Sistem Operasi Terdistribusi

Sistem Operasi

Terdistribusi

Politeknik Elektronika Negeri Surabaya Institut Tekonolgi Sepuluh Nopember

Tujuan Pembelajaran

Diharapkan agar Mahasiswa dapat :



Memahami definisi sistem operasi terdistribusi dan

dapat memberikan contoh nyata



Mengetahui karakteristik sistem operasi terdistribusi



Mengetahui model sistem operasi terdistribusi



Mengetahui permasalahan-permasalahan yang terjadi

pada sistem operasi terdistribusi

Pokok Bahasan

 Penamaan dan Pengalamatan

 Primitif Komunikasi

 Sinkronisasi Clock

 Penjaminan mutual-exclusion

 Penanganan deadlock

 Manajemen proses tersebar

 Sistem file tersebar

Latar Belakang



Perkembangan pesat teknologi informasi menyebabkan

bertambahnya permintaan suatu sistem, baik berupa

perangkat keras maupun perangkat lunak yang dapat

digunakan dengan baik dan cepat.



Permintaan yang terus bertambah ini tidak sebanding

dengan kemampuan perangkat keras yang ada. Salah

satu cara untuk mengatasi hal itu dibuat

pengembangan di sisi perangkat lunak dengan

membuat suatu sistem virtual dimana beberapa

perangkat keras atau komputer dihubungkan dalam

jaringan dan diatur oleh

sebuah sistem operasi

yang

mengatur seluruh proses yang ada pada setiap

komputer tersebut sehingga memungkinkan proses

berjalan dengan cepat.



Sistem operasi yang mengatur proses ini sering disebut

sebagai sistem operasi terdistribusi (distributed

operating system) .



Sistem operasi terdistribusi ini sekarang menjadi trend,

terutama untuk riset yang kadang membutuhkan CPU

yang sangat cepat untuk melakukan perhitungan yang

sangat kompleks.

Sistem

Terdistribusi

Politeknik Elektronika Negeri Surabaya Institut Tekonolgi Sepuluh Nopember

Sistem Terdistribusi



Sistem terdistribusi (tersebar) adalah sekumpulan

komputer otonom yang ditautkan pada jaringan

komunikasi dengan perangkat lunak dirancang untuk

menghasilkan satu fasilitas komputasi terpadu



Secara historis, komputasi terdistribusi telah difokuskan

pada masalah penyebaran perhitungan antara

beberapa sistem yang bersama-sama bekerja pada

masalah.



Abstraksi komputasi terdistribusi paling sering

digunakan adalah RPC – Remote Procedure Call. RPC

memungkinkan fungsi remote akan dipanggil

seolah-olah itu adalah satu lokal

Tujuan Komputasi Terdistribusi



Tujuan utama dari sistem komputasi terdistribusi

adalah untuk menghubungkan para pengguna dan

sumber daya dalam cara yang transparent, open dan

scalable. Idealnya, ini akan membuat sistem lebih

fault-tolerant daripada sistem komputer stand-alone.



Openness merupakan properti dari sistem terdistribusi

dimana setiap sub-sistem secara kontinu terbuka untuk

berinteraksi dengan sistem lain.



Protokol web services adalah standard yang

memungkinkan sistem terdistribusi extend dan

di-scale.



Secara umum, suatu sistem terbuka yang bersifat

scalable memberikan keuntungan lebih dibandingkan

sistem yang tertutup dan self-contained (menyatu).

Tantangan Sistem Terdistribusi

 Monotonicity. Begitu sesuatu dipublikasikan di dalam sistem

terbuka (open system) maka tidak dapat diambil kembali.

 Pluralism. Sub-sistem-subsistem berbeda dalam sistem open

distributed dapat mempunyai informasi yang heterogen, mungkin pula overlap dan menyebabkan konflik. Tidak ada pengatur

kebenaran sentral dalam sistem open distributed.

 Unbounded nondeterminism. Secara asinkron,

subsistem-subsistem dapat naik dan turun, dan link komunikasi dapat masuk dan keluar antar sub-sistem dalam sistem open distributed. Karena itu, waktu yang diperlukan untuk menyelesakan suatu operasi tidak dapat dibatasi dan dipastikan.

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.



Keuntungannya adalah :

• Increased data availability.

Sistem Terdistribusi



Prosesor dalam sistem terdistribusi bervariasi, dapat

berupa small Microprocessor, workstation, dan

Why Distributed Systems?



Scale

Processing Data



Diversity in Application Domains



Collaboration

Why Distributed Systems?

A. Big data continues to grow:

In mid-2010, the information universe carried 1.2 zettabytes and 2020 predictions expect nearly 44 times more at 35 zettabytes coming our way.

Why Distributed Systems?

