yang dibagi, buffer, cache dan juga swap. Cat /proc/meminfo digunakan untuk mengetahui isi dari meminfo kemudian ditampilkan.

5.      Apa yang dimaksud perintah ps?

Jawab : Perintah ps digunakan untuk menampilkan informasi proses yang sedang berjalantermasuk nomor PID dari proses tersebut

Percobaan 1 : Melihat proses parent dan proses child

1.      Dengan menggunakan editor vi, buatlah file fork1.cpp dan ketikkan program berikut:

Hasil :

Analisa : Hasil dari program ini ketika dijalankan akan mengeksekusi dua proses dimana satunya untuk memulai eksekusi program. Ketika call fork() dijalankan maka proses lain akan dibuat. Ini disebut proses child yang merupakan duplikat proses parent.

1.      Gunakan g++ compiler untuk menjalankan program di atas

$ g++ -o fork 1 fork 1.cpp

$ ./fork 1

Hasil :

2.      Amati output yang dihasilkan

Analisa : Program di atas adalah program yang bertujuan untuk menjalankan file fork1.cpp dengan menggunakan g++compailer. G++ harus terinstall dilaptop terlebih dahulu, jika belum maka install dengan mengetikkan pada terminal sudo apt-get install g++.

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:

Hasil :

Analisa :

Menuliskan script bisa dengan editor vi pada program fork2.cpp. system call fork adalah system call yang membuat suatu proses baru pada system operasi UNIX.

2.      Gunakan g++ compiler untuk menjalankan program di ats. Pada saat dijalankan, program tidak akan pernah berhenti. Untuk menghentikan program tekan Ctrl+C.

$ g++ -o fork 2 fork 2.cpp

$ ./fork 2

Hasil :

3.      Amati output yang dihasilkan

Analisa : Program di atas bertujuan untuk menggabungkan file fork2.cpp dengan perintag g++ -o fork2.cpp, lalu jika tidak ada file yang error maka jalankan programform2 dengan perintah ./fork2. Hasil dari promgram ini adalah membuat fua proses secara terus menerus yang dimulai dengan x=5 dengan sebuah system call fork().

Percobaan 3 : Membuat dua proses sebanyak lima kali

1.      Dengan menggunakan editor vi, buatlah file fork3.cpp dan ketikkan program berikut:

Hasil :

Analisa :

Membuat file fork3.cpp dengan editor vi. Isi dari file nya yaitu membuat dua proses sebanyak lima kali.

2.      Gunakan g++ compiler untuk menjalankan program di atas

$ g++ -o fork 3 fork 3.cpp

$ ./fork 3

 

3.      Amati output yang dihasilkan

Analisa : Program ini hampir sama dengan program fork2, hanya saja bedanya pada program ini loop yang dilakukan dibatasi hingga 5 kali saja.

Percobaan 4 : Proses parent menunggu sinyal dari proses child dengan sistem call wait

1.      Dengan menggunakan editor vi, buatlah fork4.cpp dan ketikkan program berikut:

Hasil :

Analisa :

File fork4.cpp untuk membuat script yang nantinya akan digunakan untuk proses parent menunggu sinyal dari proses child dengan system call wait.

2.      Gunakan g++ compiler untuk menjalankan program di atas

$ g++ -o fork 4 fork 4.cpp

$ ./fork 4

3.      Amati output yang dihasilkan

Analisa : Program ini digunakan untuk menggabungkan fork4.cpp yang dipakai untuk proses parent menunggu sinyal dari proses child dengan system call wait. Pada hasilkan akan diketahui parent dengan pid dan child dengan pid nya. 

Percobaan 5 : Sistenm 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 fork5.cpp dan ketikkan program berikut:

Hasil :

Analisa :

Program file fork5,cpp digunakan untuk mengeksekusi ls.

2.      Gunakan g++ compiler untuk menjalankan program di atas

$ g++ -o fork 5 fork 5.cpp

$ ./fork 5

3.      Amati output yang dihasilkan

Analisa : Program ini akan melakukan forking dan proses child akan menjalankan perintah ls -l. Hal ini dapat dilakukan dengan menjalankan system call execl pada proses child. Execl merupakan system call yang berfungsi untuk mengeksekusi file. Pada kasus ini, child process mengeksekusi perintah ls yang filenya berada di /bin/ls dengan argument -l dan /home. Fungsi execl dapat dimasukkan banyak parameter. Namun, parameter utama yang harus dimasukkan ada 3, yaitu path dari file yang akan dieksekusi, argument perintah (bisa lebih dari satu), dan NULL (sebagai penanda akhiran dari argument). System call execl akan mengganti process image sebelumnya dengan process image yang baru. Sehingga jika execl berhasil dijalankan, maka setelah execl selesai dijalankan oleh process child dan diterminasi, proses child akan tetap berjalan. Itulah mengapa baris proses child dibawah execl pada percobaan diatas tidak dijalankan.

Percobaan 6 : Sistem call fork/exec dan wait mengeksekusi program lain

1.      Dengan menggunakan editor vi, buatlah fork6.cpp dan ketikkan program berikut:

Hasil :

Analisa :

Fork6.cpp digunakan untuk menggunakna system call fork /exec dan wait untuk mengeksekusi program lain.

