Dalam sistem operasi
komputer mengenal suatu
sistem manajemen
file. Sistem manajemen file ini perlu diimplementasikan untuk dapat digunakan
dalam sistem operasi komputer. Dalam pengimplementasiannya seringkali
menimbulkan beberapa masalah, oleh karena itu masalah tersebut harus dapat
diselesaikan oleh sistem operasi komputer. Penyelesaiannya memiliki beberapa
cara yang masing-masing memiliki keunggulun dan kelemahan tersendiri. Kinerja
dari system manajemen file pun memiliki beberapa cara yang dapat digunakan.
1.File Implementasi
Dalam pengimplementasian system menajemen
file seringkali menimbulkan banyak masalah, antara lain dalam hal penyimpanan
file, manajemen ruang penyimpanan, kehandalan, serta kinerja dalam implementasi
sIstem manajemen file tersebut. Berikut akan dijelaskan dengan lengkap
masalah-masalah tersebut.
1.1.
Penyimpanan File
Penyimpanan dan
pengaksesan dari/ke perangkat dalam unit informasi. Blok berisi sekumpulan byte berukuran tetap yang dipindah dari
tempat penyimpanan memori untuk diproses dan sebaliknya. Ukuran blok yang sama
pada perangkat berbeda dapat menyebabkan pemborosan ruang penyimpanan, selain
itu perbedaan ukuran blok juga sangat menyulitkan penulisan program. Untuk itu
diperlukan pemilihan ukuran blok secara hati-hati agar meminimumkan pemborosan,
sekaligus mempermudah penulisan program.
Blok data memiliki
pengalamatan, berfungsi untuk mengacu blok tersebut. Alamat
blok bias disebut block pointer, yang
berisi alamat untuk mengakses blok. Pengalamatan blok dapat dilakukan dengan
tiga cara, yaitu pengalamatan fisik disk, pengalamatan relatif, serta
pengalamatan simbolik.
Pengalamatan fisisk disk mengacu satu unit data
pada disk secara fisik. Pengalamatan relatif yaitu penggunaan bilangan dari nol
sampai jumlah maksimum blok yang kemudian dikonversi menjadi alamat fisik
dengan suatu penghitungan yang dialkukan oleh sIstem operasi. Pengalamatan
simbolik adalah pemberian nama tiap blok, penggunaan tabel alamat, berisi
alamat fisik atau relatif blok dan prosedur pencarian untuk mendapatkan alamat blok.
Blok berikutnya dapat dicapai dengan waktu singkat
jika blok berdekatan dengan blok sebelumnya. Kedekatan tersebut disebut
lokalitas. Semakin kuat lokalitasnya, semakin cepat pengakksesan data
dilakukan.Lokalitas lemah menunjukan pengaksesan lambat sehingga system harus
mengusakakan kedekatan blok-blok data yang paling sering disakses.
1.2 Implementasi Sistem File
File berisi sekumpulan blok. Sistem manajemen file
bertanggung jawab untuk alokasi blok-blok disk
ke file. Dua hal penting yang harus ditangani adalah pencatatan ruang yang
dialokasikan untuk file, pencatatan ruang bebas yang tersedia di disk. Sistem
file meliputi alokasi file, pencatatan ruang disk, shared file, kehandalan
system file, serta kinerja sistem file.
Masalah
pokok dalam alokasi file adalah pencatatan blok-blok yang digunakan file.
Beragam metode dapat digunakan, diantaranya alokasi berturutan/kontigu (contigous allocation). Teknik ini
merupakan skema alokasi paling sederhana, yaitu menyimpan file sebagai
blok-blok data berturutan (kontigu) di disk.
Keunggulannya adalah sederhana dalam implementasi karena pencatatan
dimana blok-blok file berada direduksi menjadi hanya mengingat alamat awal file
dan panjang file, yaitu jumlah blok dari file. Kinerjanya luar biasa bagus
Karena seluruh file dapat dibaca dari disk dengan satu operasi. Tak ada metode
alokasi lain yang dapat menandingi kinerja pengaksesan. Keunggulan ini diperoleh
karena rekord-rekord yang secara logik berturutan biasanya juga saling
berdekatan secara fisik.
Kelemahannya adalah Hanya bila ukuran maksimum diketahui pada saat file
diciptakan. Layak digunakan kecuali bila ukuran maksimum diketahui pada saat
file diciptakan. Tanpa informasi itu, sistem operasi tidak mengetahui berapa
banyak ruang disk yang digunakan untuk suatu file. Kelemahan lain adalah
Terjadi fragmentasi disk. Fragmentasi disk dapat dihasilkan metode alokasi ini,
ruang yang disiakan seharusnya dapat digunakan.