C. Individual computers have limited resources compared to scale of current day problems & application domains:

1. Caches and Memory:

L1 Cache L2 Cache

L3 Cache

Main Memory

16KB- 64KB, 2-4 cycles 512KB- 8MB, 6-15 cycles 4MB- 32MB, 30-50 cycles

Why Distributed Systems?

2. Hard Disk Drive:

 Limited capacity

 Limited number of channels

Why Distributed Systems?

P L1 L2 P L1 L2 Cache P L1 P L1 P L1 Interconnect 3. Processor:

 The number of transistors that can be integrated on a single die has continued to grow at Moore’s pace.

Why Distributed Systems?

3. Processor (cont’d):

 Up until a few years ago, CPU speed grew at the rate of 55% annually, while the memory speed grew at the rate of only 7% [H & P].

Memory Memory P L1 L2 P L1 L2 Cache P L1 P L1 P L1 Interconnect

Why Distributed Systems?

 Even if 100s or 1000s of cores are placed on a CMP, it is a challenge to deliver input data to these cores fast enough for processing.

A Data Set of 4 TBs

4 100MB/S IO Channels

10000 seconds (or 3 hours) to load data Memory P L1 L2 Cache P L1 P L1 P L1 Interconnect

Why Distributed Systems?

Only 3 minutes to

load data

A Data Set (data) of 4 TBs Splits Memory P L1 L2 Memory P L1 L2 100 Machines

Requirements

 But this requires:

 A way to express the problem as parallel processes

and

execute

them

on

different

machines

(

Programming Models and Concurrency

).

 A way for processes on different machines to

exchange information (

Communication

).

 A way for processes to cooperate, synchronize with

one

another

and

agree

on

shared

values

(

Synchronization

).

 A way to enhance reliability and improve performance

(

Consistency and Replication

).

Requirements

 But this requires (Cont.):

 A way to recover from partial failures (

Fault

Tolerance

).

 A way to secure communication and ensure that a

process gets only those access rights it is entitled to

(

Security

).

 A way to extend interfaces so as to mimic the

behavior of another system, reduce diversity of

platforms, and provide a high degree of portability and

flexibility (

Virtualization

)

Sistem Terdistribusi

Karakteristik Sistem Terdistribusi

 Concurrency of components. Pengaksesan suatu

komponen/sumber daya (segala hal yang dapat digunakan

bersama dalam jaringan komputer, meliputi H/W dan S/W) secara bersamaan. Contoh: Beberapa pemakai browser mengakses

halaman web secara bersamaan

 No global clock. Hal ini menyebabkan kesulitan dalam

mensinkronkan waktu seluruh komputer/perangkat yang terlibat. Dapat berpengaruh pada pengiriman pesan/data, seperti saat beberapa proses berebut ingin masuk ke critical session.

 Independent failures of components. Setiap

komponen/perangkat dapat mengalami kegagalan namun komponen/perangkat lain tetap berjalan dengan baik.

Mengapa Sistem Terdistribusi

 Resource Sharing. Dalam sistem terdistribusi, situs-situs yang

berbeda saling terhubung satu sama lain melalui jaringan

sehingga situs yang satu dapat mengakses dan menggunakan sumber daya yang terdapat dalam situs lain. Misalnya, user di situs A dapat menggunakan laser printer yang dimiliki situs B dan sebaliknya user di situs B dapat mengakses file yang terdapat di situs A.

 Computation Speedup. Apabila sebuah komputasi dapat

dipartisi menjadi beberapa subkomputasi yang berjalan

bersamaan, maka sistem terdistribusi akan mendistribusikan subkomputasi tersebut ke situs-situs dalam sistem. Dengan

demikian, hal ini meningkatkan kecepatan komputasi (computation

Mengapa Sistem Terdistribusi

 Reliability. Dalam sistem terdistribusi, apabila sebuah situs

mengalami kegagalan, maka situs yang tersisa dapat melanjutkan operasi yang sedang berjalan. Hal ini menyebabkan reliabilitas sistem menjadi lebih baik.

 Communication. Ketika banyak situs saling terhubung melalui

jaringan komunikasi, user dari situs-situs yang berbeda mempunyai kesempatan untuk dapat bertukar informasi.

Tantangan Sistem Terdistribusi



Heterogen. Suatu sistem terdistribusi dapat dibangun

dari berbagai macam perangkat yang berbeda, baik

sistem operasi, H/W maupun S/W.



Keterbukaan. Setiap perangkat memiliki antarmuka

(interface) yang di-publish ke komponen lain. Perlu

integrasi berbagai komponen yang dibuat

oleh programmer atau vendor yang berbeda



Keamanan. Shared resources dan transmisi

Tantangan Sistem Terdistribusi



Penangan kegagalan. Setiap perangkat dapat

mengalami kegagalan secara independen. Namun,

perangkat lain harus tetap berjalan dengan baik.



