APA ITU TIME AND COORDINATION ?
•
Time And Coordination adalah mengkordinasikan
waktu dalam transfer data, agar tidak terjadi
ketimpangan pada proses transfer data
•
Berguna untuk mengukur penundaan antara
komponen terdistribusi
•
Menyinkronkan aliran data misalnya : suara dan
video
•
Sebagai
penanda
keakuratan
waktu
untuk
mengidentifikasi atau mengotentikasi transaksi
bisnis
dan
serializability
dalam
database
Time adalah sistem komputasi interaktif, dimana sistem
komputer menyediakan komunikasi on-line antara user
dengan sistem. User memberikan instruksi pada sistem
operasi atau program secara langsung dan menerima
respon segera
Coordination
Coordination adalah sekumpulan algoritma yang
tujuannya
bermacam-macam
namun
men-share
tujuannya, sebagai dasar dalam sistem terdistribusi :
berupa sekumpulan proses untuk mengkoordinasikan
tindakan atau menyetujui satu atau beberapa nilai
• Contohnya pada kasus mesin seperti pesawat ruang angkasa. Hal itu perlu dilakukan, komputer mengendalikannya agar setuju pada kondisi tertentu seperti apakah misi dari pesawat luar angkasa dilanjutkan atau telah selesai
• Komputer tersebut harus mengkoordinasikan tindakannya secara tepat untuk berbagi hal yang penting dalam Coordination and Agreement adalah apakah system terdistribusi asinkron atau sinkron. Algoritma–algoritma yang digunakan juga harus mempertimbangkan kegagalan yang terjadi, dan bagaimana caranya untuk berhubungan satu sama lain ketika sedang mendesaian algoritma. Selanjutnya di makalah ini juga akan dijelaskan mengenai masalah dalam mendistribusikan mutual exclusion, election, multicast communication, dan mengenai masalah dalam persetujuan (agreement)
Clock (Jam)
Setiap komputer pasti memiliki clock fisik.
Clock adalah
alat
elektronik yang menghitung osilasi yang terjadi pada kristal pada
frekuensi tertentu, dan menyimpannya dalam counter register
Clock milik tiap-tiap komputer tidak selalu sama. Perbedaan
antara pembacaan dua clock komputer berbeda disebut
Skew
Clock Drift Rate adalah
perubahan perbedaan pembacaan
antara clock dan perfect reference clock (clock yang dijadikan
acuan)
Coordinated
Universal
Time
(UTC)
adalah
standar
internasional untuk penjagaan waktu (timekeeping)
LOGICAL CLOCK & SYNCHRONISATION
Logical Clock
Logical clock adalah software counter yang bertambah
secara
monoton
dimana
nilainya
tidak
perlu
menanggung hubungan tertentu ke suatu physical clock
Hampir seluruh komputer memiliki sebuah circuit untuk
menunjukkan waktu. Pada kenyataannya circuit tersebut
bukanlah penunjuk waktu (jam) yang sebenarnya. Kata
yang tepat untuk mendeskripsikan circuit tersebut
adalah
timer.
