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
Operasi pada File
vMembuat
vMenulis
vMembaca
vMenghapus
vMencari
vMembuka
vMenutup
Tipe File
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
vDirect Access
read next write next resetno read after last write (rewrite) read n write n position to n read next write next rewrite n
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
Two-Level Directory (1)
v Membuat direktori yang terpisah untuk tiap user v Terdapat User File
Directory (UFD) dan Master File Directory
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
Tree-Structured Directory (2)
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 di-mount 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 user-oriented.
v Berhubungan dengan permission.
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.
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).
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
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
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
Organisasi File System (3)
v
I/O control (driver device dan interrupt handler)Driver device adalah perantara komunikasi antara sistem operasi dengan perangkat keras
v
Basic file systemMengeluarkan perintah generic ke device driver baca dan tulis pada suatu block dalam disk
Organisasi File System (4)
v
File-organization moduleInformasi 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
v
Logical file systemtingkat ini berisi informasi tentang simbol nama file, struktur dari direktori, proteksi dan sekuriti dari file
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
Implementasi File System (2)
vStruktur In-Memory: à Table partition
informasi partisi yang di-mount à Struktur direktori
informasi direktori yang paling sering diakses à System wide open file table
salinan dari FCB
à 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
masing-masing 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
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
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
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.
/bin (2)
vBerikut merupakan perintah dalam /bin
à cat perintah untuk mengkonkatenasi file
à chgrp perintah untuk mengubah kepemilikan file group à chmod perintah untuk mengubah ijin akses file
à chown perintah untuk mengubah kepemilikan file dan group
à cp perintah untuk mengcopy file dan direktori à date perintah untuk mencetak waktu sistem
à dd perintah untuk men-convert dan meng-copy file à df perintah untuk melaporkan penggunaan ruang disk à dmesg perintah untuk mencetak pesan kernel
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
/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 bersama-sama 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 sub-direktori 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
/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“ "Variabel data"
àcache aplikasi data cache
àlib variable status informasi
àlocal variabel data untuk /usr/local
àlock mengunci file
àlog log file dan direktori
àopt Variabel data untuk /opt
àrun data yang relevan dengan proses yang berjalan àspool aplikasi data spool
Konsep Alokasi Blok File System
vMetoda Alokasi
à Contiguous Allocation à Linked Allocation à Indexed AllocationvManagemen 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
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 blok-blok 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
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
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 transaction-oriented
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
Path-Name Translation
v Ini dapat diselesaikan dengan memecah jejak ke nama-nama komponen dan menunjukkan NFS lookup call yang terpisah untuk setiap pasang nama komponen dan vnode direktori