Concurrency of components. Pengaksesan suatu

komponen/sumber daya secara bersamaan oleh

banyak pengguna.



Transparansi. Bagi pemakai, keberadaan berbagai

perangkat (multiplisitas perangkat) dalam sistem

terdistribusi tampak sebagai satu sistem saja

Fitur Sistem Terdistribusi



Data Migration. Misalnya, user di situs A ingin

mengakses data di situs B. Maka, transfer data dapat

dilakukan melalui dua cara, yaitu dengan mentransfer

keseluruhan data atau mentransfer sebagian data yang

dibutuhkan untuk immediate task.



Computation Migration. Terkadang, kita ingin

mentransfer komputasi, bukan data. Pendekatan ini

yang disebut dengan computation migration



Process Migration. Ketika sebuah proses dieksekusi,

Fitur Sistem Terdistribusi

 Mengapa Process Migration ?

 Load balancing. Proses atau subproses-subproses didistribusikan ke jaringan untuk

memeratakan beban kerja.

 Computation speedup. Apabila sebuah proses dapat dibagi menjadi beberapa

subproses yang berjalan bersamaan di situs yang berbeda-beda, maka total dari process turnaround time dapat dikurangi.

 Hardware preference. Proses mungkin mempunyai karakteristik tertentu yang

menyebabkan proses tersebut lebih cocok dieksekusi di prosesor lain.Misalnya, proses inversi matriks, lebih cocok dilakukan di array processor daripada

di microprocessor Software preference. Proses membutuhkan software yang

tersedia di situs lain, di mana software tersebut tidak dapat dipindahkan atau lebih murah untuk melakukan migrasi proses daripada software Data access.

 Sistem operasi terdistribusi menyediakan semua fitur di atas dengan

kemudahan penggunaan dan akses dibandingkan dengan sistem operasi jaringan

Tipe Jaringan dalam Sistem Terdistribusi

 Local Area Network (LAN). LAN muncul pada awal tahun

1970-an sebagai pengg1970-anti dari sistem komputer mainframe. LAN, didesain untuk area geografis yang kecil. Misalnya, LAN

digunakan untuk jaringan dalam sebuah bangunan atau beberapa bangunan yang berdekatan. Umumnya, jarak antara situs satu dengan situs yang lain dalam LAN berdekatan. Oleh karena itu, kecepatan komunikasinya lebih tinggi dan peluang terjadi

kesalahan (error rate) lebih rendah. Dalam LAN, dibutuhkan high

quality cable supaya kecepatan yang lebih tinggi dan reliabilitas

tercapai. Jenis kabel yang biasanya dipakai adalah

Tipe Jaringan dalam Sistem Terdistribusi

Tipe Jaringan dalam Sistem Terdistribusi

 Wide Area Network. WAN muncul pada akhir tahun 1960-an,

digunakan sebagai proyek riset akademis agar tersedia layanan komunikasi yang efektif antara situs, memperbolehkan

berbagi hardware dansoftware secara ekonomis antar pengguna. WAN yang pertama kali didesain dan dikembangkan

adalah Arpanet yang pada akhirnya menjadi cikal bakal

dari Internet. Situs-situs dalam WAN tersebar pada area geografis yang luas. Oleh karena itu, komunikasi berjalan relatif lambat dan reliabilitas tidak terjamin. Hubungan antara link yang satu dengan yang lain dalam jaringan diatur oleh communication processor.

Tipe Jaringan dalam Sistem Terdistribusi

Topologi Sistem

Terdistribusi

Tipe Jaringan dalam Sistem Terdistribusi

 Situs-situs dalam sistem terdistribusi dapat terhubung melalui

berbagai macam cara yang ditentukan berdasarkan kriteria-kriteria sebagai berikut:

 Biaya instalasi. Biaya menghubungkan situs-situs dalam sistem.

 Biaya komunikasi. Besar waktu dan uang untuk mengirimkan

pesan dari satu situs ke situs lainnya.

 Ketersediaan/availabilitas. Sampai sejauh mana data dapat

diakses walaupun terdapat kegagalan pada beberapa link atau situs.

Topologi Jaringan

 Fully Connected Network

 Tiap situs dalam Fully Connected Network terkoneksi secara

langsung dengan situs lainnya. Link yang ada menjadi banyak dan menyebabkan biaya instalasi besar. Topologi jenis ini tidak praktis untuk diterapkan dalam sistem yang besar.

