Pada proses penyimpanan dan pembacaan data bisa timbul masalah:
1. Kapasitas media penyimpanan tidak cukup (terbatas).
2. Ketika proses dihentikan, data hilang.
3. Kebutuhan mengakses data atau sebagiannya dalam waktu bersamaan.
Oleh karena itu diperlukan media penyimpanan yang :
1. Mampu menyimpan data yang besar.
2. Mampu menjaga data walaupun proses yang mengaksesnya dihentikan.
3. Proses yang bersamaan dapat mengakses data secara bersama-sama, tanpa ada yang terganggu.
Solusi untuk semua masalah tsb adalah dengan menyimpan data pada disk atau media lain dalam bentuk unit-unit yang disebut FILE. Data yang disimpan dalam bentuk file harus tetap tidak berubah ketika proses dibentuk atau dihentikan. File bisa hilang hanya ketika dihapus saja.
Sistem File adalah bagian sistem operasi yang menangani masalah file.
1. FILE
1.1 Penamaan File
File merupakan bentuk mekanisme abstrak. Karakteristik yang paling penting dari mekanisme abstrak adalah cara pemberian nama suatu obyek. Ketika proses membuat suatu file, proses akan memberi sebuah nama kepada file. Ketika proses selesai, file masih ada dan bisa diakses oleh proses lain dengan menggunakan nama file tsb.
Semua sistem operasi menerima bentuk nama file yang terbuat dari 1 sampai 8 karakter. Tetapi ada beberapa sistem operasi yang membedakan huruf besar dan huruf kecil, seperti UNIX. Contoh :
BARBARA, BARbara, BarBaRa ----> UNIX membedakannya
----> DOS menganggap sama
----> WINDOWS ???
----> LINUX ???
Kebanyakan sistem operasi mampu menangani dua bagian bentuk nama file yang dipisah dengan titik (period), bagian yang terletak setelah tanda titik disebut extension, yang biasanya menggambarkan ciri khusus dari file ybs. Contoh :
- DOS nama file ----> [1 sampai 8 karakter].[1 sampai 3]
- UNIX ----> [1 sampai ? karakter].[1 sampai ?].[....].[....] .....sampai ?
Beberapa extension file yang biasa ditemukan tampak pada tabel berikut :
Extension Artinya
*.bak File Backup
*.bas Program source Basic
*.bin Program executable binary
*.c Program source C
*.dat File Data
*.doc File Dokumentasi
*.ftn Program source Fortran
*.hlp File Teks untuk HELP command
*.lib Library dari file .obj yang digunakan linker
*.man Online manual page
*.obj File object
*.pas Program source Pascal
*.tex Teks masukan untuk format program TEX
*.txt File teks umum
Pada kasus khusus, extension ini hanya berupa Konvensi, seperti :
- data03.txt, menyatakan file dalam bentuk file teks.
- program05.c menyatakan file berupa file code bahasa C, C compiler hanya mengcompile extension *.C.
1.2 Struktur File
Beberapa kemungkinan bentuk struktur file :
Tiga macam file. (a) Urutan byte. (b) Urutan record. (c) Tree.
a. File dibentuk dari urutan byte yang tidak terstruktur.
Akibatnya : Sistem operasi tidak tahu apa yang ada didalamnya. DOS dan UNIX menerapkan bentuk ini, LINUX ?, WINDOWS ?
Cara mengambil isi file dengan program.
b. File dibentuk dari urutan record dengan panjang yang sama dan struktur internal didalamnya.
Operasi read akan membaca satu record.
Operasi write akan overwrite/append satu record.
Cocok untuk sistem operasi yang menerapkan Punch Card, karena ukurannya tetap.
c. File dibentuk dari struktur organisasi tree record, ukuran record tidak harus sama, setiap record mengandung field Key pada posisi yang sama. Tree record diurutkan berdasarkan Key nya.
Operasinya dengan melihat Key.
