Layanan dan Interaksi Dasar OS

Back to IF2130 Sistem Operasi

Layanan dan Interaksi Dasar OS

Questions/Cues

• Apa saja layanan fungsional OS?

• Apa saja layanan efisiensi OS?

• Apa itu System Call?

• Apa peran API?

• Bagaimana cara melewatkan parameter ke system call?

• Apa saja tipe-tipe system call?

• Apa itu System Programs?

Reference Points

• Slides 2-4, 16-33, IF2130-02-2025-OS-Structure.pdf

Layanan Sistem Operasi untuk Pengguna & Program

OS menyediakan serangkaian layanan untuk memberikan fungsionalitas dan kemudahan. Layanan ini dibagi menjadi dua kategori utama.

1. Layanan Fungsional (Untuk Pengguna):

• User Interface (UI): Menyediakan cara bagi pengguna untuk berinteraksi, baik melalui GUI (Graphical User Interface), CLI (Command-Line Interface), maupun touch screen.

• Eksekusi Program: Memuat, menjalankan, dan mengelola siklus hidup program.

• Operasi I/O: Mengabstraksi interaksi dengan perangkat keras seperti disk atau printer.

• Manipulasi Sistem File: Mengelola pembuatan, pembacaan, penulisan, dan penghapusan file/direktori.

• Komunikasi: Memfasilitasi pertukaran data antar proses (IPC) atau antar komputer dalam jaringan.

• Deteksi Error: Mendeteksi dan merespons error dari hardware, jaringan, atau program.

2. Layanan Efisiensi Sistem:

• Alokasi Sumber Daya: Mengalokasikan sumber daya (CPU, memori) kepada banyak pengguna atau proses secara adil.

• Akuntansi (Accounting): Melacak penggunaan sumber daya oleh setiap pengguna.

• Proteksi dan Keamanan: Mengontrol akses ke sumber daya dan melindungi sistem dari ancaman internal maupun eksternal.

System Call: Jembatan ke Kernel

System Call adalah mekanisme terprogram yang disediakan oleh OS agar sebuah aplikasi (yang berjalan di user mode) dapat meminta layanan dari kernel (yang berjalan di kernel mode). Ini adalah satu-satunya “pintu” masuk yang sah bagi aplikasi untuk mengakses sumber daya yang dilindungi atau melakukan operasi-operasi khusus.

• Application Program Interface (API): Programmer jarang sekali menulis system call secara langsung. Mereka menggunakan API (seperti Win32 API, POSIX API, atau Java API) yang menyediakan fungsi-fungsi pustaka (library) yang lebih mudah digunakan. Fungsi API inilah yang kemudian akan “membungkus” dan memanggil system call yang sesungguhnya di latar belakang. Contoh: fungsi printf() di C pada akhirnya akan memanggil system call write() untuk menampilkan teks ke layar.

Parameter Passing untuk System Call

Seringkali, sebuah system call butuh parameter (misalnya, nama file yang akan dibuka). Ada tiga cara umum untuk melewatkan parameter dari program ke kernel:

1. Melalui Register: Cara tercepat, namun terbatas oleh jumlah register CPU yang tersedia.

2. Melalui Blok Memori: Parameter disimpan dalam sebuah tabel/blok di memori, dan alamat blok tersebut yang dilewatkan melalui register. Digunakan oleh Linux & Solaris.

3. Melalui Stack: Parameter di-push ke dalam stack oleh program, lalu di-pop oleh kernel. Fleksibel dan tidak membatasi jumlah parameter.

Tipe-Tipe System Call

System call dapat dikelompokkan berdasarkan fungsinya:

• Kontrol Proses: create, terminate, load, execute, wait.

• Manajemen File: create, delete, open, close, read, write.

• Manajemen Perangkat: request device, release device, read, write.

• Pemeliharaan Informasi: get_time, set_time, get_system_data.

• Komunikasi: create_connection, send_message, shm_create (shared memory).

• Proteksi: chmod, set_permissions.