Topologi Jaringan

 Partially Connected Network

 Link yang ada hanya antara beberapa situs sehingga biaya

instalasi menjadi lebih rendah. Namun, biaya komunikasi bisa menjadi lebih mahal. Misalkan, situs A ingin mengakses data di situs E, maka jalan yang ditempuh menuju situs E harus melalui situs B terlebih dahulu karena tidak ada link langsung dari situs A ke situs E. Semakin jauh jalan yang ditempuh, biaya komunikasi semakin mahal. Selain itu, availibilitas atau ketersediaan data kurang baik dibandingkan dengan Fully Connected Network. Misalkan, jika terjadi failure site atau kegagalan situs di C maka akses ke situs F menjadi tidak ada.

Topologi Jaringan

 Partially Connected Network terdiri dari:

 Tree-structured network. Biaya instalasi dan komunikasi pada

topologi jenis ini biasanya rendah. Namun, jika terjadi failure

link atau failure site maka pengaksesan data menjadi terhambat

dan mengakibatkan availibilitas/ketersediaan menjadi rendah.

 Star network. Biaya komunikasi rendah karena setiap situs paling

banyak mengakses dua link ke situs lain. Namun, bila

terjadi failure site di situs pusat maka setiap situs tidak akan dapat mengakses situs lainnya sehingga availibilitas/ketersediaan pada topologi jenis star network rendah.

 Ring network. Biaya komunikasi tinggi karena jika ingin

Kegagalan Sistem Terdistribusi

Dalam sistem terdistribusi terdapat berbagai

macam kegagalan :



Kegagalan perangkat keras (hardware failure)

seperti kegagalan link atau failure link,



kegagalan situs atau failure site, dan



Oleh karena itu, untuk menjamin kekuatan sistem atau

disebut juga robustness maka sistem terdistribusi harus

mampu melakukan pendeteksian kegagalan,

mereparasi sistem, dan mengkonfigurasinya kembali.



Sebuah sistem terdistribusi harus menyediakan

mekanisme sinkronisasi proses dan komunikasi, agar

terhindar dari deadlock serta dapat

mengatasi failure yang tidak muncul dalam sistem

terpusat.

Contoh Aplikasi



Sistem kendali manufaktur



Sistem kendali penerbangan



Sistem alih telepon



Sistem perbankan otomatis

Arsitektur Sistem Terdistribusi



Model Workstation



Model Penampungan Pemroses (processors pool)



Model workstation. Sistem berisi workstation (PC) yang

tersebar dan dihubungkan dengan LAN berkecepatan

tinggi



Model penampungan pemroses. Terdapat satu rak

pemroses. Pemroses tersebut dapat dialokasikan ke

pemakai sesuai permintaan secara otomatis.

Disediakan terminal grafis dengan kinerja tinggi



Model hibrid. Kompromi dilakukan dimana pemakai

Sistem Operasi

Terdistribusi

Pokok Bahasan

 Penamaan dan Pengalamatan

 Komunikasi Primitif

 Sinkronisasi Clock

 Penjaminan mutual-exclusion

 Penanganan deadlock

 Manajemen proses tersebar

 Sistem file tersebar

Pengantar



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.



Pengguna tidak perlu memikirkan keberadaan

perangkat keras yang ada, seperti prosesor. Contoh

dari sistem seperti ini adalah Amoeba.



Sistem operasi terdistribusi berbeda dengan sistem

operasi jaringan. SO jaringan memiliki ciri-ciri sebagai

berikut:

a. Tiap komputer memiliki sistem operasi sendiri

b. Tiap PC memiliki sistem file sendiri, dimana data disimpan

c. SO tiap komputer dapat berbeda-beda atau heterogen

d. Pengguna harus memikirkan keberadaan komputer lain yang terhubung, dan harus mengakses, biasanya menggunakan remote login (telnet)

SO adalah

 Sistem operasi (OS) adalah sekumpulan software yang mengatur sumber daya di hardware komputer dan memberikan layanan

bagi program komputer.

 Sistem Operasi merupakan komponen penting dari

sistem perangkat lunak dalam sebuah komputer. Program aplikasi biasanya membutuhkan sistem operasi untuk bisa berfungsi.

 Untuk fungsi hardware seperti I/O dan alokasi memory, sistem operasi berfungsi sebagai perantara antara program

dengan komputer hardware. Meskipun demikian aplikasi

dijalankan secara langsung oleh hardware dan biasanya akan melakukan system call ke fungsi di OS atau di-interupsi oleh OS

SO Modern

 Sistem operasi dapat ditemukan di hampir semua alat yang mempunyai fungsi komputer mulai dari handphone, video game hingga super komputer dan web server.

 Contoh sistem operasi modern  Android, BSD, iOS, Linux, Mac OS X, Microsoft Windows, and IBM z/OS.

