Sistem Operasi Komputer

Sistem Operasi Komputer
Sistem Operasi Komputer
Pertemuan X –
File interface and file system
I/O system
Mass storage system (disk)
Materi
•
•
•
•
•
•
•
•
Konsep file
Metode akses
Struktur directory
I/O hardware
Aplikasi antarmuka I/O
Struktur disk
Penjadwalan disk
Pengelolaan disk
Universitas Kristen Maranatha -- IT Department
1
Sistem Operasi Komputer
Konsep File
• Ruang alamat logikal yang beruntun
(contiguous)
• Tipe
– Data: numerik,karakter, binary
– Program user
Struktur File
• Tanpa struktur
– Rentetan bytes atau words
• Struktur sederhana
– Lines
– Fixed length
– Variable length
• Struktur kompleks
– Dokumen terformat
– File yang dapat dialokasikan ulang
• Kontrol karakter sangat berperan jika ingin
mensimulasikan file dari metode pertama ke 2
metode lainnya
• Keputusan: pada SOK dan program pengendali
Universitas Kristen Maranatha -- IT Department
2
Sistem Operasi Komputer
Atribut-atribut file
• Nama – hanya sebagai informasi, disimpan
dalam format yang terbaca oleh manusia
• Tipe – dibutuhkan untuk sistem yang
mendukung beberapa tipe file
• Location – penunjuk lokasi file pada hardware
penyimpan
• Proteksi – mengontrol siapa yang boleh r/w/rw
atau eksekusi
• Time, date, user id – data untuk proteksi,
sekuritas dan pengawasan penggunaan
• Informasi tentang file disimpan dalam struktur
direktori dan di-maintain di dalam disk
penyimpan
Operasi-operasi File
•
•
•
•
•
•
•
Create
Write
Read
Reposition (pencarian file)
Delete
Truncate
Open (Fi) – cari pada struktur dir pada disk
kemudian pindahkan isi entry Fi ke dalam
memori
• Close (Fi) – memindahkan isi entry Fi dari
memori ke dalam struktur direktori disk
Universitas Kristen Maranatha -- IT Department
3
Sistem Operasi Komputer
Tipe file – nama.extention
Metode Akses
• Sekuensial
read next
write next
reset
no read after last write
(rewrite)
• Direct
read n ( n = nomor blok relatif)
write n
position to n
read next
write next
rewrite n
Universitas Kristen Maranatha -- IT Department
4
Sistem Operasi Komputer
Akses sekuensial
Struktur direktori
• Kumpulan (logikal) simpul yang berisi informasi tentang
semua file
Directory
Files
F1
F2
F3
F4
Fn
• Struktur direktori dan file disimpan dalam disk
• Jika ada backup, biasanya disimpan dalam (magnetic)
tapes
Universitas Kristen Maranatha -- IT Department
5
Sistem Operasi Komputer
Contoh organisasi file
Manfaat:
Efisiensi – mempercepat akses ke file
Penamaan – menunjang pekerjaan user
• file yang sama dapat diberi berbagai nama yang berbeda
• dua user dapat memakai nama yang sama untuk file yang
berbeda
Pengelompokan – pengelompokan logikal berdasarkan properti file,
contoh: semua file java, semua file games, dll
Struktur direktori single-level
• Direktori tunggal untuk semua user
• Problem: penamaan dan pengelompokan
Universitas Kristen Maranatha -- IT Department
6
Sistem Operasi Komputer
Struktur direktori 2-level
• Memisahkan direktori untuk setiap user
–
–
–
–
Adanya path name
Nama yang sama untuk user yang berbeda
Pencarian file efektif
Problem: pengelompokan
Struktur direktori tree (pohon) (1)
Universitas Kristen Maranatha -- IT Department
7
Sistem Operasi Komputer
Struktur direktori tree (pohon) (2)
• Pencarian efisien
• Kemampuan pengelompokan
• Working directory dapat dideteksi
– cd /spell/mail/prog
– type list
• Absolute dan relative path
• Pembuatan file atau sub-directory yang baru
terjadi pada directori yang aktif (current
directory)
• Contoh command:
– Linux: ls, rm, pico, copy
– Dos: cd, dir, del, mkdir, edit, copy, dll
Contoh: akses directory dan file (Linux)
•
Mode untuk akses: read, write, execute
•
Tiga kelas user
•
•
a) owner access
7
⇒
b) group access
6
⇒
c) public access
1
⇒
RWX
111
RWX
110
RWX
001
System administrator dapat membuat suatu group (nama unik),
katakan G, dan dapat pula menambahkan user akses pada group
tersebut
Untuk file tertentu (katakan game) atau subdirectory, dapat pula
didefinisikan akses yang diinginkan.
