PENYELESAIAN MUTUAL EXCLUSION DENGAN ALGORITMA DEKKER

Mutual exclusion adalah konsep penting dalam komputasi paralel dan sistem operasi. Hal ini memastikan bahwa ketika beberapa proses atau thread mencoba mengakses sumber daya kritis yang sama, hanya satu proses yang diizinkan untuk melakukannya pada satu waktu. Penyelesaian mutual exclusion diperlukan untuk mencegah kondisi balapan (race conditions), korupsi data, dan masalah sinkronisasi lainnya. Salah satu algoritma klasik yang pertama kali mengatasi masalah tersebut adalah Algoritma Dekker.

Sejarah Algoritma Dekker

Algoritma Dekker adalah salah satu algoritma mutual exclusion pertama yang dirancang untuk dua proses. Algoritma ini dinamai dari ahli matematika dan komputer Belanda, Theodorus J. Dekker, yang mengembangkannya pada tahun 1960-an. Meskipun algoritma tersebut tidak banyak digunakan dalam praktik modern karena kompleksitas dan efisiensinya, algoritma ini adalah dasar dari banyak algoritma mutual exclusion yang lebih canggih yang digunakan saat ini.

Prinsip Dasar Algoritma Dekker

Algoritma Dekker beroperasi dengan memanfaatkan dua flag boolean dan satu variabel giliran (turn) untuk mengatur akses ke bagian kritis. Setiap proses memiliki flag yang menunjukkan apakah proses tersebut ingin memasuki bagian kritis atau tidak. Variabel giliran menentukan giliran proses mana yang diizinkan untuk memasuki bagian kritis jika kedua proses ingin masuk secara bersamaan.

Kelebihan Algoritma Dekker

Algoritma Dekker adalah salah satu algoritma mutual exclusion tertua yang dikembangkan untuk mengatasi masalah akses simultan ke sumber daya bersama oleh beberapa proses. Meskipun sudah ada banyak algoritma lain yang lebih efisien dan lebih mudah diimplementasikan, Algoritma Dekker memiliki sejumlah kelebihan yang membuatnya layak dipelajari dan dipahami. Berikut adalah beberapa kelebihan utama dari Algoritma Dekker.

1. Keamanan (Safety)

Algoritma Dekker menjamin bahwa hanya satu proses yang dapat berada di dalam bagian kritis (critical section) pada satu waktu. Hal ini memastikan bahwa tidak ada dua proses yang dapat memodifikasi sumber daya bersama secara bersamaan, yang dapat menyebabkan kondisi balapan (race condition) dan kerusakan data.

Contoh: Jika dua proses mencoba mengakses dan memodifikasi variabel yang sama tanpa mekanisme mutual exclusion, hasil akhirnya bisa tidak terduga karena urutan akses yang tidak terkontrol. Algoritma Dekker memastikan bahwa hal tersebut tidak terjadi dengan menjamin mutual exclusion.

2. Tidak Membutuhkan Perangkat Khusus

Algoritma Dekker sepenuhnya berbasis perangkat lunak dan tidak memerlukan dukungan perangkat keras khusus seperti instruksi atomik atau mekanisme penguncian (locking) hardware. Hal ini membuat Algoritma Dekker dapat diimplementasikan pada berbagai jenis sistem tanpa memerlukan dukungan perangkat keras tambahan.

Contoh: Di awal perkembangan komputer, dukungan perangkat keras untuk instruksi atomik mungkin tidak tersedia di semua sistem. Algoritma Dekker, yang murni berbasis perangkat lunak, dapat diterapkan pada sistem tersebut tanpa kesulitan.

3. Keadilan (Fairness)

Algoritma Dekker memastikan bahwa semua proses memiliki kesempatan yang sama untuk mengakses bagian kritis. Hal tersebut dilakukan dengan menggunakan variabel turn yang bergiliran antara proses. Hal ini mencegah satu proses dari terus-menerus mendapatkan akses ke bagian kritis dan membuat proses lain menunggu tanpa batas.

Contoh: Jika ada dua proses, P0 dan P1, yang berulang kali ingin mengakses bagian kritis, Algoritma Dekker memastikan bahwa jika P0 mendapatkan akses terlebih dahulu, giliran berikutnya akan diberikan kepada P1. Hal ini memastikan distribusi giliran yang adil.

4. Implementasi yang Eksplisit

Algoritma Dekker menyediakan mekanisme yang eksplisit untuk mengatur flag dan giliran, yang membuatnya menjadi contoh pendidikan yang baik untuk memahami prinsip dasar mutual exclusion. Mempelajari Algoritma Dekker membantu dalam memahami konsep fundamental yang dapat diterapkan pada algoritma mutual exclusion lainnya yang lebih kompleks.