Timer pada suatu komputer pada
umumnya merupakan suatu crystal quartz yang
termekanisasi
Synchronization
Adalah proses pengaturan jalannya beberapa
proses pada saat yang bersamaan
Sinkronisasi adalah suatu proses pengendalian
akses dari sumber daya terbagi pakai (shared
resource)
oleh
banyak
thread
sedemikian
sehingga hanya satu thread yang dapat mengakses
sumber daya tertentu pada satu waktu
SINKRONISASI CLOCK
• Sinkronisasi Clock adalah suatu masalah pada computer science mengenai perbedaan waktu pada beberapa komputer atau sistem. Semua komputer memiliki rangkaian pencatat waktu (clock). Selalu ada sedikit perbedaan yang terjadi dan mengakibatkan perbedaan waktu pula yang disebut clock skew
• Untuk mengatasi perbedaan waktu tersebut ada beberapa algoritma yang telah dikembangkan untuk digunakan dalam sinkronisasi clock, yaitu : Algoritma Lamport, Algoritma Christian, Algoritma Berkeley
• Algoritma untuk sinkronisasi dalam sistem terdistribusi memiliki beberapa sifat : Informasi yang relevan tersebar di beberapa komputer, Keputusan pembuatan proses hanya berdasarkan informasi local, Peristiwa kegagalan dengan penyebab tunggal di dalam sistem harus dihindarkan, tidak tersedianya clock atau sumber waktu global yang akurat
Sikronisasi merupakan bagian penting untuk kerjasama dalam : Pemakaian sumberdaya berbagi (Sharing resources), Pengurutan kejadian, kesepakatan clock tersebar. Gambar dibawah menggambarkan bahwa bila waktu pada output adalah 2144, Kemudian source codenya dimodifikasi di komputer lain yang clocknya lebih lambat, sehingga waktu source code adalah 2143
Karena source code memiliki waktu yang lebih lama daripada file objeknya, maka make tidak akan melakukan rekompilasi
ALGORITMA LAMPORT
Menurut Lamport, sinkronisasi clock tidak harus dilakukan
dengan nilai mutlak clocknya, karena yang diperlukan
dalam sikronisasi proses-proses adalah urutan proses
tersebut. Jadi yang dipentingkan adalah konsistensi internal
clock, bukan apakah clock tersebut harus sama persis
dengan waktu real. Clock jenis ini biasanya disebut clock
logika
Syarat : Perlu pengurutan kejadian untuk sembarang
pasangan kejadian, tidak boleh ambigu, harus diketahui
keterdahuluan kejadian
Solusi : Penerapan algortima Lamport untuk pengurutan
kejadian. Penggunaan stempel waktu untuk proses
ALGORITMA CHRISTIAN
Suatu algoritma yang menganggap suatu mesin sebagai time server. Semua mesin akan menanyakan waktu yang tertera pada time server tersebut. Mesin tersebut (time server) kemudian merespon dengan waktu yang sesingkat-singkatnya dengan mengirimkan pesan berisi waktu pada saat itu (C UTC). Pada saat pengirim pesan menerima jawaban (reply) maka mesin tersebut dapat menset waktu menjadi C UTC. Kelemahan : waktu tidak boleh berjalan mundur, dibutuhkan waktu untuk mengirimkan balasan dari time server
ALGORITMA BERKELEY
Algoritma Berkeley digunakan untuk mensinkronkan clock relatif terhadap clock lainnya, dan bukan terhadap master clock tertentu. Pada algoritma Berkeley, time server bersifat aktif. Time server akan melakukan polling pada setiap mesin secara berkala dan menanyakan waktu pada tiap mesin. Berdasarkan jawaban yang diberikan, time server mengkomputasi dan memberikan perintah untuk mempercepat atau memperlambat waktu
PROSES KOORDINASI PADA SISTEM TERDISTRIBUSI
Sistem tedistribusi memungkinkan kita untuk saling
mengkoordinasikan dan saling bekerja sama dalam
melakukan aktifitas secara lebih efisien dan lebih efektif.
Tujuan
utama
dari
system
terdistribusi
dapat
direpresentasikan dengan : resource sharing, openness,
concurrency, scalability, fault-tolerance dan transparency
Proses koordinasinya :
•
Dijalankan secara bersamaan (Execute Concurrently)
•
Interaksi untuk bekerjasama dalam mencapai tujuan yang
sama
•
Mengkoordinasikan aktifitas dan pertukaran informasi
yaitu pesan yang dikirim melalui jaringan komunikasi
AKTIVITAS KOORDINASI TERDISTRIBUSI
Pengurutan Event
Dalam manajemen koordinasi proses pada sistem tersentralisasi memungkinkan untuk menentukan urutan kejadian, sebab hanya terdapat satu memori dan clock. Sejumlah aplikasi sangat menekankan urutan, misal : alokasi resource, resource dapat dipakai setelah resource tersebut dipesan dan dijamin bebas. Manajemen koordinasi antar proses pada sistem terdistribusi untuk menentukan urutan kejadian tidak semudah seperti sistem tersentralisasi, karena pada sistem terdistribusi parameter yang diperhatikan lebih komplek, yaitu :
• Memori & clock tidak tunggal
• Tidak mungkin menyatakan urutan dua kejadian
RELASI HAPPENED-BEFORE
•
Relasi Happened-Before adalah suatu relasi yang
memperhatikan urutan kejadian, karena kejadian yang
satu dengan yang lain saling terkait. Pada Relasi
Happened-Before berlaku :
a.
