Minggu, 01 Desember 2013

Browse Manual » Wiring » » » » Sistem Komputer Implementasi

Sistem Komputer Implementasi

Sistem Komputer


Sistem Komputer - Implementasi

Implementasi sistem file
File berisi sekumpulan blok. Sistem manajemen file bertanggungjawab untuk alokasi blok-blok disk ke file. Dua hal penting yang harus ditangani adalah :
  • Pencatatan ruang yang dialokasikan untuk file.
  • Pencatatan ruang bebas yang tersedia di disk.
Sistem file meliputi :
    a. Alokasi file.
      Masalah pokok adalah pencatatan blok-blok yang digunakan file. Beragam metode dapat digunakan, diantaranya :
      Alokasi berturutan/kontigu (contigous allocation). Teknik ini merupakan skema alokasi paling sederhana, yaitu menyimpan file sebagai blok-blok data berturutan (kontigu) di disk.

      Keunggulan :
      • Sederhana.
      Metode ini sederhana dalam implementasi karena pencatatan dimana blok- blok file berada direduksi menjadi hanya mengingat alamat awal file dan panjang file, yaitu jumlah blok dari file.
      • Kinerjanya luar biasa bagus.
      Karena seluruh file dapat dibaca dari disk dengan satu operasi. Tak ada metode alokasi lain yang dapat menandingi kinerja pengaksesan. Keunggulan ini diperoleh karena rekord-rekord yang secara logik berturutan biasanya juga saling berdekatan secara fisik.
      Kelemahan :
      • Hanya bila ukuran maksimum diketahui pada saat file diciptakan. Layak digunakan kecuali bila ukuran maksimum diketahui pada saat file diciptakan. Tanpa informasi itu, sistem operasi tidak mengetahui berapa banyak ruang disk yang digunakan untuk suatu file.
      • Terjadi fragmentasi disk. Fragmentasi disk dapat dihasilkan metode alokasi ini, ruang yang disiakan seharusnya dapat digunakan.
      Pada lingkungan dimana file berkembang dan mengkerut setiap saat, alokasi kontigu sulit diterapkan :
      • Pemakai biasanya berlebihan dalam memperkirakan ruang yang diperlukan, menyebabkan banyak pemborosan.
      • Ketika file berkembang lebih besar dari slot yang dialokasikan, file harus ditransfer ke lokasi baru dapat memuat. Pemindahan memerlukan usaha besar yang mengkonsumsi banyak waktu komputasi. Meskipun teknik ini banyak kelemahan, tetapi sangat cocok untuk sistem yang memerlukan pengaksesan data didisk yang sangat cepat. Contohnya, sistem jaringan dan sistem waktu nyata (real time).
      Alokasi blok-blok file sebagai senarai berkait. Metode kedua adalah mencatat blok-blok file dengan senarai berkait blok-blok didisk. Word pertama di blok data sebagai pointer ke blok berikutnya, sisanya untuk menyimpan data. Skema ini disebut rantai blok (block chaining) karena blok pertama merantai blok kedua, blok kedua merantai blok ketiga, dan seterusnya. Blok sebelumnya merantai blok berikutnya. Direktori mencatat blok pertama file.

      Keunggulan :
      • Setiap blok didisk dapat digunakan.
      • Tak ada ruang yang hilang karena fragmentasi eksternal.
      • Isian/elemen direktori cukup menyimpan alamat blok pertama file.
      Kelemahan :
      • Pembacaan sekuen cukup merepotkan karena harus menelusuri blok satu per satu.
      • Blok data tidak lagi berukuran 2k, karena pointer memerlukan beberapa byte. Masalah ini tidak fatal. Ukuran yang janggal (bukan berukuran 2k) kurang efisien karena program membaca dan menulis blok tidak dapat memanfaatkan sifat bilangan biner.
      Alokasi blok-blok sebagai senarai berkait menggunakan index (FAT). Kelemahan alokasi senarai berkait dieliminasi dengna menghilangkan pointer di blok dan meletakkan sebagai tabel tersendiri di memori. Seluruh blok tersedia untuk data. Skema ini disebut block oriented file mapping. Tabel yang mencatat nomor blok data disebut FAT (File Allocation Table).

