Konsep dan Atribut File System

Transkripsi

1 File System

2 Konsep dan Atribut File System Konsep File Atribut File Operasi pada File Tipe File Struktur File Metode Akses Sequential Access File Direct Access File Lain-lain

3 Konsep File File adalah kumpulan informasi yang berhubungan dan tersimpan dalam secondary storage Tipe: Data (character, numeric, binary) Program

4 Atribut File Nama Tipe Lokasi Ukuran Waktu pembuatan dan identitas pembuat Proteksi Informasi lain tentang file

5 Operasi pada File Membuat Menulis Membaca Menghapus Mencari Membuka Menutup Menghapus dengan menyisakan atribut

6 Tipe File Sumber: Silberschatz, Galvin, Gagne. Operating System Concepts

7 Struktur File Sistem operasi membutuhkan struktur file tertentu untuk menjalankan/ mengakses suatu file. Semua sistem operasi diharuskan mampu mengenal sedikitnya satu jenis struktur file. Jika sistem operasi mengenal semakin banyak struktur file, maka semakin luas aplikasi yang dapat dijalankan namun ukuran sistem operasi semakin membengkak. Sebaliknya, jika semakin sedikit struktur file, maka sistem operasi hanya dapat menjalankan aplikasi dalam jumlah yang sedikit pula.

8 Sequential Access Metode Akses Direct Access read next write next reset no read after last write (rewrite) read n write n position to n read next write next rewrite n n = relative block number

9 Sequential Access File Sumber: Silberschatz, Galvin, Gagne. Operating System Concepts

10 Direct Access File Sangat berguna untuk pengaksesanlangsung informasi dalam jumlah besar. Contoh : database File dilihat sebagai sederetan blok yang berindeks Relative block number digunakan agar memungkinkan sistem operasi untuk memutuskan dimana suatu file dapat ditempatkan, dan mencegah user untuk mengakses sebagian dari sistem file yang bukan merupakan bagian dari file miliknya

11 Other Access Methods Metode akses lainnya dibangun/ dikembangkan berdasarkan direct access method. Biasanya melibatkan proses pembuatan indeks dari file. Untuk mencari suatu bagian dari file, pertama-tama cari indeksnya, kemudian dengan pointer tersebut kita mengakses file secara langsung, lalu mencari bagian dari file yang diinginkan.

12 Contoh Indeks dan Relative Files Sumber: Silberschatz, Galvin, Gagne. Operating System Concepts

13 Konsep Direktori Operasi pada Direktori Struktur Direktori Single-Level Directory Two-Level Directory Tree-Structured Directory Acyclic-Graph Directory General-Graph Directory

14 Operasi pada direktori Mencari file Membuat file Menghapus file Melihat isi direktori Ubah nama file Traverse file system Membuka direktori Menutup direktori Link & Unlink

15 Single-Level Directory Semua file terdapat dalam direktori yang sama Tiap file memiliki nama yang unik Sumber: Tanenbaum. Modern Operating System

16 Two-Level Directory (1) Membuat direktori yang terpisah untuk tiap user Terdapat User File Directory (UFD) dan Master File Directory (MFD) Sumber: Tanenbaum. Modern Operating System

17 Two-Level Directory (2) Keterbatasan : Bila beberapa user ingin mengerjakan tugas secara kerjasama dan ingin mengakses file dari salah satu user untuk keperluan tersebut

18 Tree-Structured Directory (1) Tiap direktori dapat mengandung file dan subdirektori Path (absolut path) adalah urutan direktori yang berasal dari MFD Working dir. (relative path) adalah path yang berasal dari current directory Current directory adalah direktori yang baru-baru ini digunakan Contohabsolut path : UserZ/Word/UnitD/XYZ

19 Tree-Structured Directory (2) Sumber: Tanenbaum. Modern Operating System

20 Tree-Structured Directory (3) Sumber: Silberschatz, Galvin, Gagne. Operating System Concepts

21 Acyclic-Graph Directory Satu file dapat memiliki banyak absolut path yang berbeda Masalah : Penghapusan dangling pointer Solusi : Backpointers, agar kita dapat menghapus semua pointer. Backpointers menggunakan struktur daisy chain. Solusi entry-hold-count.

