File System (Interface) Ch. 10

Transkripsi

1 File System (Interface) Ch. SISTIM OPERASI (Operating System) IKI-223 Johny Moningka Fakultas Ilmu Komputer Universitas Indonesia Semester 2/2 File-System Interface Review (Bab 2): Storage Structure Storage: technology trends. Magnetic disk structure. Server storage: RAID. File Concept Access :Methods Directory Structure Protection File System JM-2/v./2

2 Storage Structure Main memory: Bagian media penyimpanan (sementara) yang dapat diakses oleh CPU secara langsung. Secondary storage: Ekstensi hirarkis main memory yang menyediakan media tempat penyimpanan (storage) yang permananen. Waktu akses lebih lambat, kapasitas lebih besar dan cost/byte jauh lebih murah, dibandingkan main memory File System JM-2/v./3 Storage-Device Hierarchy File System JM-2/v./4 2

3 Disk: Technology Trends Saat ini: Kecepatan/kemampuan prosesing (CPU) lipat dua setiap 8 bulan (Moore s Law). Saat ini: Kapasitas memory lipat dua setiap 8 bulan. Saat ini: Kapasitas disk lipat dua setiap 8 bulan. Kecepatan akse ke disk (mekanis: positioning rate: seek + rotate) lipat dua selama tahun! File System JM-2/v./5 IBM Disk File System JM-2/v./6 3

4 Hard Disk: IBM Disk Drive Berawal pada komputer besar (IBM): 4 dan inch (diameter). 98 s: IBM melakukan adaptasi teknologi tersebut untuk 3,5 inch untuk pemakaian workstation dan PC. Perkembangan disk: Kapasitas disk bertambah: Densitas bit yang dapat disimpan dalam area tertentu. Misalkan: jumlah track /inch * jumlah bit per track (saat in telah mencapai Gbits/inch-square). Memperkecil ukuran disk untuk pemakaian mobile (hand held devices): 4 cm dan tebal 5 mm, dapat menyimpan GB. Memperkecil waktu akses (internal): rpm dan seek time => 5 msec. File System JM-2/v./7 IBM Projections File System JM-2/v./8 4

5 Storage Technology: Trends Mengikuti arah/lingkungan pemakaian komputer 96s: migrasi dari batch ke on-line processing Menjadi bagian dari main-frame dan mini-komputer. Besar => mempebesar kapasitas. Masalah teknologi => kehandalan dari disk dan kecepatan akses. 99s: migrasi ke pemakaian komputer di segala bidang computers in phones, cars, video cameras, Data center: storage area network (SAN). Pengaruh pada industry storage : Embedded storage smaller, cheaper, more reliable, lower power Data utilities high capacity, hierarchically managed storage File System JM-2/v./9 Historical Perspective Mid 98s Bagian dari arsitektur PCs dan workstation: disk menjadi semakin kecil dan murah. Client/server computing Centralized storage on file server Ukuran dan harga disk menurun Perkembangan dari ukuran: 8 inch, 5.25 inch ke 3.5 inch. Mass market disk drives become a reality industry standards: SCSI, IPI, IDE 5.25 inch drives for standalone PCs End of proprietary disk interfaces File System JM-2/v./ 5

6 Historical Perspective Late 98s/Early 99s: Laptops, notebooks, palmtops 3.5 inch, 2.5 inch,.8 inch,.3 inch formfactors (besaran/bentuk) Formfactor plus capacity drives market => menjadi pertimbangan utama. Unjuk kerja relatif seragam. Issue yang paling penting kehandalan. Challenged by RAM, flash RAM in PCMCIA cards (notebooks) Masih cukup mahal (Intel promises but doesn t deliver) Kapasitas terlalu kecil untuk pemakaian umum. Optical disk gagal ditinjau dari unjuk kerja (kecepatan akses: e.g., NEXT) tapi mendapatkan pasar tersendiri dalam bentuk lain (CD ROM). File System JM-2/v./ Storage Type Selection Cost Faster => more expensive Cost/Mbyte berbanding terbalik dengan besarnya kapasitas (makin besar besar makin murah). Access type Akses: sequential atau random. Sequential: blok data besar (contoh: backup), dapat menggunakan tape. Random: akses blok data kecil pada berbagai lokasi storages (contoh: transaction processing). File System JM-2/v./2 6