      Keunggulan :
      • Pengaksesan acak lebih mudah. Meski masih harus menelusuri rantai berkait untuk menemukan lokasi blok file, rantai blok seluruhnya di memori sehingga dapat dilakukan secara cepat tanpa membuat pengaksesan ke disk.
      • Direktori cukup menyimpan bilangan bulat nomor blok awal. Blok awal ini digunakan untuk menemukan seluruh blok, tak peduli jumlah blok file itu. Direktori menunjuk blok pertama file dan FAT menunjukkan blok- blok file berikutnya.
      Kelemahan :
      • Seluruh tabel (FAT) harus disimpan di memori. Jika penyimpanan berukuran besar mengakibatkan tabel berukuran besar dan harus ditaruh di memori utama meskipun hanya satu file yang dibuka. Penggunaan : MS-DOS menggunakan metode ini.

      b. Pencatatan ruang disk yang bebas.

      Dapat dilakukan dengan :
      • Berurutan. Cara ini mempunyai masalah bila file berkembang dan ruang berikutnya telah ditempati file lain.
      • Fixed block. Perkembangan file dapat diatasi tapi menentukan ukuran blok merupakan hal sulit. Blok-blok bebas yang belum digunakan pada disk harus dicatat sehingga dapat dilakukan alokasi blok-blok ke file yang memerlukan. Teknik pencatatan blok-blok bebas dapat dilakukan dengan :
      1. Peta bit.
      2. Senarai berkait.
      Peta bit memerlukan ruang pencatatan lebih kecil karena tiap blok hanya dipresentasikan 1 bit, sementara senarai berkait memerlukan 16 bit perblok. Senarai berkait lebih kecil dibanding peta bit hanya jika disk telah hampir penuh.



      c. Shared file.

      Adalah file yang tidak hanya diacu satu direktori, juga oleh direktori-direktori lain. Sistem manajemen file tidak lagi berupa pohon melainkan graph berarah tak melingkar (DAG=directed acyclic graph). Shared file dapat diimplementasikan dengan tiga teknik, yaitu :
      • Membuat pengkopian. File yang dipakai bersama dikopi ke masing-masing direktori pemakai. 
      Keunggulan :
      1. Sederhana.
      2. Terdapat redundansi, sehingga kerusakan satu kopian masih tersedia kopian-kopian lain.
      Kelemahan :
      1. Perubahan yang dibuat satu pemakai tidak akan terlihat pemakai-pemakai lain. Kelemahan ini merupakan masalah fatal, memerlukan satu mekanisme penjagaan integritas yang rumit.
      2. Penggunaan ruang disk sangat besar karena duplikasi atau pengkopian file-file yang sama. 
      Penggunaan :
      • Dapat diterapkan pada sistem jaringan secara hati-hati agar memperkecil lalu lintas komunikasi. Penerapan terutama pada file-file acuan yang jarang diperbarui.

      I-node. Blok-blok disk file dipakai bersama tidak didaftarkan di direktori melainkain di struktur kecil diasosiasikan dengan file. Direktori pemakai-pemakai lain cukup menunjuk struktur itu. Struktur data kecil tersebut adalah i-node.

      Keuntungan :
      • Tidak terdapat banyak kopian.
      • Modifikasi oleh satu pemakai akan terlihat pemakai lain.
      • Tidak memerlukan mekanisme penjagaan integrasi yang rumit.
      Kelemahan :
      • Jika sistem menghapus file dan juga memberikan i-node maka direktori pemakai lain akan menunjuk i-node tidak absah.
      • Jika i-node kemudian diberikan ke file lain maka akan menunjuk ke file yang baru, file yang tidak dimaksud.
      Penggunaan :
      • Pendekatan ini digunakan UNIX, disebut hard-link.