22 General-Graph Directory (1) Sumber: Silberschatz, Galvin, Gagne. Operating System Concepts

23 General-Graph Directory (2) Meyakinkan tidak adanya siklus : Hanya mengizinkan link ke file. Garbage collection. Menggunakan algoritma siklik dalam mendeteksi siklus setiap ada link baru yang ditambahkan.

24 Konsep Mounting, Sharing dan File System Mounting Proteksi File Sharing Proteksi Tipe Akses Kontrol Akses

25 File System Mounting (1) Sebuah sistem berkas sebelum dapat digunakan harus dimount terlebih dahulu. Mounting: proses paling awal sebelum membuka sebuah direktori, yaitu dengan membuat sebuah direktori baru yang menjadi sub-tree dari tempat file system tsb diletakkan Mount point: direktori kosong tempat file system yang akan di-mount diletakkan.

26 File System Mounting (2) Sumber: Silberschatz, Galvin, Gagne. Operating System Concepts

27 Mount Point Sumber: Silberschatz, Galvin, Gagne. Operating System Concepts

28 File Sharing (1) File sharing mendukung sebuah sistem operasi yang useroriented. Berhubungan dengan permission. Multiple user bisa mengakses file yang sama.

29 File Sharing (2) Multiple user Owner: user yang bisa mengganti atribut, membuka akses, dan mengontrol sebuah file atau direktori. Group: sekelompok user yang men-share akses sebuah file. Tiap user memiliki user ID masing-masing yang unik.

30 File Sharing (3) Remote File System Model Client-Server Distributed Information System Failure Modes

31 Proteksi Fungsi: Menjaga aman dari kerusakan fisik (reliability). Menjaga dari akses yang tidak diijinkan (protection).

32 Tipe Akses Baca Tulis Eksekusi Menambah Hapus Daftar

33 Kontrol Akses (1) Access-Control List (ACL): Suatu file atau direktori berasosiasi dengan suatu username dan tipe akses. Owner, Group dan Universe Kontrol Akses.

34 Kontrol Akses (2) Klasifikasi users dalam mengakses suatu file: Owner: User yang menciptakan file tsb. Group: Sekelompok users yang saling berbagi file dan tergabung dalam sebuah kelompok kerja. Universe: Semua users yang saling terhubung dalam sistem. Implementasi kontrol akses yang sering digunakan merupakan kombinasi keduanya.

35 Contoh Implementasi 19 rw-rwxr-- john staff 100 Oct 20 22:12 journal Skema UNIX sistem kontrol. Terbagi dalam 3 fields masing-masing terdiri dari 3 bits. r mengontrol akses baca, w mengontrol akses tulis, dan x mengontrol akses eksekusi.

36 Struktur dan Implementsi File System Struktur File System Organisasi File System Implementasi File System Partisi dan Mounting Virtual File System Implementasi Direktori Linear List Hash Table

37 Struktur File System Karakteristik penting dari disk : Disk tersebut dapat ditulis ulang di disk tersebut, hal ini memungkinkan untuk membaca, memodifikasi, dan menulis di disk tersebut Dapat diakses langsung ke setiap block di disk. Hal ini memudahkan untuk mengakses setiap file baik secara berurut maupun tidak berurut, dan berpindah dari satu file ke file lain dengan hanya mengangkat head disk dan menunggu disk berputar

38 Organisasi File System (1) application programs logical file system file organization module basic file system I/O control devices

39 Organisasi File System (2) Masalah desain dalam membangun file system Definisi dari file system - mencakup definisi file dan atributnya, operasi ke file, dan struktur direktori dalam mengorganisasikan file-file Membuat algoritma danstruktur data yang memetakan struktur logical file system ke tempat penyimpanan sekunder

40 Organisasi File System (3) I/O control (driver device dan interrupt handler) Driver device adalah perantara komunikasi antara sistem operasi dengan perangkat keras Basic file system Mengeluarkan perintah generic ke device driver baca dan tulis pada suatu block dalam disk