 Semuanya, kecuali Windows dan z/OS, mempunyai akar yang sama yaitu Unix

Tipe Sistem Operasi

(1) Real-time

 Sistem operasi real-time adalah sebuah sistem

operasi multitasking yang ditujukan untuk menjalankan aplikasi real-time.

 Sistem Operasi real-time biasanya menspesialisasikan pada algoritma scheduling (penjadwalan) sehingga mereka dapat mencapai perilaku yang deterministik.

 Tujuan utama sebuah sistem operasi real-time adalah respons yang cepat dan dapat diprediksi untuk berbagai kejadian.

 Sistem operasi ini dirancang berdasarkan event-driven atau time-sharing

atau kedua-nya.

 Sebuah sistem event-driven melakukan switching antar task berdasarkan prioritas atau kejadian (event) dari luar, sementara sistem operasi

time-Tipe Sistem Operasi

(2) Multi-user

 Sistem operasi multi-user memungkinkan banyak pengguna untuk mengakses sistem komputer pada saat yang sama.

 Sistem time-sharing dan server di Internet dapat dikategorikan sebagai sistem multi-user karena mereka memungkinkan banyak pengguna untuk mengakses komputer dengan cara berbagai

waktu (sharing time).

 Sistem operasi single user hanya satu pengguna tapi dapat menjalankan multiple program pada saat yang sama.

Tipe Sistem Operasi

(3) Multi-tasking vs. single-tasking

 Sebuah sistem operasi multi-tasking memungkinkan lebih dari satu program untuk berjalan pada satu saat, dilihat dari skala waktu

manusia.

 Sebuah sistem single-tasking hanya dapat menjalankan satu

program. Ada dua tipe Multi-tasking, yaitu: (1) pre-emptive dan (2) co-operative. Pada pre-emptive multitasking, SO akan

membagi CPU time dan mendedikasikan satu slot untuk setiap program.

 Di SO Unix-like, seperti, Solaris dan Linux, biasanya mendukung pre-emptive multitasking, seperti juga AmigaOS. Cooperative

Tipe Sistem Operasi

(4) Sistem Terdistribusi

 Sebuah sistem operasi terdistribusi mengatur sebuah kelompok dari komputer yang independen dan membuat mereka tampak seperti satu buah komputer.

 Dengan perkembangan jaringan komputer memungkinkan sambungan dan komunikasi satu sama lain untuk

membangun distributed computing.

 Komputasi terdistribusi dilakukan oleh lebih dari satu mesin. Jika komputer dalam satu group bekerjasama, maka mereka akan membangun sebuah distributed system / sistem terdistribusi.

Tipe Sistem Operasi

(5) Sistem Embedded

 Sistem operasi embedded dirancang untuk digunakan di sistem

komputer embedded.

 Sistem operasi embedded dioperasikan di mesin kecil

seperti PDA (Personal Digital Assistant), atau Smartphone.

 Sistem operasi ini dapat beroperasi dengan sumber daya yang

sangat terbatas. Sistem operasi ini dirancang agar sangat kecil dan sangat effisien.

SO Terdistribusi

 Sistem operasi terdistribusi adalah salah satu implementasi dari sistem terdistribusi, dimana 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:

o file system

o name space

o Waktu pengolahan

SO Terdistribusi



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,

Manfaat SO Terdistribusi

 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.

 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

Manfaat SO Terdistribusi

 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.

 Komunikasi

• Sistem operasi terdistribusi berjalan dalam jaringan dan biasanya melayani koneksi jaringan. Sistem ini umumnya digunakan user untuk proses

networking. User dapat saling bertukar data, atau saling berkomunikasi antar titik baik secara LAN maupun WAN.

DOS versus NOS

 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.

 Untuk dapat membedakannya, sistem operasi jaringan memiliki ciri-ciri sebagai berikut:

 Tiap komputer memiliki sistem operasi sendiri

 Tiap personal komputer memiliki sistem file sendiri, di mana data-data disimpan

 Sistem operasi tiap komputer dapat berbeda-beda atau heterogen

 Pengguna harus memikirkan keberadaan komputer lain yang terhubung, dan harus mengakses, biasanya menggunakan remote login (telnet)

Komunikasi di sistem

terdistribusi

Pengalamatan dan Penamaan



Nama adalah identifier (pengenal) yang yang

diterjemahkan oleh pemakai atau program. Nama

diterjemahkan menjadi bentuk untuk menjalankan aksi

pada sumberdaya yang diacu



Pengalamatan dan penamaan sumberdaya/objek pada

sistem tersebar harus bersifat global, tidak bergantung

pada lokasi objek, dapat ditingkatkan untuk sistem

besar dan diterjemahkan secara efisien sehingga

tidakmengurangi kinerja sistem

Pengalamatan



Di Internet, yang menggunakan protokol TCP/IP,

identifier berisi dua bagian

• Host identifier, disebut alamat IP berisi 4 oktet (byte)