Banyak diterapkan pada sistem operasi Mainframe untuk pemrosesan data komersial.
1.3 Jenis File
UNIX dan DOS memiliki jenis file :
a. Regular File : jenis file yang mengandung informasi user.
b. Directory : file sistem yang mengatur struktur sistem file.
c. Character Special File : File yang berhubungan dengan peralatan I/O dan memodelkan peralatan serial, seperti Terminal, Printer, NIC.
d. Block Special File : File yang digunakan untuk memodelkan disk.
Regular File bisa berbentuk ASCII maupun binary. Keuntungan bentuk ASCII adalah dapat ditampilkan dan dicetak seperti apa adanya dan dapat diedit menggunakan editor yang biasa dipakai. File Binary memiliki struktur internal sendiri, contoh dalam UNIX
Magic Number : menyatakan bahwa file berupa file executable.
Binary file dalam bentuk archive mengandung kumpulan library procedure (module) yang telah dicompile tapi tidak dilink.
Seluruh sistem operasi paling tidak harus mengenal satu jenis file executable, miliknya sendiri. Bahkan jika file source codenya diubah, mampu melakukan compile ulang secara otomatis. Contoh perintah UNIX : make, berada didalam shellnya.
1.4 Pengaksesan File
Ada dua cara :
a. Sequential Access, proses dapat membaca seluruh byte/record dalam suatu file, mulai dari awal, tidak boleh melompat atau keluar dari urutannya.
Cocok untuk file yang disimpan pada media Magnetic Tape.
b. Random Access, bisa membaca byte/record untuk berbagai macam urutan pengaksesan.
Cocok untuk file yang disimpan pada media Disk.
Jenis ini lebih sesuai untuk berbagai aplikasi, seperti sistem database airport.
Sistem operasi Mainframe lama banyak menggunakan kedua cara, karena memiliki dua bentuk media penyimpanan tsb.
Sedangkan sistem operasi modern tidak membedakannya, otomatis semua file diakses secara acak (Random access).
1.5 Atribut File
Jenis-jenis atribut file tampak pada Tabel berikut.
Field Artinya
Protection Who can access the file and in what way
Password Password needed to access the file
Creator Id of person who created the file
Owner Current owner
Read Only flag 0 for read/write, 1 for read only
Hidden flag 0 for normal, 1 for do not display in listings
System flag 0 for normal file, 1 for system file
Archive 0 has been backed up, 1 for needs to be backed up
ASCII/binary flag 0 for ASCII file, 1 for binary file
Random access flag 0 for sequential access only, 1 for random access
Temporary flag 0 for normal, 1 for delete on process exit
Lock flag 0 for unlocked, nonzero for locked
Record length Number of bytes in a record
Key position Offset of the key within each record
Key length Number of bytes in the key field
Creation time Date and Time file was created
Time of last access Date and Time file was last accessed
Time of last change Date and Time file was last changed
Current size Number of bytes in the file
Maximum size Maximum size file may grow ro
1.6 Operasi File
Sistem Call yang biasa digunakan dalam hubungan dengan file :
a. Create : File dibuat dan tidak berisi data.
b. Delete : File dihapus karena tidak diperlukan lagi dan untuk memperbesar ruang disk sisa.
Beberapa sistem operasi akan menghapus file jika tidak digunakan dalam jangka waktu tertentu.
c. Open : Sebelum menggunakan file, file harus diOpen dulu. Open akan menjadikan sistem mengambil atribut dan daftar alamat disk dan meletakkan didalam memori kerja agar diperoleh akses yang cepat.
d. Close : Jika akses file selesai, atribut dan alamat disk tidak diperlukan lagi, sehingga harus ditutup dan untuk memperbesar ruang tabel daftar alamat disk internal.
e. Read : Data dibaca dari file. Sistem menentukan banyaknya data dan menyediakan buffer untuk menampungnya.
f. Write : Data disimpan kedalam file. Jika posisi berada diakhir file, maka ukuran file bertambah. Jika posisi ditengah, data yang ada akan ditimpa.
g. Append : Menambah data setelah data terakhir.
h. Seek : Mengatur posisi pointer saat itu menuju posisi yang ditentukan.
i. Get Attribute : Pada UNIX, program make perlu melihat atribut file, terutama waktu modifikasinya yang terakhir.
j. Set Attribute : Mengubah status atribut file.
k. Rename : Merubah nama file.