Metode kedua adalah alokasi blok-blok file
sebagai senarai berkait yang mencatat blok-blok file dengan senarai berkait
blok-blok didisk. Word pertama di blok data sebagai pointer ke blok berikutnya, sisanya untuk menyimpan data. Skema ini
disebut rantai blok (block chaining)
karena blok pertama merantai blok kedua, blok kedua merantai blok ketiga, dan
seterusnya. Blok sebelumnya merantai blok berikutnya. Direktori mencatat blok
pertama file.
Keunggulan metode ini adalah
Setiap blok di disk dapat
digunakan. Tak ada ruang yang hilang karena fragmentasi eksternal. Isian/elemen
direktori cukup menyimpan alamat blok pertama file.
Kelemahannya adalah Pembacaan sekuen cukup merepotkan karena harus
menelusuri blok satu per satu. Blok data tidak lagi berukuran 2k, karena
pointer memerlukan beberapa byte.
Masalah ini tidak fatal. Ukuran yang janggal (bukan berukuran 2k) kurang
efisien karena program membaca dan menulis blok tidak dapat memanfaatkan sifat
bilangan biner.
Metode ketiga adalah alokasi blok-blok
sebagai senarai berkait menggunakan indeks (FAT). Kelemahan alokasi senarai
berkait dieliminasi dengna menghilangkan pointer di blok dan meletakkan sebagai
tabel tersendiri di memori. Seluruh blok tersedia untuk data. Skema ini disebut
block oriented file mapping. Tabel
yang mencatat nomor blok data disebut FAT (File
Allocation Table).
Keunggulan metode ini adalah pengaksesan acak lebih mudah. Meski masih
harus menelusuri rantai berkait untuk menemukan lokasi blok file, rantai blok
seluruhnya di memori sehingga dapat dilakukan secara cepat tanpa membuat
pengaksesan ke disk. Direktori cukup menyimpan bilangan bulat nomor blok awal.
Blok awal ini digunakan untuk menemukan seluruh blok, tak peduli jumlah blok
file itu. Direktori menunjuk blok pertama file dan FAT menunjukkan blok-blok
file berikutnya.
Kelemahannya adalah seluruh tabel (FAT) harus disimpan di memori. Jika
penyimpanan berukuran besar mengakibatkan tabel berukuran besar dan harus
ditaruh di memori utama meskipun hanya satu file yang dibuka. MS-DOS
menggunakan metode ini.
1.3 Implementasi Direktori
Isian direktori menyediakan informasi untuk
menemukan blok-blok disk. Informasi
isian direktori bergantung sistem pencatatan blok-blok yang digunakan.
Informasi ini dapat berupa alamat disk dari seluruh file, nomor blok pertama
atau i-node.
1.4. Pencatatan Ruang Disk yang Bebas
Dapat dilakukan dengan Berurutan, fixed block. peta bit
dan senarai berkait Cara
berurutan mempunyai masalah bila file berkembang dan ruang berikutnya telah
ditempati file lain. Fixed block
yaitu perkembangan file dapat diatasi tapi menentukan ukuran blok merupakan hal
sulit. Blok-blok bebas yang belum digunakan pada disk harus dicatat sehingga
dapat dilakukan alokasi blok-blok ke file yang memerlukan. Teknik pencatatan
blok-blok bebas dapat dilakukan dengan peta bit, memerlukan ruang pencatatan
lebih kecil karena tiap blok hanya dipresentasikan satu bit, sementara senarai
berkait memerlukan 16 bit perblok. Senarai berkait lebih kecil dibanding peta
bit hanya jika disk telah hampir penuh.
1.5 Shared File
Adalah file yang tidak hanya diacu satu
direktori, juga oleh direktori-direktori lain. Sistem manajemen file tidak lagi
berupa pohon melainkan graph berarah
tak melingkar (DAG=directed acyclic graph).
Shared file dapat diimplementasikan
dengan tiga teknik, yaitu membuat pengkopian, i-node serta symbolic link.
Sistem manajemen file harus menyediakan
alat bantu agar mengijinkan pemakaian file bersama pemakai-pemakai, menyediakan
sejumlah pilihan teknik pengendalian pengaksesan file bersama. Biasanya,
pemakai atau sekelompok pemakai diberi wewenang hak pengaksesan tertentu
terhadap file itu. Hak-hak akses sangat beragam. Berikut adalah hak-hak
pengaksesan ke pemakai terhadap file, yang terdiri dari none, knowledge, execution. reading. appending. updating. changing
protection, dan deletion.
1.6
Kehandalan Sistem File
Kerusakan data lebih mahal dibanding
kerusakan perangkat keras karena merupakan kehilangan yang tak dapat diganti
bila tidak memiliki salinannya. Disk biasanya mempunyai blok-blok buruk, yaitu
mempunyai cacat sehingga tak sempurna dalam menyimpan data. Kebanyakan produsen
harddisk memberi daftar blok buruk yang ditemukan selama pengujian.