• Port number, identifikasi port komunikasi tertentu (2 byte)



Cara implementasi pengalamatan

• Dipasang pada kode client secara langsung

• Terdapat nama server, yang mencarikan alamat untuk suatu nama tertentu

Komunikasi dalam sistem tersebar



Komunikasi dalam sistem tersebar dapat dikategorikan

menjadi dua:

• Komunikasi dua pihak; menggunakan model message-passing dan Remote Procedure Call (RPC)

• Komunikasi kelompok



Model message-passing direduksi menjadi 2 system

call, yaitu :

• Send (destination, message)

Remote Procedure Calls



Tujuan RPC adalah pemanggilan prosedur jauh

(dikerjakan di mesin lain) seperti pemanggilan prosedur

lokal.



Pemrogram menulis program tanpa peduli apakah

prosedur akan dijalankan di pemroses lokal atau di

pemroses jauh



RPC memungkinkan proses di suatu sistem memanggil

prosedur di proses lain pada mesin lain

Komunikasi kelompok



Dalam sistem tersebar, komunikasi dapat melibatkan

banyak proses sekaligus, tidak hanya dua. Misalnya

sekelompok file server memberi layanan file dan

menyediakan kemampuan fault tolerance.



Pada sistem fault tolerance, client mengirim pesan ke

semua server untuk menjamin dilayani oleh satu server

Contoh SO Terdistribusi



Amoeba (Vrije Universiteit). Amoeba adalah sistem

berbasis mikro-kernel yang tangguh yang menjadikan

banyak workstation personal menjadi satu sistem

terdistribusi secara transparan.

Contoh SO Terdistribusi



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 manfaat ganda, yaitu memiliki biaya awal yang

cukup murah dan juga biaya incremental yang rendah

Contoh SO Terdistribusi

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.

Contoh SO Terdistribusi

GLUnix/Global Layer Unix (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.

Contoh SO Terdistribusi

Guide (Grenoble Universities Integrated Distributed Environment) adalah sistem operasi terdistribusi yang berorientasi obyek untuk pempangunan dan operasi dari aplikasi terdistribusi pada PC atau server dengan jaringan yang tersambung LAN.

Guide adalah hasil penggabungan Bull and the IMAG Research Institute (Universities of Grenoble), yang telah membangun Bull-IMAG joint Research Laboratory. Ini juga memiliki kaitan erat dengan COMANDOS Esprit Project (Construction and Management of Distributed Open Systems) dan BROADCAST Esprit Basic Research project.

Contoh SO Terdistribusi

 Hurricane memiliki hierarki sebagai sistem operasi dengan cluster yang merupakan implementasi dari Hector multiprocessor.

Peng-cluster-an mengatur resource pada sistem, menggunakan

pasangan yang ketat antara cluster, dan kehilangan pasangan pada cluster.

 Prinsip sistem terdistribusi diaplikasikan dengan mendistribusikan dan mereplika servis pada sistem dan objek data untuk

meningkatkan kelokalan, meningkatkan konkurensi, dan untuk mencegah sistem terpusat, sehingga membuat sistem berimbang.

Contoh SO Terdistribusi

 Mach (Carnegie Mellon University) adalah satu dari beberapa komunitas penelitian tentang sistem operasi. Sistem ini aslinya dimulai di CMU, dan Mach menjadi basis dari banyak sistem

penelitian. Walaupun pekerjaan dengan Mach di CMU sudah lama tidak diterapkan, tetapi masih banyak kelompok-kelompok lain

yang masih menggunakan Mach sebagai basis pada penelitiannya.

 Mach at OSF (OSF Research Institute). OSF Research Institute masih menggunakan teknologi yang dimulai dari CMU dan

menggunakan ini sebagai basis dari banyak penelitian, termasuk sistem operasi untuk mesin pararel , kernel berorientasi objek yang aman, dan penelitian-penelitian tentang sistem operasi yang lain.

Contoh SO Terdistribusi

 Mach (Carnegie Mellon University) adalah satu dari beberapa komunitas penelitian tentang sistem operasi. Sistem ini aslinya dimulai di CMU, dan Mach menjadi basis dari banyak sistem

penelitian. Walaupun pekerjaan dengan Mach di CMU sudah lama tidak diterapkan, tetapi masih banyak kelompok-kelompok lain

yang masih menggunakan Mach sebagai basis pada penelitiannya.

 Mach at OSF (OSF Research Institute). OSF Research Institute masih menggunakan teknologi yang dimulai dari CMU dan

menggunakan ini sebagai basis dari banyak penelitian, termasuk sistem operasi untuk mesin pararel , kernel berorientasi objek yang

Contoh SO Terdistribusi



Maruti (University of Maryland) Group Members

Maruti adalah sistem operasi berbasis waktu, yang

merupakan proyek di University of Maryland.