1.7 Memory-Mapped File
Sistem operasi melakukan pemetaan file kedalam ruang alamat disk pada alamat virtual. Pemetaan ini sangat cocok pada Segmentasi.
Proses segmentasi sebelum memetakan file ke ruang alamatnya. (b) Proses setelah memetakan file abc ke satu segmen dan membuat segmen baru untuk file xyz.
Proses memiliki dua segmen, teks dan data. Proses melakukan sistem call COPY. Pertama, memetakan file sumber (abc) ke sebuah segmen. Kemudian membuat segmen kosong dan memetakannya ke file tujuan (xyz). Proses dapat mengcopy segmen sumber ke dalam segmen tujuan menggunakan loop copy biasa, bukan Read dan Write.
Kelebihan Pemetaan File :
- Menghilangkan kebutuhan I/O sehingga mempermudah pemrograman.
Kekurangan Pemetaan File :
- Sistem sulit untuk mengetahui panjang sebenarnya dari file output (xyz).
- Hasil pemetaan belum tentu sama dari sumbernya, jika terjadi modifikasi sumber, outputnya belum tentu dimodifikasi juga.
- Tidak bisa memetakan ukuran file yang lebih besar dari ukuran segmen.
2. DIRECTORY
Untuk menjaga agar file tetap pada jalurnya dan diketahui, maka sistem file menyediakan DIRECTORY.
2.1 Sistem Directory Hirarki
Diantara bentuk sistem directory tampak pada gambar 4
Gambar 4. Directory. (a) Atribut pada directory entry. (b) Atribut di tempat lain.
Ketika file diOpen, sistem operasi mencari directorynya sampai ditemukan nama file ybs, kemudian mengekstrak atribut dan alamat disk langsung dari daftar directory atau dari struktur data yang menunjukkannya, lalu meletakkan kedalam tabel didalam memory kerja.
2.2 Nama Path
Penamaan Path ada dua cara :
a. Absolute Path Name : mengandung path dari directory root sampai file.
Selalu dimulai dari Root dan bersifat Unik.
Di UNIX, directory dipisah dengan tanda /, DOS dengan \. Jika karakter pertama dari nama path dimulai dengan tanda tsb, maka path termasuk jenis absolut ini.
Contoh : /usr/ast/mailbox
root directory mengandung subdirectory usr,
dimana didalamnya ada subdirectory ast,
dimana didalamnya lagi ada subdirectory mailbox.
b. Relative Path Name : Untuk seluruh kasus path yang tidak dimulai dari root, diambil secara relatif ke directory kerja (working directory/current directory).
Contoh : Directory kerja /usr/ast, file yang mempunyai path absolut /usr/ast/mailbox dapat diwakili dengan mailbox saja. Seperti perintah :
cp /usr/ast/mailbox /usr/ast/mailbox.bak
dan
cp mailbox mailbox.bak
adalah perintah UNIX yang menghasilkan efek yang sama.
Kebanyakan sistem operasi mempunyai dua directory khusus, "." dan "..", dot dan dotdot. Dot menunjukkan directory saat itu dan Dotdot menunjukkan parent directory.
Directory kerja /usr/ast, copy file /usr/lib/dictionary ke directorynya sendiri dengan :
cp ../lib/dictionary .