Terdapat dua solusi terhadap blok-blok
buruk, yaitu Secara perangkat keras dan secara perangkat lunak. Secara
perangkat keras adalah dengan menyediakan track
pengganti. Secara perangkat keras didedikasikan sektor untuk mencatat
blok-blok buruk. Daftar blok buruk menyatakan blok pengganti pada track yang disediakan untuk pengganti.
Semua permintaan ke blok buruk akan diarahkan menggunakan blok pengganti.Secara
perangkat lunak yaitu Sistem manajemen file membuat catatan semua blok buruk,
menyingkirkan dari daftar blok bebas. Blok-blok ini tak pernah dipakai untuk
menyimpan data. Selama pencatatan blok-blok buruk tidak terusik maka tak akan
muncul masalah.
1.7 Kinerja Sistem File.
Sasaran utama peningkatan kinerja sistem
manajemen file adalah mereduksi jumlah akses ke disk. Cara-cara yang dapat
digunakan, adalah buffer cache, yaitu
mengakses data dari/ke disk dibanding
mengakses dari/ke memori utama (RAM) lebih lamban 100.000 kali. Karena itu
harus diusahakan mereduksi jumlah pengaksesan ke disk. Teknik untuk mereduksi
adalah block chace atau buffer cache atau chace. Chace adalah
kumpulan blok yang secara logik dipunyai disk tetapi tersimpan di memori utama.
Cara kerja chace adalah sebagai
berikut Selalu memeriksa semua permintaan baca untuk menentukan apakah blok
yang diperlukan telah berada di chace. Jika blok telah berada di chace, maka
permintaan baca dapat dipenuhi dari cache tanpa pengaksesan disk. Jika blok
data tidak berada di chace, maka
dilakukan pembacaan dari disk sebanyak satu blok dan kopikan lebih dulu ke
chace. Setelah itu kopikan ke proses yang meminta. Permintaan berikutnya untuk
blok yang sama dapat dipenuhi dari chace
tanpa perlu pengaksesan disk. Jika
chace telah penuh, suatu blok di chace dipindahkan dan jika blok tersebut telah
dimodifikasi maka harus dituliskan ke disk.
Penempatan data, yaitu Penempatan data
diusahakan sehingga memperkecil jumlah seek
times dan rotasi. Interleave
digunakan untuk memperkecil rotasi. Pada sistem dengan i-node terdapat bottleneck disebabkan dua pengaksesan, yaitu
Pengaksesan i-node dan Pengaksesan
blok-blok data.
1.8 Sistem Akses File
Rekord dan blocking
Pada sistem akses, maka rekord adalah unit
terkecil penyimpanan data di level logik atau file. Panjang rekord dapat tetap
atau bervariasi. Tiga metode untuk penandaan awal dan akhir rekord berukuran
variasi, yaitu End of record mark,
Indikator panjang, Tabel posisi rekord. Rekord-rekord harus ditempatkan di
blok. Satu blok dapat terdiri satu rekord atau lebih. Penempatan rekord-rekord
ke blok disebut blocking. Blocking factor (Bfr) adalah parameter
yang menunjukkan jumlah rekord yang
diharapkan (maksimum) ditampung di 1 blok.
Penempatan rekord-rekord pada blok
Kombinasi penempatan rekord-rekord pada
blok dapat berupa Fixed blocking dan Variable length spanned blocking.
Keuntungannya adalah Fleksibel bagi pemakai, Ukuran rekord tidak dibatasi
ukuran blok., Mengurangi kesiaan ruang penyimpan karena fragmentasi internal
sungguh berkurang. Kelemahannya adalah Sulit diimplementasikan.Mahal dalam
pencariannya, Sulit dalam perbaruan (update).
Variable length unspanned blocking.
Rekord-rekord walaupun bervariabel
panjangnya harus secara utuh ditempatkan pada satu blok, tidak boleh dipecah ke
blok-blok lain. Kelemahannya Terjadi pemborosan tempat karena rekord yang akan
ditempatkan terlalu panjang untuk sisa blok akan ditempatkan di blok
berikutnya. Panjang rekord tidak boleh lebih panjang daripada ukuran blok.
Operasi-operasi di sistem akses file
Sistem akses harus mampu menyediakan
operasi-operasi berikut terhadap organisasi akses yang dipilih, yaitu Pencarian
suatu rekord tertentu, Bergerak ke rekord berikutnya, Memperbarui rekord berupa
penghapusan rekord atau modifikasi suatu record, Pembacaan kumpulan rekord
dengan kriteria tertentu, Pembacaan seluruh rekord di file, Reorganisasi, Tiap
organisasi akses mempunyai keunggulan dan kelemahan tersendiri sehingga tidak
mungkin menerapkan satu organisasi akses untuk seluruh kebutuhan aplikasi
sistem komputer.