Attach a group to a file:
chgrp
owner
G
public
game
chmod
Universitas Kristen Maranatha -- IT Department
group
761
game
8
Sistem Operasi Komputer
I/O Hardware (1)
• Dilatarbelakangi oleh variasi perangkat I/O
• Konsep utama:
– Port
– Bus (shared direct access)
– Controller (host adapter)
• Instruksi dan komando I/O digunakan untuk
mengontrol perangkat I/O
• Perangkat I/O memiliki alamat, digunakan
oleh:
– Instruksi I/O yang langsung
– Pemetaan memori I/O
I/O Hardware (2)
Universitas Kristen Maranatha -- IT Department
9
Sistem Operasi Komputer
Tranfer Data I/O
Struktur Bus PC
Universitas Kristen Maranatha -- IT Department
10
Sistem Operasi Komputer
Contoh Sebagian Lokasi Port I/O pada PC
Siklus interupsi I/O
Universitas Kristen Maranatha -- IT Department
11
Sistem Operasi Komputer
Direct Memory Address (DMA)
•
•
•
Digunakan untuk menghindari pemrograman I/O untuk mobilitas data yang
besar
Memerlukan DMA controller
Tidak memerlukan CPU untuk mentransfer data antara memori dan
perangkat I/O yang diperlukan
Aplikasi antarmuka I/O (I/O System Call)
• Setiap perangkat I/O memiliki suatu kelas khusus
yang menunjang system call dan mengatasi
perbedaan antara perilaku I/O
• Lapisan device driver “menyembunyikan”
perbedaan antara I/O controller dari kernel
• Perbedaan terletak pada, antara lain:
–
–
–
–
–
Character-stream or block
Sequential or random-access
Sharable or dedicated
Speed of operation
read-write, read only, or write only
Universitas Kristen Maranatha -- IT Department
12
Sistem Operasi Komputer
Struktur kernel – I/O
Karakteristik perangkat I/O
Universitas Kristen Maranatha -- IT Department
13
Sistem Operasi Komputer
Siklus I/O Request
Struktur Disk
• Alamat Disk drive dianggap sebagai suatu 1dimensi array dari blok-blok logikal
• Blok logikal diartikan sebagai satuan unit terkecil
yang dapat ditransfer
• Array blok logikal dipetakan ke dalam sektorsektor disk secara beruntun
– Sector 0 adalah sektor pertama dari track pertama
pada cilinder terluar
– Pemetaan diproses dengan urutan pada sector, track,
kemudian cilinder dari luar ke dalam
Universitas Kristen Maranatha -- IT Department
14
Sistem Operasi Komputer
Harddisk
Kuning Track
Biru Sector
Sector berukuran tetap, misalnya: 256B atau 512B
Sector dikelompokkan sebagai Cluster
Penjadwalan Disk (1)
• SOK bertanggung jawab dalam penggunaan
hardware secara efisien – untuk disk drive ini
berarti access time yang singkat dan bandwidth
disk
• Access time
• Seek time pindah head cilinder untuk mendapat
sector yang diinginkan
• Rotational latency waktu tambahan untuk
menunggu disk berputar sehingga sector yang
diinginkan tepat berada di bawah head
• Minimalisasi seek time ≈ seek distance
Universitas Kristen Maranatha -- IT Department
15
Sistem Operasi Komputer
Penjadwalan Disk (2)
• Disk bandwidth jumlah total bytes yang
ditransfer dibagi dengan total waktu antara
permohonan pertama servis yang diinginkan
dan penyelesaian transfer terakhir
• Contoh: (dengan berbagai algoritma)
– Head ada pada sector 53
– 200 sector request queue pada suatu track (0-199)
– Urutan request: 98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67
FCFS (First Come First Served)
Request dijalankan secara berurutan
Total pergerakan head adalah 640 cilinder.