41 Organisasi File System (4) File-organization module Informasi tentang logical address dan physical address dari file tersebut, mengatur juga sisa disk dengan melacak alamat yang belum dialokasikan dan menyediakan alamat tersebut saat user ingin menulis file ke dalam disk Logical file system tingkat ini berisi informasi tentang simbol nama file, struktur dari direktori, proteksi dan sekuriti dari file tersebut

42 Implementasi File System (1) Struktur On-disk Boot control block informasi sistem untuk menjalankan mesin Partition block control spesifikasi partisi Struktur direktori mengatur file-file FCB detil-detil file yang spesifik

43 Implementasi File System (2) Struktur In-Memory: Table partition informasi partisi yang di-mount Struktur direktori informasi direktori yang paling seringdiakses System wide open file table salinan dari FCB Per-process open file table pointer yang menunjuk tempat masuk dalamsystem wide open file table

44 Partisi dan Mounting (1) Partisi Raw (tidak berisi file system) tidak ada file system yang tepat menyimpan informasi yang diperlukan disk RAID system berisi database kecil yang menyimpan informasi tentang RAID configuration Cooked (berisi file system) Sebuahbisa memiliki beberapa partisi yang masingmasing mengandung file system dan sistem operasi yang berbeda

45 Partisi dan Mounting (2) Root partition di-mount pada boot time Partisi yang lain di-mount secaraotomatisatau manual (tergantung sistem operasi) Windows setiap partisi yang di-mount ditandai dengan huruf dan colon UNIX file system dapat di-mount di semua direktori

46 Virtual File System Implementasi file system terdiri 3 tingkatan: File system interface - buka, baca, tulis, dsb Virtual file system - memisahkan operasi file system generic dengan implementasinya - network file system Local file system dan remote file system (network)

47 Implementasi Direktori (1) Efisiensi, performa dan kehandalan Linear List Metoda paling sederhana, dari nama file dengan pointer ke data block Proses : Mencari (tidak ada nama file yang sama), tambah file baru pada akhir direktori, hapus (mencari file dalam direktori dan melepaskan tempat yang dialokasikan) Menggunakan suatu file : menandai atau menambahkan pada daftar direktori bebas Kelemahan : linear search untuk mencari sebuah file, sehingga implementasi yang lambat pada cara aksesnya dan eksekusi Solusi : linked list dan Software Cache

48 Implementasi Direktori (2) Hash Table Linear list menyimpan direktori, tetapi struktur data hash juga digunakan Proses: Hash table mengambil nilai yang dihitungdari nama file danmengembalikansebuahpenunjuk ke nama file yang ada di linear list Kesulitan: ukuran tetap dan ketergantungan dari fungsi hash dengan ukuran hash table Alternatif: chained-overflow hash table (setiap hash table mempunyai linked list dari nilai individual dan kita dapat mengatasi crash dengan menambah tempat pada linked list tersebut) namun dapat lebih lambat

49 File Hierarchy Standard Asumsi Struktur Direktori "/ root directory /bin, /boot, /dev, /etc /lib, /mnt, /opt, /sbin, /tmp, /usr, /var

50 Asumsi Standar ini menggunakan fitur-fitur dasar yang ditemukan pada sebagian besar UNIX file system.

51 Struktur Direktori "/ direktori root /bin perintah binari esensial /boot file statis dari boot loader /dev device files /etc konfigurasi sistem host-specific /lib shared libraries essential dan modul kernel /mnt mount point untuk me-mount suatu file system sementara /opt tambahan paket aplikasi piranti lunak /sbin sistem binari esensial /tmpfile sementara /usr secondary hierarchy /var data variabel

52 Root File System Fungsi root file system harus dapat menangani masalah boot, restore, recover dan repair suatu sistem.

