KONSEP DASAR SISTEM BERKAS Nila Feby Puspitasari
Pendahuluan Komputer dapat menyimpan informasi ke beberapa media penyimpanan yang berbeda, seperti magnetic disks, magnetic tapes, dan optical disks. Bentuk penyimpanan abstraksi dari unit penyimpan informasi dalam bentuk fisik adalah file. File file dipetakan oleh sistem operasi ke dalam peralatan fisik.
File adalah sekumpulan informasi yang saling berkaitan dan didefenisikan oleh pembuatnya. Umumnya berkas adalah sekumpulan bit, byte, record di mana artinya didefenisikan oleh pembuat dan pemakainya. File data dapat berbentuk numeric, alfabeth ataupun alfanumeric. File dapat berbentuk bebas seperti file teks atau terstruktur.
Suatu file mempunyai nama dan diacu berdasarkan nama tersebut. Juga mempunyai komponen lain seperti tipe, waktu pembuatan, nama dan nomor account dari pembuatnya, besar ukuran file. Kita dapat menulis informasi, mengubah informasi, menambah dan menghapus informasi dalam file.
Sistem Berkas Sistem Sekelompok Elemen dan Prosedur yang saling berhubungan dan bekerjasama dalam pencapaian suatu tujuan tertentu Berkas Sekumpulan data (informasi) yang diberinama dan tersimpan dalam media penyimpanan sekunder Sistem Berkas Suatu metode pengolahan berkas didalam secondary storage
Sistem Berkas(2) Sistem berkas menyediakan pendukung yang memungkinkan programmer mengakses file tanpa menyangkut perincian karakteristik penyimpanan dan peralatan pewaktu Sistem berkas mengubah pernyataan akses file menjadi instruksi input/output level rendah.
Pengarsipan (Akses) Cara untuk membentuk suatu arsip/file dan cara pencarian record-recordnya kembali. Sistem berkas dan akses adalah sistem pengorganisasian, pengelolaan dan penyimpanan data pada alat eksternal dengan organisasi file tertentu. Pada sistem berkas dan akses penyimpanan data dilakukan secara fisik. Teknik yang digunakan untuk menggambarkan dan menyimpan record pada file disebut organisasi file.
Komponen Sistem Berkas Disk management. Menjelaskan bagaimana seharusnya menyusun blokblok disk ke dalam file. Naming. Berguna bagi pemakai yan memungkinkan untuk menunjuk file dengan penamaan yaitu dengan mengenali blok-blok disk. Protection. Suatu cara untuk memproteksi pemakai-pemakai file dari pemakai lain. Reliability. File file yang diperlukan ada tersedia jika terjadi kerusakan sistem.
Struktur File Byte sequence. Ragkaian byte yang tidak terstruktur (UNIX dan MS-DOS). Record sequence. File dirangkai dalam record yang tertentu panjangnya dengan beberapa struktur. Tree. Masing-masing file tidak sama panjangnya serta memiliki key filed pada record.
Contoh Berkas(Unix, MsDOS) Regular file. Berisi informasi bagi pemakai (byte,record dan tree). ASCII file. Berisi baris teks, diakhiri dengan karakter carriage return. Binary file. Urutan bilangan biner yang terdiri dari bit 1 dan 0. Directories. Sistem file yang berisi informasi tentang file yagn berada dalam direktori tersebut. Character spesial file. Berhubungan degan I/O model serial (printer, terminal, network). Blok spesial file. Untuk pemodelan disk. Executable file. File yang siap untuk menjalankan suatu proses, mis file *.EXE, *.BAT.
Sasaran sistem Manajemen Berkas Untuk memenuhi kebutuhan manajemen data bagi pemakai, termasuk penyimpanan data dan kemampuan melakukan operasi berkas. Untuk menjamin data pada file adalah valid. Untuk optimasi kerja. Untuk menyediakan dukungan I/O beragam tipe peralatan penyimpanan. Untuk meminimalkan potensi kehilangan atau kerusakan data. Untuk menyediakan sekumpulan rutin interface I/O. Untuk menyediakan dukungan I/O untuk sistem multiuser.
Fungsi manajemen berkas Pemakai dapat menciptakan, memodifikasi dan menghapus file. Pemakai dapat memakai bersama berkas secara terkendali. Mekanisme pemakaian file secara bersama yaitu dengan menyediakan beragam access control file seperti read-only, write dan execute. Pemakai dapat menstrukturkan file. Pemakai dapat melakukan transfer informasi antar file. Kemampuan backup dan recovery harus dised iakan untuk mencegah kehilangan data. Pemakai mengacu file dengan nama simbolik, bukn mengacu pada peralatan fisik. Untuk penyimpanan data yang rahasia secara aman.