Universitas Kristen Maranatha -- IT Department
16
Sistem Operasi Komputer
SSTF (Shortest Seek Time First)
•
•
•
Cari yang seek time-nya terendah dari posisi head pada suatu saat
Suatu bentuk SJF (Shortest Job First), dapat menyebabkan starvation
Jumlah total pergerakan head adalah 236 cilinder
SCAN
•
•
•
Pergerakan disk dimulai dari satu sisi, memberi servis sampai sisi yang
lainnya, kemudian kembali ke sisi awal sambil melanjutkan servis
Dikenal juga dengan sebutan algoritma elevator
Jumlah total pergerakan adalah 208 cilinder
Universitas Kristen Maranatha -- IT Department
17
Sistem Operasi Komputer
C-SCAN (circular SCAN)
•
•
•
Memberikan waktu tunggu yang lebih seimbang bagi semua request
Head bergerak dari satu sisi, ke sisi yang lain, kemudian kembali ke sisi
awal sebelum mulai mengerjakan request yang lainnya
Memperlakukan cilinder sebagai suatu list circular yang berputar secara
berkala dari cilinder akhir ke cilinder awal
C-LOOK
•
•
Versi dari C-SCAN
Pergerakan head dibatasi oleh request terjauh pada setiap arah, tanpa
menyentuh akhir dari cilinder, jika tidak diperlukan
Universitas Kristen Maranatha -- IT Department
18
Sistem Operasi Komputer
Evaluasi algoritma penjadwalan disk
• SSTF bersifat natural dan biasa
• SCAN dan C-SCAN memberikan kinerja lebih baik
untuk sistem-sistem yang memiliki disk dengan
kapasitas besar dan berat pada saat loading (heavy
load)
• SSTF atau LOOK paling sering digunakan sebagai
default
• Kinerja bergantung pada jumlah dan tipe request
• Request untuk disk dapat dipengaruhi oleh metode
alokasi file
• Algoritma penjadwalan disk, seharusnya dituliskan
dalam modul yang berbeda dalam SOK, sehingga
dapat digantikan oleh algoritma yang lain jika
diperlukan
Pengelolaan Disk
• Low-level formatting atau physical formatting,
membagi disk ke dalam sector sehingga disk
controller dapat membaca dan menulisnya
• Untuk menggunakan disk dalam penyimpanan file,
SOK perlu memberikan bentuk data strukturnya dalam
disk tersebut
• Mempartisi disk ke dalam satu atau lebih grup
cilinder
• Logical formatting atau membuat file system,
contoh: Windows 98 FAT32,
Win 2000/NT/XP NTFS,
Linux File System
• Blok “boot” menginisialisasi system
• Bootstrap disimpan dalam ROM
• Program untuk menge-load Bootstrap
• Bad-blok harus diatasi, misalnya dengan metode
sector sparing
Universitas Kristen Maranatha -- IT Department
19
Sistem Operasi Komputer
File Systems (1)
•
•
•
•
•
•
•
•
FAT
– File Allocation Table is the original, old 16 bit DOS system is probably used in 90% of all PC’s. It is
also called FAT16 contrary to:
FAT32
– This is a new addition to FAT, which Microsoft introduced with Windows 95 B – the December -96
version (OSR2). The performance has been even improved with Windows 98.
HPFS
– High Performance File System is from OS/2. It is an advanced 32 bit file system, which in all respects
is far superior to FAT, except for possible usage. It can only be used with OS/2.
NTFS from Windows NT
– A 32 bit file system like HPFS, but not compatible with it. NTFS can only be used in Windows
NT/2000/XP. If it was available for use in Windows 95/98, it may be preferable to FAT and FAT32.
NetWare
– NetWare is a server operating system from Novell. It has its own 32 bit file system. For that reason,
the Novell server, contrary to NT or OS/2 servers, cannot be used as a work station. The file system is
much faster than FAT, but it works only with Novell servers (typically file servers).
ISO 9660
– This is for CDROMs and ISO 13346 for DVDs.
UDF
– Universal Disk Format is for big capacity disks like DVD RAM. UDF is not directly supported by older
versions of Windows , you need a driver.
UNIX
– UNIX servers have their own filing system. Here the use of upper/lower case in file naming is
significant. Read in the following pages about the concepts of these file systems.
File Systems (2)
Operating system
File system(s)
DOS
FAT16
Windows 95/98
FAT16, FAT32
Windows NT
FAT16, NTFS
Windows 2000/XP
FAT16, FAT32, NTFS
OS/2
FAT16, HPFS
Novell NetWare
proprietary file system
Universitas Kristen Maranatha -- IT Department
20
Sistem Operasi Komputer
Format Disk pada MS-DOS
Universitas Kristen Maranatha -- IT Department
21