7 Storage Type Selection Data transfer rate Seberapa cepat data dapat dibaca ke (ditulis dari) storage, setelah lokasinya teridentifikasi (MByte/sec) Satuan lain: berapa banyak I/O (transfer blok data) per detik. Access frequency Seberapa sering media storage akan diakses. Disk dan optical device cocok untuk high frequency. Prasyarat: handal, transfer rate cepat, waktu minimum untuk mengakses lokasi data. Interchange Removable atau Fixed storage. Reliability & Availability File System JM-2/v./3 Storage Choices Pilihan teknologi: Disk, optical, tape Disk (random): High performance random access, rapid response time Tape (sequential): Low cost, High volume data, archiving, backup and interchange data. Optical: Durable, portable, long term information storage. Solusi: Gabungan antara disk dan optical, disk dan tape etc. File System JM-2/v./4 7

8 Magnetic Disks Hard disks: Terdiri dari piringan logam atau kaca yang dilapisi dengan material magenetic untuk menyimpan bits (data). Permukaan magneti secara logical dibagi atas: tracks. Setiap tracks dibagi lagi atas sectors. Disk controller yang melakukan interaksi dan mengerti hubungan logical I/O ke disk. File System JM-2/v./5 Moving-Head Disk Mechanism P lat t ers Tra cks P l at te r S ec to rs T rack Response time = Queue + Controller + Seek + Rot + Xfer Service time File System JM-2/v./6 8

9 In-Depth: RAID Disk Product Families Conventional: 4 disk designs Low End High End Disk Array: disk design 3.5 File System JM-2/v./7 Disk Array Konsep: Disk yang standard, murah (kapasitas, kinerja dan reliability rendah) dapat diperbaiki dengan menggabungkan dalam satu kesatuan array. Motif: Cost/MB dari disk standard jauh lebih murah dari high performance disk. Terdapat banyak disk drives (atau disk arm) Pemilahan data (stripping): menyebarkan data pada berbagai disk IDEA: Meningkatkan kinerja (akses paralel, kapasitas) dan menggunakan banyak disk yang low cost. File System JM-2/v./8 9

10 Disk Array: reliability? Menggunakan banyak disk yang low cost? Dengan banyak devices, maka reliabilitas disk akan rendah (probabilitas satu disk array fail makin tingggi). Tipikal disk MTTF = 5. jam (6 tahun), data disebar pada disk array sebanyak buah, maka MTTF = 5. / => 5 jam ( tahun). File System JM-2/v./9 RAID Redundant Array IndependentDisks Availability dari disk dapat ditingkatkan dengan menambah redundant disk. Skenario: jika salah satu disk fail, maka informasi dapat diambil (dikonstruksi lagi) dari redundant disk. Danger: if there is another disk fail during repair (MTTR: mean time to repair => hours) Tetapi: MTTF (Mean time to fail) for a disk : 5 years or more. Overhead untuk strorage penyimpanan Bandwidth yang terbuang untuk melakukan update File System JM-2/v./2

11 RAID: Techniques Disk Mirroring, Shadowing (RAID ) Setiap kelompok disk merupakan duplikasi (shadow mirror). Overhead: % kapasitas. Best performance. Parity Data Bandwidth Array (RAID 3) Paritas pada satu disk tertentu (sigle parity). Distribusi dan akses bit data secara parallel. High I/O Rate Parity Array (RAID 5) Data disebarkan dalam bentuk blok (stripe unit). Independent akses pada blok data dari disk yang berbeda. File System JM-2/v./2 RAID: Myths RAID tidak memerlukan back-up data on-line Data yang dihapus (delete) tidak dapat di recover oleh RAID. Produk RAID data di dalam disk selalu dapat di recover Umumnya RAID: kegagalan dua disk serentak menyebabkan kehilangan data. Produk RAID lebih rendah performance (vs disk) Tidak selamanya: RAID 3 dapat meningkatkan performance (independent write) untuk akses sequential, tapi kurang baik untuk transaction data. RAID 5 lebih rendah performance dibandingkan single disk biasa jika untuk write blok data yang besar. File System JM-2/v./22