File System (Interface) Ch. 10

File System (Interface) – Ch. 10 SISTIM OPERASI (Operating System) IKI-20230 Johny Moningka ([email protected]) Fakultas Ilmu Komputer Universitas Indonesia Semester 2000/2001

File-System Interface n

Review (Bab 2): Storage Structure n n n

n n n n

Storage: technology trends. Magnetic disk structure. Server storage: RAID.

File Concept Access :Methods Directory Structure Protection

File System JM -2000/v1.1/2

1

Storage Structure n

Main memory: n

n

Bagian media penyimpanan (sementara) yang dapat diakses oleh CPU secara langsung.

Secondary storage: n

n

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


Storage-Device Hierarchy


2

Disk: Technology Trends n n

n

n

Saat ini: Kecepatan/kemampuan prosesing (CPU) lipat dua setiap 18 bulan (Moore’s Law). Saat ini: Kapasitas memory lipat dua setiap 18 bulan. Saat ini: Kapasitas disk lipat dua setiap 18 bulan. Kecepatan akse ke disk (mekanis: positioning rate: seek + rotate) lipat dua selama 10 tahun!


IBM Disk


3

Hard Disk: IBM n

Disk Drive n n

n

Berawal pada komputer besar (IBM): 14 dan 10 inch (diameter). 1980’s: IBM melakukan adaptasi teknologi tersebut untuk 3,5 inch untuk pemakaian workstation dan PC.

Perkembangan disk: n

Kapasitas disk bertambah: Densitas bit yang dapat disimpan dalam area tertentu. • Misalkan: jumlah track /inch * jumlah bit per track (saat in telah mencapai 1 Gbits/inch-square).

n

n

Memperkecil ukuran disk untuk pemakaian mobile (hand held devices): 4 cm dan tebal 5 mm, dapat menyimpan 1 GB. Memperkecil waktu akses (internal): 10000 rpm dan seek time => 5 msec.


IBM Projections


4

Storage Technology: Trends n

Mengikuti arah/lingkungan pemakaian komputer n

1960s: 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.

n

1990s: migrasi ke pemakaian komputer di segala bidang • computers in phones, cars, video cameras, … • Data center: storage area network (SAN).

n

Pengaruh pada “industry storage”: n

Embedded storage • smaller, cheaper, more reliable, lower power

n

Data utilities • high capacity, hierarchically managed storage File System JM -2000/v1.1/9

Historical Perspective n

Mid 1980s n

n

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.

n

Mass market disk drives become a reality • industry standards: SCSI, IPI, IDE • 5.25 inch drives for standalone PCs • End of proprietary disk interfaces


5

Historical Perspective n

Late 1980s/Early 1990s: n n n

Laptops, notebooks, palmtops 3.5 inch, 2.5 inch, 1.8 inch, 1.3 inch formfactors (besaran/bentuk) Formfactor plus capacity drives market => menjadi pertimbangan utama. • Unjuk kerja relatif seragam. • Issue yang paling penting kehandalan.

n

Challenged by RAM, flash RAM in PCMCIA cards (notebooks) • Masih cukup mahal (Intel promises but doesn’t deliver) • Kapasitas terlalu kecil untuk pemakaian umum.

n

Optical disk gagal ditinjau dari unjuk kerja (kecepatan akses: e.g., NEXT) tapi mendapatkan pasar tersendiri dalam bentuk lain (CD ROM).


Storage Type Selection n

Cost n n

n

Faster => more expensive Cost/Mbyte berbanding terbalik dengan besarnya kapasitas (makin besar besar makin murah).

Access type n n

n

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).


6

Storage Type Selection n

Data transfer rate n

n

n

Access frequency n n n

n

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 n

n

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.

Removable atau Fixed storage.

Reliability & Availability File System JM -2000/v1.1/13

Storage Choices n

Pilihan teknologi: Disk, optical, tape n

Disk (random): • High performance random access, rapid response time

n

Tape (sequential): • Low cost, High volume data, archiving, backup and interchange data.

n

Optical: • Durable, portable, long term information storage.

n

Solusi: n

Gabungan antara disk dan optical, disk dan tape etc.


7

Magnetic Disks n

Hard disks: n

n n n

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.


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 -2000/v1.1/16

8

In-Depth: RAID Disk Product Families Conventional: 4 disk 3.5” 5.25” designs Low End

14”

10”

High End

Disk Array: 1 disk design 3.5” File System JM -2000/v1.1/17

Disk Array n

Konsep: n

n

Motif: n

n

Cost/MB dari disk standard jauh lebih murah dari high performance disk.

Terdapat banyak disk drives (atau disk arm) n

n

Disk yang standard, murah (kapasitas, kinerja dan reliability rendah) dapat diperbaiki dengan menggabungkan dalam satu kesatuan array.

Pemilahan data (stripping): menyebarkan data pada berbagai disk

IDEA: Meningkatkan kinerja (akses paralel, kapasitas) dan menggunakan banyak disk yang “low cost”. File System JM -2000/v1.1/18

9

Disk Array: reliability? n

Menggunakan banyak disk yang “low cost”? n

n

Dengan banyak devices, maka reliabilitas disk akan rendah (probabilitas satu disk array “fail” makin tingggi). Tipikal disk MTTF = 50.000 jam (6 tahun), data disebar pada disk array sebanyak 10 buah, maka MTTF = 50.000 / 10 => 5000 jam (1 tahun).


RAID n

Redundant Array Independent Disks n

n

Availability dari disk dapat ditingkatkan dengan menambah “redundant” disk.

Skenario: jika salah satu disk fail, maka informasi dapat diambil (dikonstruksi lagi) dari redundant disk. n

n

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


10

RAID: Techniques • Disk Mirroring, Shadowing (RAID 1) Setiap kelompok disk merupakan duplikasi (shadow – mirror). Overhead: 100% kapasitas. Best performance.

• Parity Data Bandwidth Array (RAID 3) Paritas pada satu disk tertentu (sigle parity). Distribusi dan akses bit data secara parallel.

1 0 0 1 0 0 1 1

1 0 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 1

1 1 0 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0 0 1 1

0 0 1 1 0 0 1 0

• 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 -2000/v1.1/21

RAID: Myths n

RAID tidak memerlukan back-up data on-line n

n

Produk RAID data di dalam disk selalu dapat di recover n

n

Data yang dihapus (delete) tidak dapat di recover oleh RAID.

Umumnya RAID: kegagalan dua disk serentak menyebabkan kehilangan data.

Produk RAID lebih rendah performance (vs disk) n

n

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 -2000/v1.1/22

11

File System (Interface) Ch. 10

Recommend Documents