      Symbolic link. Sistem membuat file bertipe link (kaitan) berisi jalur yang dikaitkan di direktori. Ketika file bertipe link dibaca maka sistem operasi mengetahui bahwa file yang harus dibaca adalah nama file yang ditunjuk file tipe link. Sistem mencari direktori yang memuat i-node file itu.

      Kelemahannya:
      • Tidak terdapat pada teknik symbolic link karena hanya pemilik file yang mempunyai penunjuk ke i-node file.

      Keuntungan :
      • Symbolic linking dapat digunakan men-links file di mesin manapun.
      • Bila symbolic linking dihilangkan, tidak menimbulkan efek apapun pada file.
      Kelemahan :
      • File yang berisi jalur haris dibaca. Jalur diparse dan diikuti komponen demi komponen sampai dicapai i-node. Semua aktivitas ini memerlukan sejumlah pengaksesan disk.
      • Pemborosan lain adalah diperlukan satu i-node ekstra untuk setiap symbolic linking.
      Penggunaan :
      • Pendekatan ini digunakan UNIX, disebut symbolic link.

      Pengaksesan pada shared file
      Sistem manajemen file harus menyediakan alat bantu agar mengijinkan pemakaian file bersama pemakai-pemakai, menyediakan sejumlah pilihan teknik pengendalian pengaksesan file bersama. Biasanya, pemakai atau sekelompok pemakai diberi wewenang hak pengaksesan tertentu terhadap file itu. Hak-hak akses sangat beragam. Berikut adalah daftar hak-hak pengaksesan ke pemakai terhadap file :
      • None. Pemakai tidak mengetahui keberadaan file. Batasan ini dilakukan dengan pemakai tidak diijinkan membaca direktori.
      • Knowledge. Pemakai dapat mengetahui keberadaan file dan pemiliknya. Bila perlu, pemakai dapat meminta peningkatan hak akses file dengan mengirim pesan ke pemilik file. Pemilik file dapat mengendalikan yaitu berkuasa penuh untuk mengubah hak akses ataupun tidak.
      • Execution. Pemakai dapat memuatkan file dan mengeksekusi program tapi tidak dapat mengkopinya. Program-program khusus sering hanya dapat diakses dengan batasan ini.
      • Reading. Pemakai dapat membaca file untuk tujuan tertentu, termasuk pengkopian dan eksekusi. Beberapa sistem dapat memaksakan pembedaan antara sekedar melihat dan mengkopi. Pada aktivitas pertama,isi file dapat ditampilkan ke pemakai tapi pemakai tidak mempunyai cara untuk mengkopinya.
      • Appending. Pemakai dapat menambah data ke file, sering hanya di akhir file. Pemakai tidak dapat memodifikasi atau menghapus suatu isi file. Hak ini berguna dalam mengumpulkan data dari sejumlah sumber dengan sumber-sumber tidak dapat memodifikasi file selain menambahkan data.
      • Updating. Pemakai dapat memodifikasi, menghapus dan menambah data pada file. Update biasanya termasuk menulis file, menulis ulang secara penuh atau sebagian, dan memindahkan semua atau sebagian data. Beberapa sistem membedakan menjadi derajat-derajat update secara berbeda.
      • Changing protection. Pemakai dapat mengubah hak-hak akses yang diberikan ke pemakai-pemakai lain. Biasanya hak ini hanya dipegang pemilik file. Pada beberapa sistem, pemilik file dapat melimpahkan hak ini pemakai lain. Untuk mencegah penyalahgunaan, pemilik file dapat menspesifikasikan hak-hak mana yang dapat diubah oleh penerima wewenang.
      • Deletion. Pemakai dapat menghapus file dari sistem file.


      d. Kehandalan sistem file.