2.      Gunakan g++ compiler untuk menjalankan program di atas

$ g++ -o fork 6 fork 6.cpp

$ ./fork 6

 

3.      Amati Output yang dihasilkan

Analisa : Pada file fork6.cpp digunakan untuk mengeksekusi program lain yang isinya proses dan pid nya yang menampilkan 2 proses yang berbeda.

Percobaan 7 : Melihat Manajemen Memory

1.      Perhatikan dengan perintah dmesg jumlah memori tersedia dan proses swapping

$ dmesg | more

Hasil :

Analisa : Perintah dmesg digunakan untuk mencetak dan mengontrol buffer ring kernel. Perintah ini juga untuk melihat jumlah memory tersedia dan proses swapping.

2.      Dengan perintah free perhatikan jumlah memory “free”, “used”, “share”, dan “buffer”

$ free

Hasil :

Analisa :

Perintah free diguanakn untuk mengetahui total memori yang digunakan dalam proses.

3.      Dengan perintah dibawah ini apakah hasilnya sama dengan no 2?

$ cat /proc/meminfo

Hasil :

Analisa : Hasil yang ditampilak oleh cat /proc/meminfo hampir sama dengan hasil pada free. Perintah ini menampilkan informasi lebih terperinci seperti memori total dan swab total.

4.      Gunakan perintah di bawah ini

$ ls –lR /,

Hasil :

Analisa : Perintah ls -lR /. Digunakan untuk menampilkan isi dari suatu direktori dengan cara menampilkan informasi file tersebut.

5.      Perhatikan perubahan manajemen memory

$ free

Hasil :

Analisa : Dapat dilihat bahwa memori yang “free” menjadi berkurang, memori yang “available” berkurang, dan penggunaan memori shared dan buff/cache bertambah, sedangkan besar swap “used” bertambah dan swap “free” menjadi berkurang.

6.      Jalankan sebuah program, misalnya open Office. Perhatikan perubahan manajemen memori.

$ free

Hasil :

Analisa : Perubahan yang terjadi memory share yaitu menjadi bertambah, sedangkan memory used, free, buff dan available menjadi berkurang.

7.      Dengan perintah ps bagaimana penggunaan memory untuk setiap proses diatas?

$ ps -uax

Hasil :

Analisa : Perintah ini digunakan untuk menunjukkan perubahan secara dinamis dan proses individu dari memori yang digunakan.

VI.                   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 ?

Jawab  :

Perintan dmesg digunakan untuk melihat jumlah memori yang tersedia dan proses swapping.

3.      Bagaimana informasi yang ditampilkan dengan perintah free pada percobaan anda ?

Jawab :

Free digunakan untuk mengetahui total memori yang digunakan. Yang ditampilkan oleh perintah ini yaitu total kapasitas memori, memori yang terpakai, yang tidak dipakai, yang dibagi, buffer, cache dan swap.

4.      Apa isi file /proc/meminfo pada percobaan yang Anda lakukan?

Jawab :

Isi file nya yaitu menampilkan space dari linux.

5.      Berapa besar memory yang digunakan setelah percobaan 7 dengan perintah ps –uax?

Jawab :

Besar memori yang digunakan setelah proses ps-uax 21296kb.

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 danperhatikan hal-hal berikut :

a.       Informasi apa saja yang ditampilkan dengan perintah free?

Jawab : Informasi yang ditampilkan pada perintah free yaitu menampilkan jumlah memori, memori yang sudah digunakan, yang dibagikan, cache, dan jumlah memori yang tersedia.

b.      Informasi apa saja yang disimpan file /proc/meminfo?

Jawab : Informasi yang ditampilkan yaitu space dari linux secara detail

c.       Berapa besar kapasitas memory total? 4841488 kb

d.      Berapa kapasitas memory yang sudah terpakai? 674820 kb

e.       Berapa kapasitas memory yang belum terpakai? 3315008 kb

f.        Berapa kapasitas memory yang digunakan sharing beberapa proses? 16964 kb

g.      Berapa kapasitas buffer cache? 851660 kb

VII.                   Kesimpulan

Dari percobaan praktikum diatas dapat disimpulkan bahwa :

1.    Sistem call merupakan penyedia antarmuka dari pelayanan yang tersedia dengan system operasi yang membuat suatu proses baru pada system operasi UNIX. Sistem call menggunakan Bahasa C dan C++.

2.   Percobaan ini menggunakan mesin Linux dan program yang berisi system call fork(). Sistem call execl adalah peletakkan program executable baru ke memori dan mengasosiakannya atau mengubah segala sesuatu sehingga program mulai mengeksekusi dari file yang berbeda.

3.      System call wait mengasilkan pid dari proses yang mengirim sinyal

4.      System call wait menyebabkan tipe sinyal ditunggu hingga sampai dari prosesnya.

5.    Virtual memory adalah proses memintahkan antara memori logis (keseluruhan halaman program) dan memori fisiknya (memori utama)

6.    Swapping adalah manajemen memori dengan pemindahan proses antara memori utama dan disk selama berjalan.

7.      Buffer cache sebagai sumber daya memori terutama sumber daya I/O.