53 /bin (1) /bin mengandung perintah-perintah yang dapat digunakan baik ituolehsistemadministrasi danolehusers. Dapat juga mengandung perintah-perintah yang dipakai secara tidak langsung oleh scripts. Tidak boleh ada sub-direktori di /bin

54 /bin (2) Berikut merupakan perintah dalam /bin cat chgrp chmod chown group cp date dd df dmesg echo perintah untuk mengkonkatenasi file perintahuntuk mengubah kepemilikan file group perintah untuk mengubah ijin akses file perintah untuk mengubah kepemilikan file dan perintah untuk mengcopy file dan direktori perintahuntuk mencetak waktusistem perintah untuk men-convert dan meng-copy file perintah untuk melaporkan penggunaan ruang disk perintahuntuk mencetak pesankernel perintah untuk menampilkan sebaris teks

55 /bin (3) kill perintah untuk mengirim signal ke process login perintahuntuk memulai masuk ke dalamsistem ls perintah untuk mendaftar isi direktori mkdir perintah untuk membuat direktori baru more perintah untuk melihat halaman per halaman mount perintah untuk mount file system mv perintah untuk memindahkan/rename file pwd perintah untuk mencetak nama direktori yg sedang aktif rm perintah untuk menghapus file atau direktori rmdir perintah untuk menghapus direktori kosong su perintahuntuk berganti user ID umount perintah untuk unmount filesystem uname perintah untuk mencetak informasi sistem

56 /boot Direktori ini mengandung semua yang diperlukan untuk proses boot kecuali konfigurasi file dan map installer. /boot menyimpan data yang digunakan sebelum kernel mulai mengeksekusi program user-mode. /boot juga berisi sektor saved master boot, sektor map files, dan data lain yang tidak di-edit langsung dengan tangan.

57 /dev /dev adalah lokasi dari suatu file khusus piranti keras.

58 /etc /etc mengandung konfigurasifile dan direktori yang spesifik ke current system Tidak ada binari yang bolah diletakkan di bawah /etc

59 /home /home adalah suatu konsep standar, tetapi juga merupakan site-specific file system.

60 /lib /lib adalah direktori yang mengandung shared library image yang diperlukan untuk mem-boot sistem dan menjalankan perintah dalam root file system, contoh: dengan binari dalam /bin dan /sbin

61 /mnt Direktori ini disediakan agar sistem administrasi bisa secara sementara me-mount filesystem sesuai dengan yang dibutuhkan. Isi dari direktori ini adalah isu lokal dantidak boleh mempengaruhi manner dimana program sedang berjalan. Direktori ini tidak boleh digunakan untuk instalasi program: direktori sementara yang tepat, yang sedang tidak digunakan oleh sistem, harus digunakan.

62 /opt /opt disediakan untuk instalasi dari tambahan untuk paket aplikasi piranti lunak. Paket yang akan diinstalasi di /opt harus menempatkan file statis di direktori tree /opt/<paket> yang berbeda, dimana <paket> adalah nama yang mendeskripsikan paket piranti lunak.

63 /sbin Utilitasyang digunakanuntuk sistemadministrasi (dan perintah root-only yang lain) disimpan di /sbin/, /usr/sbin, dan /usr/local/sbin. /sbin mengandung binari esensial untuk boot, meyimpan kembali, mengembalikan seperti semula, dan/atau membetulkan sistem dalam penambahan ke binari dalam /bin.

64 /tmp Direktori /tmp harus dibuat siap pakai untuk program yang membutuhkan file sementara. Program tidak boleh berasumsi bahwa file atau direktori dalam /tmp disediakan diantara invokasi dari program.

65 /usr (1) /usr adalah second major section file system. /usr adalah data read-only yang dapat digunakan bersama-sama. Hal ini menandakanbahwa /usr harus bisa dipakai bersamasama oleh various FHS-compliant hosts dan tidak boleh ditimpa. Informasi yang host-specific atau bervariasi dengan waktu disimpan dimana saja. Paket piranti lunak besar tidak boleh menggunakan subdirektori langsung di bawah hierarki /usr.