      Kerusakan data lebih mahal dibanding kerusakan perangkat keras karena merupakan kehilangan yang tak dapat diganti bila tidak memiliki salinannya. Manajemen blok buruk Disk biasanya mempunyai blok-blok buruk, yaitu mempunyai cacat sehingga tak sempurna dalam menyimpan data. Kebanyakan produsen harddisk memberi daftar blok buruk yang ditemukan selama pengujian. Terdapat dua solusi terhadap blok-blok buruk, yaitu :
      1. Secara perangkat keras. Solusi dengan menyediakan track pengganti. Secara perangkat keras didedikasikan sektor untuk mencatat blok-blok buruk. Daftar blok buruk menyatakan blok pengganti pada track yang disediakan untuk pengganti. Semua permintaan ke blok buruk akan diarahkan menggunakan blok pengganti.
      2. Secara perangkat lunak. Sistem manajemen file membuat catatan semua blok buruk, menyingkirkan dari daftar blok bebas. Blok-blok ini tak pernah dipakai untuk menyimpan data. Selama pencatatan blok-blok buruk tidak terusik maka tak akan muncul masalah.

      Pemulihan dari kegagalan disk
      Penanggulangan kerusakan disk saat operasi dapat dilakukan dengan :
      • Backup.
      Teknik yang paling biasa dilakukan adalah backup data secara periodik. Backup adalah membuat kopian file secara teratur dan meletakkan kopian ditempat aman. Cara backup bergantung kapasitas penyimpan yang dibackup, yaitu :
      1. Untuk floppy disk. Kopikan isi floppy disk secara keseluruhan. Cara iini dilakukan karena kapasitas masih kecil sehingga pengkopian dapat dilakukan secara cepat, aman, dan menyeluruh.
      2. Untuk small harddisk. Dump isi harddisk.
      3. Untuk big harddisk. Backup bersilangan, yaitu :
      • Partisi pertama disk A adalah data sedang partisi kedua adalah backup untuk data disk B.
      • Partisi pertama disk B adalah data sedang partisi kedua adalah backup untuk data disk A. Agar tidak terjadi pengkopian berulang file-file yang tidak dimodifikasi pada disk berukuran besar maka dilakukan incremented dump. Incremented dump adalah hanya dump file-file yang berubah sejak terakhir kali di dump. Terdapat daftar file yang harus dibackup di disk.
      Kelemahan :
      • Sistem perlu shutdown selama operasi backup.
      • Backup lengkap memakan waktu lama.
      • Ketika terjadi kegagalan sistem, pemulihan dari backup terakhir biasanya memakai banyak waktu. Ketika pemulihan selesai, data di sistem adalah data backup terakhir. Seluruh taransaksi yang dilakukan sejak backup terakhir sampai terjadi kegagalan sistem hilang musnah. Semua teknik berbasis backup mempunyai keterbatasan tidak dapat memulihkan data/informasi diantara backup terakhir dan kejadian kegagalan sistem. Pendekatan untuk memperkecil data/informasi yang hilang adalah dengan transaction log.

      • Transaction log.
      Setiap transaksi segera dicatat (log), menghasilkan transaction log. Setiap transaksi dibackup. Teknik ini lebih mudah dilakukan di sistem interaktif karena aktifitas manusia relatif lebih lambat dibanding pencatatan transaksi sehingga tidak mempengaruhi waktu tanggap. Bila terjadi kegagalan maka pemulihan memanfaatkan backup terakhir dan transaction log. Pemulihan dilakukan dengan cara sistem menjalankan setiap transaksi di transaction log terhadap backup terakhir, seterusnya sampai transaksi terakhir yang tercatat. Kehilangan data dikurangi, yaitu hanya satu transaksi terakhir yang tidak tercatat yang hilang musnah.

      Konsistensi sistem manajemen file. Masalah penting lain adalah konsistensi atau integritas. Terdapat beberapa teknik untuk mengatasi masalah konsistensi sistem manajemen file, antara lain :

      1. Atomic update. Update rekord, blok dan file terjadi lengkap atau tidak sama sekali (meninggalkan sistem pada keadaan semula).

      2. Stable storage. Menulis di drive 1, dilakukan verifikasi :
      • Jika baik maka ditulis ke drive 2 dan diversifikasi. Verifikasi untuk menangani bad sector.
      • Jika baik maka diulangi penulisannya. Cara ini tidak pernah menjadikan sistem dalam keadaan ambigu.
      3. Multiversion files. Dibuat file baru pada saat pengaksesan.