Masix (Blaise Pascal Institute MASI Laboratory)

Masix adalah sistem operasi terdistribusi yang berbasis

pada mikro kernel dari Mach, yang saat ini di bawah

pengembangan dari MASI Laboratory. Tujuan utama

dari sistem ini adalah untuk secara simultan

mengeksekusi banyak data aplikasi personal, yang

berjalan baik baik di semua platform, baik Unix, DOS,

Contoh SO Terdistribusi



MOSIX (Hebrew University, Jerusalem, Israel)

Sebuah solusi untuk masalah saat ini menjadi ada

untuk lingkungan multikomputer, yang disebut MOSIX.

Mosix adalah pengembangan dari UNIX, yang

mengijinkan user untuk menggunakan resource yang

ada tanpa ada perubahan pada level aplikasi. Dengan

penggunaan yang transparan, algoritma proses migrasi

dinamis, MOSIX melayani servis jaringan, seperti NFS,

TCP/IP, dari UNIX, untuk level proses, dengan

Contoh SO Terdistribusi



Plan 9 (Bell Labs Computing Science Research

Center)

Plan 9 adalah sistem operasi baru yang dibangun di

Bell Labs. Pada kebanyakan konfigurasi menggunakan

tiga macam komponen : terminal yang ada pada meja

pengguna, server file yang menyimpan data permanen,

dan server CPU yang melayani CPU lainnya lebih

Contoh SO Terdistribusi



Puma and relatives (Sandia National Laboratory)

Sistem operasi Puma menargetkan aplikasi dengan

performa tinggi yang dipasangkan dengan arsitektur

memory terdistribusi. Ini adalah turunan dari SUNMOS.

Sistem Berkas

Terdistribusi

Sistem Berkas Terdistribusi



Sistem berkas terdistribusi adalah sebuah sistem

dimana banyak pengguna dapat berbagi berkas dan

sumber daya penyimpanan.



Client, server, dan media penyimpanan dalam sistem

terdistribusi tersebar pada perangkat-perangkat yang

terdapat dalam sistem terdistribusi. Service dijalankan

melalui jaringan.



Konfigurasi dan implementasi dari sistem berkas

terdistribusi bervariasi dari sistem yang satu ke sistem

yang lain.



Idealnya, sistem berkas terdistribusi tampil di depan

pengguna atau client sebagai sistem berkas yang

konvensional dan terpusat. Keberagaman perangkat

dibuat tidak tampak sehingga client interface dalam

sistem berkas terdistribusi tidak dibedakan antara local

file dan remote file.



Sistem berkas terdistribusi yang transparan juga akan

memfasilitasi mobilitas pengguna dengan membawa

lingkungan pengguna, yang dimaksudkan adalah home

Sistem Berkas Terdistribusi



Dalam sistem berkas konvensional dan terpusat, waktu

yang diperlukan untuk memenuhi permintaan adalah

waktu akses disk dan sedikit waktu untuk

CPU processing.



Sedangkan dalam sistem berkas terdistribusi, waktu

yang diperlukan untuk memenuhi permintaan

meningkat akibat remote access yang menambah

waktu pengiriman permintaan ke server dan waktu

penerimaan respon oleh client.

Metode Remote File Access (RFA)

 Dengan remote service. Permintaan akses data dikirimkan

ke server. Server melakukan akses ke data dan hasilnya

di-forward kembali ke client.

 Dengan caching. Bila data yang dibutuhkan belum disimpan

di cache maka salinan data akan dibawakan dari server ke client. Idenya adalah untuk menahan data yang baru saja diakses

di cache sehingga akses yang berulang ke informasi yang sama dapat ditangani secara lokal. Dengan demikian, dapat

mengurangi network traffic. Namun, masalah yang timbul adalah mengenai konsistensi cache, di mana seharusnya

Metode Remote File Access (RFA)

 Dalam sistem berkas terdistribusi, replikasi berkas pada perangkat yang berbeda adalah redundansi yang berguna untuk

meningkatkan availibilitas atau ketersediaan.

 Syarat mendasar untuk replikasi berkas adalah replika dari berkas yang sama terletak pada perangkat yang

failure-independent sehingga ketersediaan satu replika tidak dipengaruhi

oleh ketersediaan replika yang lain.

 Masalah utama dalam replikasi adalah updating.

Proses update pada satu replika harus dilakukan juga pada replika yang lain.

Hardware Sistem

Operasi Terdistribusi



Amoeba is a powerful microkernel-based system that

turns a collection of workstations or single-board

computers into a transparent distributed system.



It has been in use in academia, industry, and

government for about 5 years.