66 /usr (2) Direktori di bawah ini atau penghubung simbolik direktori, diperlukan di /usr. "/usr Hierarki kedua" bin perintahyang paling seringdigunakanuser include header files termasuk dalam program berbasis C lib perpustakaan local hierarki lokal (kosong setelah instalasi awal) sbin sistem binari yang non-vital share data architecture-independent

67 /var (1) /var berisi variabel file data. Variabel file data ini mengandung direktori spool dan file, administratif dan logging data, dan file sementara. Beberapa bagian dari /var tidak bisa digunakan bersama antara sistem yang berbeda. Contohnya, /var/log, /var/lock, dan /var/run. Bagian lain mungkin ada yang bisa dipakai bersama-sama, yang dapat dilihat /var/mail, /var/cache/man, /var/cache/fonts, dan /var/spool/news. /var dispesifikasi agar memungkinkan untuk me-mount user read-only. Semuanya yang mula-mula dimasukkan ke dalam /usr yang ditulisselama sistemoperasi (kebalikan dari instalasi dan pemeliharaan piranti lunak) harus terletak di /var.

68 /var (2) Direktori berikut ini, atau penghubung simbolik ke direktori, diperlukan di /var "/var cache lib local lock log opt run spool tmp "Variabel data" aplikasi data cache variable status informasi variabel data untuk /usr/local mengunci file log file dan direktori Variabel data untuk /opt data yang relevan dengan proses yang berjalan aplikasi data spool file sementara

69 Konsep Alokasi Blok File System Metoda Alokasi Contiguous Allocation Linked Allocation Indexed Allocation Managemen Ruang-Kosong Recovery (Pemulihan) Log-Structured File System NFS

70 Metode Alokasi Untuk mengalokasikan file agar dapat diakses dengan cepat dan disk dapat dimanfaatkan secara efektif Metode yang sering digunakanialah: Contiguous allocation Linked allocation Indexed allocation

71 Contiguous Allocation Sebuah file didefinisikan oleh alamat disk (mendefinisikan urutan linier dari disk) dan panjangnya (dalam satuan blok) dari blok pertama Contiguous allocation mendukung pengaksesan secara sekuensial dan juga pengaksesan secara langsung

72 Sumber: Silberschatz, Galvin, Gagne. Operating System Concepts

73 Masalah dari Contiguous Allocation Mencari ruang untuk file baru External fragmentation Menentukan berapa banyak ruang yang dibutuhkan untuk suatu file

74 Linked Allocation Direktori mengandung sebuah pointer untuk blok pertama dan blok terakhir dari sebuahfile Setiap blok mengandung sebuah pointer untuk ke blok selanjutnya (tidak dapat di buat oleh user) External fragmentation tidak terjadi di metode ini Efektif saat file diakses secara sequential

75 Masalah dari Linked Allocation Tidak efisien saat file diakses secara langsung Pointer membutuhkan ruang File berikutnya bergantung dengan file sebelumnya (dalam pointer)

76 Sumber: Silberschatz, Galvin, Gagne. Operating System Concepts

77 Indexed Allocation Pointer digabungkan didalam suatu blok yang dinamakan blok indeks Setiap file memiliki blok indeks masing-masing Direktori mengandung alamat dari blok indeks

78 Masalah dari Indexed Allocation Jika blok indeks terlalu kecil, maka itu tidak akan bisa memuat pointer yang cukup untuk sebuah file yang besar Suatu mekanisme akan dibutuhkan menangani masalah tersebut

79 Sumber: Silberschatz, Galvin, Gagne. Operating System Concepts

80 Mekanisme dari Indexed Linked scheme Allocation Multilevel index Combined scheme

81 Linked Scheme Mekanisme ini dapat menghubungkanbeberapa blok indeks Jika pointer tidak muat dalamsatublok indeks, maka pointer terakhir dari blok indeks ini menunjukkan blok indeksyang memuat pointer selanjutnya Jika pointer hanya membutuhkan satu blok indeks saja, maka pointer terakhir dari blok indeks ini adalah null

