Konsep dan Atribut File System

File System

Konsep dan Atribut File System vKonsep File Ò Atribut File Ò Operasi pada File Ò Tipe File Ò Struktur File

vMetode Akses Ò Sequential Access File Ò Direct Access File Ò Lain-lain

Konsep File v File adalah kumpulan informasi yang berhubungan dan tersimpan dalam secondary storage v Tipe: ÒData (character, numeric, binary) ÒProgram

Atribut File vNama vTipe vLokasi vUkuran vWaktu pembuatan dan identitas pembuat vProteksi vInformasi lain tentang file

Operasi pada File vMembuat vMenulis vMembaca vMenghapus vMencari vMembuka vMenutup vMenghapus dengan menyisakan atribut

Tipe File

Sumber: Silberschatz, Galvin, Gagne. Operating System Concepts

Struktur File v

Sistem operasi membutuhkan struktur file tertentu untuk menjalankan/ mengakses suatu file.

v

Semua sistem operasi diharuskan mampu mengenal sedikitnya satu jenis struktur file.

v

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.

Metode Akses vSequential Access read next write next reset no read after last write (rewrite)

vDirect Access read n write n position to n read next write next rewrite n n = relative block number

Sequential Access File


Direct Access File v

Sangat berguna untuk pengaksesan langsung informasi dalam jumlah besar. Contoh : database

v

File dilihat sebagai sederetan blok yang berindeks

v

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

Other Access Methods v

Metode akses lainnya dibangun/ dikembangkan berdasarkan direct access method.

v

Biasanya melibatkan proses pembuatan indeks dari file.

v

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.

Contoh Indeks dan Relative Files


Konsep Direktori v Operasi pada Direktori v Struktur Direktori ÒSingle-Level Directory ÒTwo-Level Directory ÒTree-Structured Directory ÒAcyclic-Graph Directory ÒGeneral-Graph Directory

Operasi pada direktori vMencari file vMembuat file vMenghapus file vMelihat isi direktori vUbah nama file vTraverse file system vMembuka direktori vMenutup direktori vLink & Unlink

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

Two-Level Directory (1) v Membuat direktori yang terpisah untuk tiap user v Terdapat User File Directory (UFD) dan Master File Directory (MFD)

Sumber: Tanenbaum. Modern Operating System

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

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

Tree-Structured Directory (2)

Sumber: Tanenbaum. Modern Operating System

Tree-Structured Directory (3)


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

General-Graph Directory (1)


General-Graph Directory (2) v Meyakinkan tidak adanya siklus : ÒHanya mengizinkan link ke file. ÒGarbage collection. ÒMenggunakan algoritma siklik dalam mendeteksi siklus setiap ada link baru yang ditambahkan.

Konsep Mounting, Sharing dan Proteksi vFile System Mounting vFile Sharing vProteksi à Tipe Akses à Kontrol Akses

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

File System Mounting (2)


Mount Point


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

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

File Sharing (3) vRemote File System Ò Model Client-Server Ò Distributed Information System Ò Failure Modes

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

Tipe Akses vBaca vTulis vEksekusi vMenambah vHapus vDaftar

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

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

Contoh Implementasi 19 –rw-rwxr-- john staff 100 Oct 20 22:12 journal

v Skema UNIX sistem kontrol. v Terbagi dalam 3 fields masing-masing terdiri dari 3 bits. v r mengontrol akses baca, w mengontrol akses tulis, dan x mengontrol akses eksekusi.

Struktur dan Implementsi File System vStruktur File System vOrganisasi File System vImplementasi File System à Partisi dan Mounting à Virtual File System

vImplementasi Direktori à Linear List à Hash Table

Struktur File System vKarakteristik penting dari disk : à Disk tersebut dapat ditulis ulang di disk tersebut, hal ini memungkinkan untuk membaca, memodifikasi, dan menulis di disk tersebut à 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

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

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

Organisasi File System (3) vI/O control (driver device dan interrupt handler) Driver device adalah perantara komunikasi antara sistem operasi dengan perangkat keras

vBasic file system Mengeluarkan perintah generic ke device driver baca dan tulis pada suatu block dalam disk

Organisasi File System (4) vFile-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

vLogical file system tingkat ini berisi informasi tentang simbol nama file, struktur dari direktori, proteksi dan sekuriti dari file tersebut

Implementasi File System (1) v Struktur On-disk àBoot control block informasi sistem untuk menjalankan mesin àPartition block control spesifikasi partisi àStruktur direktori mengatur file-file àFCB detil-detil file yang spesifik

Implementasi File System (2) vStruktur In-Memory: à à à à

Table partition informasi partisi yang di-mount Struktur direktori informasi direktori yang paling sering diakses System wide open file table salinan dari FCB Per-process open file table pointer yang menunjuk tempat masuk dalam system wide open file table

Partisi dan Mounting (1) v Partisi v Raw (tidak berisi file system) à tidak ada file system yang tepat à menyimpan informasi yang diperlukan disk RAID system à berisi database kecil yang menyimpan informasi tentang RAID configuration

v Cooked (berisi file system) v Sebuah bisa memiliki beberapa partisi yang masingmasing mengandung file system dan sistem operasi yang berbeda