2.3 Operasi Directory
Beberapa operasi directory :
a. Create, membuat directory yang kosong kecuali dot dan dotdot yang otomatis dimasukkan oleh sistem.
b. Delete, menghapus directory, Hanya directory yang kosong yang dapat dihapus.
c. OpenDir, Mendaftar seluruh file yang ada di directory ybs.
d. CloseDir, Setelah selesai membaca directory, maka harus ditutup untuk memperbesar ruang tabel internal.
e. ReadDir, Menghasilkan daftar directory pada directory yang sedang dibuka.
f. Rename, Mengubah nama directory.
g. Link, Cara agar file dapat muncul dibeberapa lokasi directory.
h. UnLink, Menghilangkan Link.
3. IMPLEMENTASI SISTEM FILE
Menjelaskan cara file dan directory disimpan, ruang disk diatur dan membuat segalanya efisien dan reliable.
3.1 Mengimplementasikan File
Kunci masalah implementasi penyimpanan file adalah selalu mengetahui perubahan blok disk akibat ada tidaknya file.
a. Contiguous Allocation
Ini merupakan alokasi paling sederhana dengan menyimpan setiap file kedalam blok data yang berurutan didalam disk.
Kelebihannya :
- Mudah implementasinya, karena untuk mengetahui letak blok file hanya cukup mengingat satu nomor, blok yang pertama saja.
- Kinerjanya sangat bagus, karena seluruh file dapat dibaca dari disk dalam satu operasi saja.
Kekurangannya :
- Tidak bisa dialokasikan jika ukuran maksimum file tidak diketahui.
- Mudah terjadi fragmentasi, sisa blok yang tidak digunakan.
b. Linked List Allocation
Menyimpan file dalam skema Linked List,
Kelebihannya :
- Seluruh blok dapat dipakai, tidak terjadi fragmentasi.
Kekurangannya :
- Pengaksesan file secara acak akan lambat.
- Kebutuhan ukuran blok data meningkat karena pointer juga memerlukan beberapa byte.
c. Linked List Allocation menggunakan Indeks
Caranya sama seperti point b tetapi menambahkan tabel berindeks kedalam memory.
Gambar 8. Alokasi linked list dengan menggunakan tabel di main memory.
File A menggunakan blok 4,7,2,10 dan 12. Sedangkan file B menggunakan 6,3,11 dan 14.
DOS menggunakan metode alokasi ini.
Kelebihannya :
- Pengaksesan file secara acak akan lebih cepat.
Kekurangannya :
- Seluruh tabel harus selalu ada didalam memory, sehingga mengurangi kapasitas memory.
d. I-node
alokasi file dengan menerapkan tabel yang berukuran kecil yang disebut i-node (index-node) yang mendaftar atribut dan alamat disk dari blok file.
Untuk file-file yang berukuran besar, dipetakan ke blok yang disebut Single Indirect Block (SIB) yang mengandung alamat disk tambahan. Jika masih tidak cukup maka alamat lain dipetakan ke Double Indirect Block (DIB) yang mengandung alamat blok yang mendaftar SIB. Setiap SIB menunjuk ke beberapa ratus blok data. Jika ternyata masih kurang lagi, Triple Indirect Block (TIB) bisa digunakan.
- UNIX menggunakan metode alokasi ini.
- WINDOWS ???
- OS/2 ???
3.2 Mengimplementasikan Directory
a. Directory pada sistem CP/M
Sistem ini hanya memiliki satu directory saja, sehingga semua file harus dicari dan dilihat dari directory ini.
Directory yang berisi nomer blok disk untuk setiap file.
- User code digunakan untuk mengetahui nama pemilik file ybs.
- Extent akan diperlukan bila ukuran file lebih besar dari 16 blok, sehingga memerlukan beberapa directory. Extent berisi nomor urut.
- Block Count menunjukkan jumlah blok yang digunakan dari 16 blok yang disediakan.
- 16 bit terakhir berisi nomor blok disk.
b. Directory pada DOS
Sistem DOS menggunakan directory.
0 Comments