82 Multilevel Index Blok indeks pada level pertama akan menunjukkan blokblok indeks pada level kedua yang akan menunjuk ke alamat data Ini dapat diteruskan ke level ketiga atau level keempat tergantung dari jumlah data yang dibutuhkan

83 Combined Scheme (1) Combined scheme menggabungkan blok langsung dan blok tidak langsung Blok langsung memiliki pointer yang menunjuk ke data

84 Combined Scheme (2) Blok tidak langsung memiliki 3 pointer: Pointer pertama menunjuk ke single indirect block Pointer kedua menunjuk ke double indirect block Pointer ketiga menunjuk ke triple indirect block

85 Sumber: Silberschatz, Galvin, Gagne. Operating System Concepts

86 Kinerja dari Metode Alokasi Countiguous allocation: Efisien untuk file kecil Mendukung akses secara langsung Linked allocation Mendukung akses secara sequential Indexed allocation Tergantung dari struktur index, ukuran file, dan posisi dari blok yang dibutuhkan

87 Manajemen Ruang-Kosong Bit Vector Linked List Grouping Counting

88 Bit Vector Daftar ruang kosong diimplementasikan sebagai bit map atau bit vector Setiap bit merepresentasikan 1 blok. Jika bit tersebut bernilai 1 maka blok tersebut kosong. Dan bernilai 0 untuk sebaliknya. Bit pertama untuk blok pertama, bit kedua untuk blok kedua, dst

89 Linked List (1) Skema ini menghubungkan blok-blok yang masih kosong menjadi linked list Linked List menyimpan suatu pointer di blok kosong yang pertama di lokasi yang khusus di disk dan menyimpannya di memori

90 Linked List (2) Blok pertama ini mengandung suatu pointer untuk ke blok disk kosong selanjutnya dan seterusnya

91 Grouping Metode ini hampir sama dengan mekanisme linked scheme dari metode indexed allocation, tapi pointer-nya menunjukkan alamat blok yang kosong dan pointer terakhir akan menunjukkan ke blok selanjutnya yang mengandung pointer

92 Counting Metode ini mempunyai direktori yang menyimpan awal dan panjang seperti contiguous allocation untuk file-file yang masih kosong

93 Keefisiensian dan Kinerja Keefisienan penggunaan dari ruang disk sangat tergantung pada alokasi disk dan algoritma direktori yang digunakan Untuk memperbaiki kinerja ada beberapa cara: Menggunakan cache Menggunakan page cache Menggunakan Unified Buffer Cache

94 Recovery (Pemulihan) Pemeliharaan harus dijalankan untuk memastikan kegagalan sistem tidak akan terjadi saat kehilangan data atau saat data tidak konsisten Ada 2 jenis pemulihan: Pengecekan yang kontinu Backup and Restore

95 Log-Structured File System Algoritma logging ini sudah dipakai secara sukses untuk menangani masalah di pengecekan yang kontinu Hasil implementasinya disebut log-based transactionoriented

96 NFS NFS adalah implementasi dan spesifikasi dari sistem perangkat lunak untuk mengaksesfiles remote melalui LANs Overview Mount Protocol NFS Protocol Path-Name Translation Remote Operations

97 Overview NFS memperlihatkan suatu set interconnected workstations sebagai suatuset dari mesinyang berdiri sendiri dengan file system yang berdiri sendiri Tujuannya untuk mengikuti beberapa tingkatan dari pembagian antara file-file sistem dengan cara yang transparan

98 Mount Protocol Mount Protocol membuat hubungan inisial yang logic antara suatu server dan pengguna

99 NFS Protocol NFS Protocol menyediakan suatu set dari RPCs untuk operasi remote file Prosedur mendukung operasi-operasi ini: Mencari file di dalam direktori Membaca suatu set direktori entri Memanipulasi links dan direktori Mengakses atribut file Membaca dan menulis files

100 Path-Name Translation Ini dapat diselesaikan dengan memecah jejak ke namanama komponen dan menunjukkan NFS lookup call yang terpisahuntuk setiap pasang nama komponendanvnode direktori

101 Remote Operations di masa depan menggunakan data cached Cache atribut file Cache file blocks