      Kendali kongkurensi
      Teknik untuk menangani keadaan simultan secara serial disebut serializability. Teknik untuk mendapatkan properti ini disebut kendali kongkurensi, antara lain :
      • Penguncian (locking)
      Adalah teknik kendali kongkurensi yang biada dipakai. Ketika file dikunci, semua usaha menggunakan atau mengunci fle oleh klien-klien lain akan ditolak. Masalahnya yaitu jika klien mengunci file, kemudian crash. Solusi menerapkan timer begitu memulai lock. Bila proses telah melewati suatu batas waktu maka klien dianggap telah crash dan dilepaskan penguncian yang dilakukannya. Cara ini menimbulkan masalah baru, yaitu jika ternyata sebenarnya klien masih berjalan baik, hanya lamban maka karena pengunciannya dilepaskan menyebabkan inkonsistensi dapat terjadi bila klien lain memakai file itu.
      • Transaksi (transaction)
      Pemakai diberi wewenang mendefinisikan transaksi yaitu seluruh aksi di transaksi harus berjalan sukses seluruhnya atau bila terdapat aksi yang gagal maka dianggap tidak terdapat aksi sama sekali. Transaksi yang gagal akan meninggalkan sistem file tanpa perubahan, tidak dalam keadaan ditengah- tengah yang tidak tentu.
      • Replikasi file (file replication).
      Sistem tidak hanya menyimpan satu kopian tapi menyimpan N kopian. Jika salah satu kopian rusak, data tidak hilang. Ketika satu kopian dimodifikasi, beragam cara untuk menangani replikasi agar sistem file tetap konsisten. Terdapat dua strategi, yaitu :
      1. Menempatkan duplikasi-duplikasi pada banyak direktori dan mengirim blok- blok yang telah diubah ke tiap duplikasi. Duplikasi-duplikasi akan up-to- minute.
      2. Tinggalkan duplikasi-duplikasi yang telah kedaluwarsa, buat kopian-kopian baru file yang dimodifikasi dan masukan kopian-kopian itu ke direktori.


      • Kinerja sistem file.
      Sasaran utama peningkatan kinerja sistem manajemen file adalah mereduksi jumlah akses ke disk. Cara-cara yang dapat digunakan, adalah :
      • Buffer cache. Mengakses data dari/ke disk dibanding mengakses dari/ke memori utama (RAM) lebih lamban 100.000 kali. Karena itu harus diusahakan mereduksi jumlah pengaksesan ke disk. Teknik untuk mereduksi adlah block chace atau buffer cache atau chace. Chace adalah kumpulan blok yang secara logik dipunyai disk tetapi tersimpan di memori utama. Cara kerja chace adalah sebagai berikut:
      1. Selalu memeriksa semua permintaan baca untuk menentukan apakah blok yang diperlukan telah berada di chace.
      2. Jika blok telah berada di chace, maka permintaan baca dapat dipenuhi dari cache tanpa pengaksesan disk.
      3. Jika blok data tidak berada di chace, maka dilakukan pembacaan dari disk sebanyak satu blok dan kopikan lebih dulu ke chace. Setelah itu kopikan ke proses yang meminta. Permintaan berikutnya untuk blok yang sama dapat dipenuhi dari chace tanpa perlu pengaksesan disk.
      4. Jika chace telah penuh, suatu blok di chace dipindahkan dan jika blok tersebut telah dimodifikasi maka harus dituliskan ke disk.
      • Penempatan data. Penempatan data diusahakan sehingga memperkecil jumlah seek times dan rotasi. Interleave digunakan untuk memperkecil rotasi. Pada sistem dengan i- node terdapat bottleneck disebabkan dua pengaksesan, yaitu :
      1. Pengaksesan i-node.
      2. Pengaksesan blok-blok data. 

      Sistem Komputer - Implementasi, mari dilanjut dengan mengklik sistem komputer yuk.

      Diposting oleh di
      Label: , ,