Fungsi manajemen berkas (2) Menyediakan interface user-friendly. Mengenali dan mengalokasikan satu file yang di pilih. Menggunakan satu directory untuk menggambar lokasi semua file ditambah atributnya. Blocking untuk mengakses file. Pengalokasian file-file untuk blok-blok bebas. Mengelola penyimpanan bebas untuk menyediakan blok-blok.
Gambaran file sistem Gambaran pemakai. Pemakai menggunakan nama-nama file dan melihat bagaimana ukuran filenya dalam byte. Gambaran sistem. Sistem operasi melihat sistem berkas sebagai sekumpulan blok (virtual) dan ukuran file dalam sector (fisik). Blok dan sector tidak pelu berada dalam ukuran yang sama.
Arsitektur Sistem Manajemen File Program Pemakai File File sekuensial File sekuensial berindeks File berindeks majemuk File hash File Multi ring Peralatan I/O secara logik Supervisor I/O dasar Sistem file dasar Disc device driver Tape device driver Optical device driver
Device Driver. Merupakan bagian sistem operasi yang mengizinkan pemakai dan aplikasi mengakses record-record. Sistem file dasar berkaitan dengan blok-blok data. Sedangkan modul perangakat I/O logik berkaitan dengan record-record file. Device driver berada pada level paling rendah, berkomunikasi secara langsung dengan device peripheral, menyelesaikan permintaan I/O (restart kembali permintaan data akibat adanya kesalahan, kegagalan permintaan dalam kasus banyaknya gangguan)
Sistem berkas dasar. Sistem berkas dasar atau tingkat I/O merupakan interface utama dengan lingkungan luar sistem komputer. Lapisan ini berurusan dengan blik-blok data yang diperlukan antara sistem denga disk dan tape. Lapisan ini berfungsi dalam penempatan blok-blok data pada perangkat penyimpanan sekunder dengan buffering blok-blok data tersebut pada memori utama. Lapisan ini tidak berkaitan dengan isi data atau struktur berkas yang terlibat. Sistem berkas dasar merupakan I/O fisik, bergiliran dengan mempertukarkan blok-blok data, berkenaan dengan penempatan blok-blok, berkenaan dengan buffering blok.
Supervisor dasar I/O. Bertanggung jawab atas semua inisialisasi dan pengakhiran I/O. Pada lapisan ini struktur kendali dikelola yang berkaitan dengan perangkat I/O, penjadwalan dan status file. Supervisor dasar I/O bertanggung jawab untuk mengawali dan mengakhiri file I/O, berkenaan dengan akses penjadwalan untuk optimasi kinerja.
Peralatan I/O logik. Meruapakan bagian sistem operasi yang mengizinkan pemakai dan aplikasi mengakses record. Sistem file dasar berkaitan dengan blok blok data, sedang modul perangkat I/O logik berkaitan dengan record-record terbatas.
Metode akses. Metode Akses Merupakan bagian lapisan akhir. Lapisan ini menyediakan interface standar antara aplikasi-aplikasi dan sistem berkas serta peralatan yang menyimpan data. Metode-metode pengaksesan yang berbeda merefleksikan struktur file berbeda cara pengaksesan dan pemrosesan yang berbeda. Organisasi dari sistem file sedikit ditentukan oleh pemakaian pola file-file itu sendiri. Terdapat beberapa cara pengaksesan file: Sequential access. File diakses dari awal dan dibaca secara berurutan sampai keakhir file. Random access. Beberapa data dalam satu file bisa diakses disetiap waktu. Content-base access. Data dalam file diakses berdasarkan isi dari file.
Alokasi File. Masalah pokok dalam implementasi penyimpanan berkas adalah pencatatan blok-blok file. Beragam metode yang digunakan antara lain: a) Alokasi berurutan. Skema alokasi paling sederhana adalah penyimpanan berkas sebagai blok-blok data berurutan pada disk. b) Alokasi blok-blok berkas sebagai senarai berantai. Untuk file lebih besar, salah satu dari alamat I-node adalah alamat blok disk yang disebut indirect block yang digunakan. Double indirect block berisi alamat blok-blok disk yang berisi daftar single indirect blok. Single indirect blok menunjuk beberapa status blok data berikutnya dari file tersebut. Jika masih tidak cukup, dapat digunakan triple indirect blok yang menunjuk double indirect blok.