It runs on the SPARC (Sun4c and Sun4m), the

386/486, 68030, and Sun 3/50 and Sun 3/60.



At the Vrije Universiteit, Amoeba runs

on a collection of 80 single-board

SPARC computers connected by an

Ethernet, forming a powerful processor

pool.



It is used for research in distributed

and parallel operating systems, runtime

systems, languages, and applications.

 Sistem Amoeba ini tumbuh dari bawah hingga akhirnya tumbuh menjadi sistem operasi terdistribusi.

 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 :

Komponen Amoeba

 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.

 Procesor 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.

Komponen Amoeba



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.

Arsitektur Sistem

Operasi Terdistribusi

ChorusOS Layers

U3 U2 U1 S1 S2 K1 S3 K2 UNIX Subsystem Object-Oriented subsystem User process System process Management of names, processes, threads, memory, and communication User Address Space Kernel Address Space

How Chorus is Used in a Distributed

System



Three layer communication

User interface to system

System interface to kernel

Kernel interface to micro-kernel

Features and Benefits of ChorusOS

 Memory Protection

 Hot Restart

 Dynamic Reconfiguration

 Component-based architecture for super-configurability  Mission-Critical Quality

 Exceptional scalability  Transparent Distribution

Arsitektur Software



Sistem operasi terdistribusi sejati memiliki arsitektur

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

Manajemen Berkas



Dalam sistem operasi terdistribusi ini sistem berkas

dipetakan dengan baik dengan berorientasi pada objek

yang ada dan kapabilitasnya. Hal ini akan menjadi

berkesan abstrak, terutama untuk kelas pengguna. Ada

tingkatan yang lebih ekstra dalam pemetaan berkas

yang ada, mulai dari simbol, pengurutan nama path,

dan kapabilitasnya. Melalui sistem ini objek lokal tidak

ada bedanya dengan objek publik.

Manajemen Berkas

 Dalam implementasi sistem Amoeba, terutama di negeri Belanda, hak akses yang dimiliki pengguna terbatas pada hak baca file,

tulis/membuat file, dan hapus file. Dengan hal ini, maka keamanan server dapat terjaga.

 Pelayanan terhadap direktori yang ada dibuat sangat ketat dalam hal keamanan. Bahkan dibuat semacan kode acak yang akan menyandikan file tersebut sehingga tidak mudah dibaca oleh siapapun. Kode penyandinya akan digunakan lagi oleh sistem untuk mengembalikan file seperti semula kepada user. Kode ini hanya akan diberikan kepada pemilik file tersebut. Jadi ketika user mengakses file/berkas yang bersangkutan, maka kode penyandi akan dibuat oleh sistem, agar pemilik file dapat membacanya.

Manajemen Proses



Dalam sistem operasi terdistribusi yang sejati, tiap

proses berada pada alamat segmen-segmen virtual.

Proses-proses ini dapat memiliki lebih dari satu

hubungan. Kaitan-kaitan ini dialokasikan ke

prosesor-prosesor sampai semua prosesor-prosesor habis digunakan.



Hasil dari manajemen proses seperti ini menghasilkan

utilisasi yang lebih baik, dimana tidak perlu switch

apabila harus ada proses yang berat, karena satu

proses dialokasikan ke satu prosesor.



Proses memiliki dua macam keadaan, yaitu proses

sedang berjalan atau sedang stunned. Stunned terjadi

bila proses masih ada, tetapi tidak melakukan eksekusi

apapun, atau sedang dalam proses debug. Pada

keadaan ini kernel memberitahu komunikator (kernel

yang lain) adanya proses yang dalam keadaan

stunned. Kernel yang lain tersebut berusaha

berkomunikasi dengan proses itu sampai proses di-kill

atau proses tersebut berjalan kembali. Debugging dan

migrasi pada proses ini selesai setelah adanya

Kelemahan SO Terdistribusi

 Perawatan tiap cluster yang sangat sulit, selain itu juga boros daya, karena harus menghidupkan banyak CPU, membutuhkan jaringan berkecepatan tinggi.

 Kelemahan-kelemahan tersebut sebenarnya tidak seberapa jika dibandingkan dengan hasilnya. Misalnya saja search engine paling ramai seperti Google™, yang menggunakan teknologi ini, karena hardware yang paling canggih saat ini masih belum mencukupi untuk menangani jutaan request ke server Google tiap detiknya, sehingga mereka harus membuat sistem pararel yang mampu

melayani keperluan tersebut. Selain itu dalam dunia research, juga diperlukan sistem ini, terutama untuk melakukan

perhitungan-Tugas untuk materi minggu depan

Carilah referensi tentang:



Sinkronisasi Clock



Penjaminan mutual-exclusion



Penanganan deadlock



Manajemen proses tersebar