Proses-proses sekuensial, proses sekuensial adalah
semua kejadian dijalankan oleh satu pemroses
(Total Ordering)
b.
Hukum sebab-akibat, hukum sebab-akibat adalah
suatu kejadian dimana pesan dapat diterima setelah
pesan tersebut dikirimkan
Sejumlah kejadian dapat dikelompokkan dalam relasi Happened-Before sebagai berikut :
• Jika kejadian A & B berada dalam satu proses dan A dieksekusi sebelum B, maka ditulis A → B
• Jika A adalah kejadian pengiriman pesan (sending) oleh sebuah proses dan B adalah sebuah kejadian penerima pesan (receiving) oleh proses lain, maka ditulis A → B (sending dilakukan sebelum receiving)
• Jika A→B dan B→C, maka A→C Karena suatu event tidak dapat terjadi sebelum dirinya sendiri terjadi, maka relasi happened-before tidak bersifat refleksi (dipasangkan ke dirinya sendiri)
• Jika 2 event A & B tidak memenuhi Relasi → R (A tidak terjadi sebelum B & B tidak terjadi sebelum A), maka kedua event tersebut dieksekusi bersamaan (concurent). Dalam artian kondisi kedua event tersebut tidak dapat saling mempengaruhi. (A→B : ada kemungkinan A mempengaruhi B)
MUTUAL EXCLUSION
Mutual exclusion adalah jaminan hanya satu proses yang
mengakses sumber daya pada satu interval waktu tertentu.
Sumber daya yang tidak dapat dipakai bersama pada saat
bersamaan
Ada model pendekatan dalam mutual exclusion yaitu :
a.
Pendekatan Tersentralisasi (Centralized)
•
Salah satu proses dipilih sebagai koordinator untuk
mengatur entri ke CS
•
Menggunakan pesan request-reply-release untuk masuk ke
CS
•
(+) : Menjamin mutex, dapat menjamin fairness (no
starvation)
b.
Pendekatan Terdistribusi Penuh (Fully Distributed)
•
Untuk masuk ke CS, proses mengirimkan pesan request (Pi,
TS) ke semua proses
•
Pengiriman reply oleh Pi ke Pk :
•
Jika Pi sedang berada di CS, reply ke Pk ditunda
•
Jika Pi tidak akan masuk ke CS, reply langsung dikirim ke
Pk
•
Jika Pi akan masuk ke CS dan TS(Pi) < TS(Pk) maka reply
ke Pk ditunda
•
(+) : Menjamin mutex, bebas deadlock dan starvation
•
(--) : Jumlah pesan minimum 2(n-1), proses harus tahu
identitas semua proses lain, tidak berfungsi jika ada proses
yang gagal, mengganggu proses lain yang tidak akan
masuk ke CS
c.