Elemen Manajemen Berkas File-file besar memakan banyak tempat ruang disk pada suatu sistem dan juga perhitungan bagi mayoritas waktu transfer data antar disk dan CPU. Pemakaian blok sebaiknya digunakan untuk kinerja dan efisiensi sistem file untuk mentransfer data dari disk ke memori, proses transfer untuk file kecil menjadi tidak efisien. Pemakai perintah, user access control --> struktrur file --> metode akses, fungsi manipulasi file --> bagian dari file --> blocking --> blok disk fisik dimemori utama --> penjadwalan disk, alokasi file --> blok dimemori utama->manajemen penyimpanan file<--
Operasi File Cara memilih organisasi berkas tidak terlepas dari 2 aspek utama yaitu : Model penggunaanya. Batch. Suatu proses yang dilakukan secara kelompok. Suatu proses yang dilakukan secara record per record.
Model Operasi File Pembuatan file. Langkah yang diperlukan untuk menyimpan file, sebagai bentuk: Ruang penyimpanan harus dicari dalam sistem tersebut. Entri untuk file tersebut harus dibuat dalam direktori disk. Penulisan ke file. Untuk menulis ke dalam file, suatu sistem call harus dilakukan untuk menetapkan nama file yang ditulis. Dengan memberikan nama file, sistem call akan mencari didalam direktori untuk mencari posisi awal dari file dalam disk. Direktori perlu menyimpan alamat terakhir dari disk yang ditulisi. Dengan petunjuk ini,alamat dari blok berikutnya dapat disimpan.
Pembacaan file. Untuk membaca file, sistem call menunjukkan nama dari berkas dan dimana blok selanjutnay dari berkas harus ditempatkan. Direktori akan diakses untuk entry yang menyimpan atribut file tersebut serta pointer dari awal file tersebut. Mengulang kembali file. Pengulangan kembali file tidak memerlukanoperasi I/O, tapi hanya dilakukan degnan mereset pointer file dengan pointer yang ada dalam entri direktori dan menyederhanakan kompleksitas sistem. Menghapus file. Untuk menghapus file, entri dari berkas dicari dalam direktori untuk nama berkas yang bersangkutan. Setelah mendapatkan entri direktori tersebut, bebaskan semua lokasi penyimpanan untuk entri tersebut. Untuk mencegah pencarian berulang, entri direktori akan dibuka pada waktu file pertama kali dibuka.
Direktori dapat didefenisikan sebagai suatu file yang berisi daftar nama file dan direktory pada suatu direktori. Direktori menyimpan informasi : nama file, pada blok-blok, sektor dan track mana file tersebut disimpan pada disk serta attribut kepemilikan direktori. Direktori merupakan suatu bentuk file yang berstruktur yang terdiri dari field dan record. Dari pandangan pemakai, direktori menyediakan pemetaan antara nama berkas yang diketahui pemakai dan aplikasi berkas itu sendiri. Ada dua jenis hierarki direktori yang umum digunakan, yaitu : 1. Tipe direktori memuat nama, atribut berkas dan alamat disk. 2. Direktori dimana berkas ditunjuk oleh pointer.
Strategi Direktori : Direktori tunggal. Sistem operasi hanya mengola satu kumpulan file. Sistem hanya menyediakan satu direktori untuk keseluruhan file yang ada. Direktori per pemakai. Strategi ini merupakan skema dua tingkat, yaitu satu direktori untuk setiap pemakai dan satu direktori master. Direktori master mempunyai satu isian untuk setiap direktori, memberikan alamat dan informasi kendali pengaksesan. Tiap direktori pemakai adalah satu daftar sederhana berisi file-file pemakai tersebut. Hierarki (struktur pohon). Terdapat satu direktori master yang didalamnya terdapat beberapa sub-direktori yang dapat memuat direktory berikutnya.
Studi Kasus Pada Sistem Operasi Linux. Sistem operasi linux mempunyai beberapa file sistem yang dapat dipilih oleh pemakai, antara lain : Ext 2. Ext 3. Dapat menyimpan file-file backup jika terjadi kegagalan sistem. Mulai diperkenalkan pada kernel 2.3.0 Reiser. Merupakan file sistem yang baru diperkenalkan pada kernel 2.4.7. Journalism. Diperkenalkan pada kernel 2.4.7.10.