Praktikum 7
Unix System Call dan
Manajemen Memory
POKOK BAHASAN :
UNIX System Call
Manajemen Memory
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 memory.
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, execl dan wait.
Pada percobaan yang dilakukan
akan dibuat program yang didalamnya terdapat fungsi system call.
menjalankannya pada Linux gunakan g++.
97
Untuk
PRAKTIKUM 7 UNIX SYSTEM CALL DAN MANAJEMEN MEMORY
98
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 teta pi setelah itu
berbeda.
Setelah fork, kedua proses tersebut tidak menggunakan variable bersama.
PRAKTIKUM 7 UNIX SYSTEM CALL DAN MANAJEMEN MEMORY
System call fork menghasilkan :
99
•
•
•
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.
PRAKTIKUM 7 UNIX SYSTEM CALL DAN MANAJEMEN MEMORY
100
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 terlih at 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
Swap:194640
19464
2328
2800
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.
PRAKTIKUM 7 UNIX SYSTEM CALL DAN MANAJEMEN MEMORY
101
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 :
total
used
free
shared
buffers
cached
Mem:
247184
145772
101412
0
10872
57564
-/+ buffers/cache: 77336
169848
Swap:
522072
0
522072
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 /.)
total
used
free
shared
buffers
cached
Mem:
247184
230604
16580
0
45260
59748
-/+ buffers/cache: 125596
121588
Swap:
522072
308
522072
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 :
USER
PID %CPU %MEM
VSZ
RSS TTY
STAT START
TIME COMMAND
student 4581
student 4699
0.0
0.0
0.3 4316
0.2 2604
856 pts/0 S
656 pts/0 R
10:25
10.39
0:00 bash
0:00 ps -u
PRAKTIKUM 7 UNIX SYSTEM CALL DAN MANAJEMEN MEMORY
102
TUGAS PENDAHULUAN :
Jawablah pertanyaan-pertanyaan berikut ini :
1. Apa yang dimaksud dengan system call ?
2. Apa yang dimaksud dengan sistem call fork(), execl() dan wait(). Jawablah
dengan menggunakan perintah man (contoh : man 2 fork, man 2 execl dan
man 2 wait) ?
3. Apa yang dimaksud sistem virtual memory, proses swapping dan buffer cache pada
manajemen memory ?
4. Apa yang dimaksud perintah free dan cat /proc/meminfo ?
5. Apa yang dimaksud perintah ps ?
PERCOBAAN :
1. Login sebagai user.
2. Bukalah Console Terminal dan lakukan percobaan-percobaan di bawah ini
kemudian analisa hasil percobaan.
3. Selesaikan soal-soal latiha n.
PRAKTIKUM 7 UNIX SYSTEM CALL DAN MANAJEMEN MEMORY
103
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 pada unistd.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 :
PRAKTIKUM 7 UNIX SYSTEM CALL DAN MANAJEMEN MEMORY
104
#include <iostream>
using namespace std;
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
/* getpid() dan fork() adalah system call yg dideklarasikan
pada unistd.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 menjala nkan 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>
PRAKTIKUM 7 UNIX SYSTEM CALL DAN MANAJEMEN MEMORY
105
/* getpid() dan fork() adalah system call yg dideklarasikan
pada unistd.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
*/
PRAKTIKUM 7 UNIX SYSTEM CALL DAN MANAJEMEN MEMORY
106
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
PRAKTIKUM 7 UNIX SYSTEM CALL DAN MANAJEMEN MEMORY
107
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);
}
PRAKTIKUM 7 UNIX SYSTEM CALL DAN MANAJEMEN MEMORY
108
/* 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
*/
PRAKTIKUM 7 UNIX SYSTEM CALL DAN MANAJEMEN MEMORY
109
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 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;
}
PRAKTIKUM 7 UNIX SYSTEM CALL DAN MANAJEMEN MEMORY
110
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 free perhatikan 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 se tiap proses diatas ?
$ ps -uax
PRAKTIKUM 7 UNIX SYSTEM CALL DAN MANAJEMEN MEMORY
111
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 ?
3. Bagaimana informasi yang ditampilkan dengan perintah free pada percobaan
Anda ?
4. Apa isi file /proc/meminfo pada percobaan yang Anda lakukan ?
5. Berapa besar memory yang digunakan setelah percobaan 7 dengan perintah ps –
uax ?
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 ?
d. Berapa kapasitas memory yang sudah terpakai ?
e. Berapa kapasitas memory yang belum terpakai ?
f. Berapa kapasitas memory yang digunakan sharing beberapa proses ?
g. Berapa kapasitas buffer cache ?
LAPORAN RESMI:
1.
2.
3.
Analisa hasil percobaan yang Anda lakukan.
Kerjakan latihan diatas dan analisa hasil tampilannya.
Berikan kesimpulan dari praktikum ini.