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

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

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

Implementasi Direktori (2) v Hash Table à Linear list menyimpan direktori, tetapi struktur data hash juga digunakan à Proses: Hash table mengambil nilai yang dihitung dari nama file dan mengembalikan sebuah penunjuk ke nama file yang ada di linear list à Kesulitan: ukuran tetap dan ketergantungan dari fungsi hash dengan ukuran hash table à 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) à namun dapat lebih lambat

File Hierarchy Standard vAsumsi vStruktur Direktori à"/“ root directory à/bin, /boot, /dev, /etc à/lib, /mnt, /opt, /sbin, à/tmp, /usr, /var

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

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

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

/bin (1) v /bin mengandung perintah-perintah yang dapat digunakan baik itu oleh sistem administrasi dan oleh users. Dapat juga mengandung perintah-perintah yang dipakai secara tidak langsung oleh scripts. v Tidak boleh ada sub-direktori di /bin

/bin (2) vBerikut merupakan perintah dalam /bin à cat à chgrp à chmod à chown group à cp à date à dd à df à dmesg à echo

perintah untuk mengkonkatenasi file perintah untuk mengubah kepemilikan file group perintah untuk mengubah ijin akses file perintah untuk mengubah kepemilikan file dan perintah untuk mengcopy file dan direktori perintah untuk mencetak waktu sistem perintah untuk men-convert dan meng-copy file perintah untuk melaporkan penggunaan ruang disk perintah untuk mencetak pesan kernel perintah untuk menampilkan sebaris teks

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

/boot v 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.

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

/etc v/etc mengandung konfigurasi file dan direktori yang spesifik ke current system vTidak ada binari yang bolah diletakkan di bawah /etc

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

/lib v /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

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

/opt v /opt disediakan untuk instalasi dari tambahan untuk paket aplikasi piranti lunak. v 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.

/sbin v Utilitas yang digunakan untuk sistem administrasi (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.

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

/usr (1) v /usr adalah second major section file system. /usr adalah data read-only yang dapat digunakan bersama-sama. Hal ini menandakan bahwa /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. v Paket piranti lunak besar tidak boleh menggunakan subdirektori langsung di bawah hierarki /usr.

/usr (2) vDirektori di bawah ini atau penghubung simbolik direktori, diperlukan di /usr. à"/usr“ “Hierarki kedua" àbin perintah yang paling sering digunakan user àinclude header files termasuk dalam program berbasis C àlib perpustakaan àlocal hierarki lokal (kosong setelah instalasi awal) àsbin sistem binari yang non-vital àshare data architecture-independent

/var (1) v /var berisi variabel file data. Variabel file data ini mengandung direktori spool dan file, administratif dan logging data, dan file sementara. v 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. v /var dispesifikasi agar memungkinkan untuk me-mount user read-only. Semuanya yang mula-mula dimasukkan ke dalam /usr yang ditulis selama sistem operasi (kebalikan dari instalasi dan pemeliharaan piranti lunak) harus terletak di /var.

/var (2) vDirektori berikut ini, atau penghubung simbolik ke direktori, diperlukan di /var à"/var“ àcache àlib àlocal àlock àlog àopt àrun àspool àtmp

"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

Konsep Alokasi Blok File System vMetoda Alokasi à Contiguous Allocation à Linked Allocation à Indexed Allocation

vManagemen Ruang-Kosong vRecovery (Pemulihan) vLog-Structured File System vNFS

Metode Alokasi v Untuk mengalokasikan file agar dapat diakses dengan cepat dan disk dapat dimanfaatkan secara efektif v Metode yang sering digunakan ialah: àContiguous allocation àLinked allocation àIndexed allocation

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


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

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

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


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

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


Mekanisme dari Indexed Allocation vLinked scheme vMultilevel index vCombined scheme

Linked Scheme v Mekanisme ini dapat menghubungkan beberapa blok indeks v Jika pointer tidak muat dalam satu blok indeks, maka pointer terakhir dari blok indeks ini menunjukkan blok indeks yang memuat pointer selanjutnya v Jika pointer hanya membutuhkan satu blok indeks saja, maka pointer terakhir dari blok indeks ini adalah null

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

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

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


Kinerja dari Metode Alokasi v Countiguous allocation: àEfisien untuk file kecil àMendukung akses secara langsung v Linked allocation àMendukung akses secara sequential v Indexed allocation àTergantung dari struktur index, ukuran file, dan posisi dari blok yang dibutuhkan

Manajemen Ruang-Kosong vBit Vector vLinked List vGrouping vCounting

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

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

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

Grouping v 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

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

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

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

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

NFS v NFS adalah implementasi dan spesifikasi dari sistem perangkat lunak untuk mengakses files remote melalui LANs àOverview àMount Protocol àNFS Protocol àPath-Name Translation àRemote Operations

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

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

NFS Protocol v NFS Protocol menyediakan suatu set dari RPCs untuk operasi remote file v Prosedur mendukung operasi-operasi ini: àMencari file di dalam direktori àMembaca suatu set direktori entri àMemanipulasi links dan direktori àMengakses atribut file àMembaca dan menulis files

Path-Name Translation v Ini dapat diselesaikan dengan memecah jejak ke namanama komponen dan menunjukkan NFS lookup call yang terpisah untuk setiap pasang nama komponen dan vnode direktori

Remote Operations di masa depan menggunakan data cached vCache atribut file vCache file blocks

Konsep dan Atribut File System

Recommend Documents