Contoh: Dalam proses pembelajaran, mahasiswa atau pengembang dapat mempelajari bagaimana pengaturan flag dan giliran dalam Algoritma Dekker bekerja untuk menjamin mutual exclusion dan keadilan, yang merupakan konsep penting dalam komputasi paralel dan sinkronisasi proses.

5. Penyelesaian Masalah Deadlock dan Starvation

Algoritma Dekker dirancang untuk menghindari kondisi deadlock dan starvation. Deadlock terjadi ketika dua atau lebih proses saling menunggu untuk sumber daya yang tidak akan pernah tersedia, sementara starvation terjadi ketika satu proses tidak pernah mendapatkan akses ke sumber daya yang dibutuhkan. Algoritma Dekker memastikan bahwa setiap proses mendapatkan giliran untuk mengakses bagian kritis, sehingga menghindari kedua masalah tersebut.

Contoh: Jika dua proses, P0 dan P1, keduanya ingin mengakses bagian kritis pada waktu yang sama, Algoritma Dekker memastikan bahwa salah satu proses akan mendapatkan giliran pertama, dan setelah selesai, proses lainnya akan mendapatkan giliran berikutnya. Hal ini menghindari situasi di mana kedua proses saling menunggu tanpa batas waktu (deadlock) atau satu proses terus-menerus diabaikan (starvation).

6. Efisiensi dalam Lingkungan dengan Dua Proses

Algoritma Dekker sangat efisien dalam lingkungan yang hanya melibatkan dua proses. Dalam konteks ini, algoritma tersebut memberikan solusi yang efektif dan sederhana untuk masalah mutual exclusion tanpa memerlukan struktur data atau mekanisme sinkronisasi yang kompleks.

Contoh: Dalam sistem sederhana atau dalam situasi di mana hanya ada dua thread atau proses yang bersaing untuk sumber daya, Algoritma Dekker menyediakan cara yang efisien dan dapat diandalkan untuk mengelola akses ke bagian kritis.

Kelemahan Algoritma Dekker

Meskipun Algoritma Dekker adalah solusi penting dalam sejarah mutual exclusion, algoritma tersebut mempunyai beberapa kelemahan yang membuatnya kurang ideal untuk digunakan dalam sistem modern:

1. Kompleksitas:

Algoritma Dekker relatif kompleks untuk diimplementasikan dan dipahami dibandingkan dengan algoritma mutual exclusion lainnya yang lebih modern.

2. Kinerja:

Algoritma Dekker kurang efisien karena menggunakan pengulangan dan pengecekan berulang (busy-waiting) yang dapat menyebabkan penggunaan CPU yang tidak efisien.

3. Skalabilitas:

Algoritma Dekker dirancang hanya untuk dua proses. Untuk lebih dari dua proses, algoritma tersebut tidak dapat digunakan tanpa modifikasi signifikan.

Algoritma Modern yang Terinspirasi dari Dekker

Banyak algoritma modern yang lebih efisien dan skalabel telah dikembangkan, beberapa di antaranya terinspirasi oleh prinsip-prinsip Algoritma Dekker. Contoh algoritma modern, antara lain:

1. Algoritma Peterson:

Algoritma Peterson merupakan penyederhanaan dan perbaikan dari Algoritma Dekker yang juga menjamin mutual exclusion untuk dua proses.

2. Algoritma Bakery:

Dikembangkan oleh Leslie Lamport, algoritma Bakery memperluas konsep mutual exclusion untuk lebih dari dua proses dengan menggunakan nomor antrian (tiket) untuk menentukan giliran.

3. Algoritma Spinlock dan Mutex:

Implementasi modern yang menggunakan mekanisme kunci (locking) untuk memastikan mutual exclusion dalam lingkungan multi-threading dengan efisiensi tinggi.

Kesimpulan

Algoritma Dekker adalah tonggak penting dalam sejarah pengembangan solusi mutual exclusion. Meskipun tidak banyak digunakan dalam praktik modern, pemahaman tentang algoritma tersebut memberikan wawasan tentang dasar-dasar mutual exclusion dan inspirasi untuk pengembangan algoritma yang lebih canggih dan efisien. Prinsip-prinsip yang diajarkan oleh Algoritma Dekker tetap relevan dan menjadi landasan bagi banyak solusi sinkronisasi dalam komputasi paralel dan sistem operasi modern.

Algoritma Dekker mengajarkan kita pentingnya koordinasi dan keadilan dalam sistem paralel, serta menunjukkan bagaimana solusi untuk masalah sinkronisasi dapat berkembang dari konsep dasar menjadi mekanisme yang kompleks dan efisien yang kita gunakan hari ini. Melalui pemahaman yang mendalam tentang Algoritma Dekker, kita dapat lebih baik menghargai evolusi dan penyempurnaan dari solusi mutual exclusion dalam dunia komputasi.

SKRIPSI PENYELESAIAN MUTUAL EXCLUSION DENGAN ALGORITMA DEKKER
KLIK DI SINI