Pendekatan Token Passing
•
Menggunakan satu token yang beredar diantara
proses
•
Hanya proses yang memiliki token saat itu yang
dapat masuk ke CS
•
Syarat
:
Adanya
lingkaran
lojik
yang
menghubungkan semua proses
•
(+) : Menjamin mutex, bebas starvation
•
(--) : Jika token gagal → perlu digenerate kembali,
jika proses gagal → perlu dibentuk ring lojik baru
ATOMISITAS
Tiap situs memiliki koordinator transaksi yang berfungsi menjamin atomisitas eksekusi transaksi, dengan cara :
• Memulai eksekusi transaksi
• Memecah menjadi beberapa sub-transaksi dan mendistribusikannya pada situs-situs yang cocok untuk dieksekusi
• Mengkoordinasikan terminasi transaksi (commit, atau abort)
• Tiap situs menyimpan log untuk tujuan recovery
PROTOKOL TWO-PHASE COMMIT (2PC)
Semua situs yang mengeksekusi transaksi T harus memiliki hasil akhir yang sama (commit atau abort) Jika T adalah transaksi yg diinisiasi pada situs Si dengan koordinator Ci, maka setelah transaksi selesai Ci memulai protokol 2PC :
• Fase 1 : Ci mengirimkan pesan ke semua situs yang mengeksekusi T untuk mengetahui transaksi commit atau abort
• Fasea2a: Ci menentukan hasil akhir transaksi setelah menerima respon dari semua situs; transaksi commit jika semua situs memberi respon commit
PROTOKOL TWO-PHASE COMMIT (2PC) Penanganan Kegagalan pada 2PC
Kegagalan pada salah satu situs yang berpartisipasi
• Masalah : situs yang selesai melakukan recovery harus memeriksa log untuk menentukan status transaksi
• Jika commit, situs melakukan redo (T)
• Jika abort, situs melakukan undo (T)
Kegagalan pada koordinator
• Masalah : situs yang berpartisipasi harus menentukan nasib T
• Jika salah satu situs berisi record maka coordinator akan mengikuti hasilnya
• Jika ada situs yang belum berisi maka koordinator tidak dapat memutuskan
Kegagalan pada jaringan
• Masalah : pesan yang dikirimkan tidak sampai
CONCURRENCY CONTROL
Manajer transaksi berfungsi mengelola eksekusi transaksi yang mengakses data. Menyimpan log untuk tujuan recovery, berpartisipasi dalam skema kontrol-konkurensi untuk mengkoordinasi eksekusi transaksi
Protokol Locking Skema nonreplikas
Tiap situs memiliki satu manajer lock lokal untuk mengelola permintaan lock/unlock data yang disimpan pada situs tersebut
(+) : sederhana
(--) : penanganan deadlock lebih rumit karena tidak ditangani oleh satu situs
Pendek atau Koordinator Tunggal
Ada manajer lock tunggal yang berada pada salah satu situs untuk menangani permintaan lock/unlock data
• Read dapat dilakukan pada situs mana saja yang menyimpan data
Protokol Mayoritas
Tiap situs memiliki lock manajer yang mengelola data
dan duplikat data yang disimpan pada situs tersebut
•
Lock manajer menentukan lock yang dapat diberikan
•
Transaksi terhadap data tidak dimulai sebelum kunci
dari mayoritas replika diperoleh
(+) : penanganan terdesentralisasi
PENANGANAN DEADLOCK
Deadlock Prevention
Pencegahan : Faktor-faktor penyebab deadlock yang harus
dicegah untuk terjadi
4 faktor yang harus dipenuhi untuk terjadi deadlock :
•
Mutual Exclusion : Pemakaian resources
•
Hold and Wait : Cara menggunakan resources
•
No preemption resource : Otoritas/hak
•
Circular wait : Kondisi saling menunggu.
Jika salah satu bisa dicegah maka deadlock pasti tidak
terjadi
Deadlock Detection
Mencegah dan menghidari dari deadlock sulit dilakukan :
•
Kurang efisien dan utilitas sistem
•
Sulit diterapkan : tidak praktis, boros resources
•
Mengizinkan sistim untuk masuk ke “state deadlock”
•
Gunakan algoritma deteksi (jika terjadi deadlock)
Deteksi : Melihat apakah penjadwalan pemakaian
resource yang tersisa masih memungkinkan berada dalam
safe state (variasi “safe state”)
ALGORITMA PEMILIHAN
Algoritma Bully
Adalah (Gracia-Moliana 1982) algoritma yang mengijinkan proses mengalami crash pada saat terjadi pemilihan (election), meskipun pengiriman pesan antar proses adalah reliable
Ada tiga tipe pada algoritma ini, yaitu :
• Election Message : Digunakan untuk pemberitahuan akan adanya pemilihan
• Answer Message : Merupakan jawaban dari election message
• Coordinator Message : Digunakan untuk memberitahukan identitas dari proses pemilihan
Algoritma Ring
Tujuan dari algoritma ini adalah untuk memilih sebuah proses tunggal yang disebut koordinator, yang merupakan proses dengan identifier terbesar
PERBEDAAN MODEL SINKRONISASI DAN ASINKRONISASI