System Programs

Sebagian besar pengguna tidak berinteraksi langsung dengan system call, melainkan dengan System Programs. Ini adalah program-program yang menyediakan lingkungan yang nyaman untuk pengembangan dan eksekusi. Contohnya termasuk: file manager, text editor, compiler, dan background services (dikenal sebagai daemons di UNIX atau services di Windows).

Summary

Sistem Operasi menyediakan serangkaian layanan untuk fungsionalitas pengguna (UI, eksekusi program) dan efisiensi sistem (alokasi sumber daya, keamanan). Aplikasi mengakses layanan ini melalui System Call, sebuah antarmuka terprogram yang menjadi jembatan antara user mode dan kernel mode. Programmer biasanya berinteraksi dengan System Call secara tidak langsung melalui API yang lebih sederhana, sementara pengguna akhir berinteraksi dengan OS melalui System Programs yang menyediakan lingkungan kerja yang utuh.

Additional Information

Pendalaman Teknis 1: Contoh Alur System Call open()

1. User Space: Sebuah program memanggil fungsi open("file.txt", O_RDONLY). Ini adalah panggilan ke fungsi library (misalnya, libc).

2. Library: Fungsi open() di library menyiapkan parameter. Ia menempatkan nomor system call untuk open (misalnya, nomor 2 di Linux) ke dalam register %eax dan pointer ke string “file.txt” dan flag O_RDONLY ke register lain.

3. Trap: Library kemudian mengeksekusi instruksi khusus (misalnya, int 0x80 atau syscall) yang menyebabkan trap atau software interrupt.

4. Mode Switch: CPU beralih dari user mode ke kernel mode dan menyimpan konteks program.

5. Kernel Space: CPU mencari nomor system call (nomor 2) di system call table dan melompat ke fungsi kernel yang mengimplementasikan sys_open().

6. Eksekusi Kernel: Kernel melakukan tugasnya: memeriksa izin, mencari file di sistem file, menyiapkan struktur data internal (file descriptor), dll.

7. Return: Setelah selesai, kernel menempatkan hasil (misalnya, file descriptor nomor 3) di register %eax dan mengeksekusi instruksi untuk kembali ke user mode.

8. User Space: Kontrol kembali ke fungsi library, yang kemudian mengembalikan hasil (3) ke program aplikasi.

Pendalaman Teknis 2: MS-DOS vs. UNIX Program Execution

• MS-DOS (Single-tasking): Ketika Anda menjalankan program, shell (command.com) akan memuat program tersebut ke memori, menimpa sebagian besar dari dirinya sendiri. Hanya kernel yang tersisa. Ketika program selesai, shell harus dimuat ulang dari disk. Tidak ada konsep penciptaan proses yang sesungguhnya.

• UNIX/Linux (Multi-tasking): Shell menggunakan system call fork() untuk membuat proses anak yang identik dengan dirinya. Proses anak ini kemudian menggunakan system call exec() untuk mengganti program di dalam memorinya dengan program baru yang ingin dijalankan. Shell (proses induk) bisa menunggu (wait()) proses anak selesai atau terus berjalan. Ini adalah model yang jauh lebih kuat dan fleksibel.

Eksplorasi Mandiri

• Gunakan strace (Linux) atau dtruss (macOS): Ini adalah tools command-line yang sangat kuat untuk melacak system call yang dibuat oleh sebuah program. Coba jalankan strace ls di terminal Linux. Anda akan melihat daftar semua system call (open, read, write, mmap, close, dll.) yang dipanggil oleh program ls yang tampaknya sederhana.

Sumber & Referensi Lanjutan:

• Dokumentasi: man 2 intro di terminal Linux/macOS akan memberikan pengantar ke system call. man 2 open akan memberikan detail spesifik tentang system call open.

• Buku: The C Programming Language (K&R) Bab 8, “The UNIX System Interface,” memberikan contoh klasik bagaimana API C berinteraksi dengan system call UNIX.