Manajemen Disk

Merupakan salah satu piranti I/O Berfungsi sebagai media penyimpan utama Saat ini, disk yang umum adalah disk cakram magnetis (harddisk)

Struktur Disk Secara fisik, disk cakram magnetis terdiri atas cakram yang tersusun secara vertikal. Kedua sisi atas bawah pada masing-masing cakram dapat ditulis data kecuali pada permukaan cakram paling atas dan paling bawah. Memiliki struktur 3 dimensi: Silinder Track Sector

Struktur Disk Setiap sisi cakram terdiri atas alur melingkar atau track. makin ke dalam sisi cakram , alurnya makin kecil Setiap track terbagi lebih lanjut atas sector. Setiap sector terdiri atas sejumlah byte yang sama besarnya Pada setiap sisi cakram terdapat head pembaca. head-head pembaca ini bergerak secara radial secara bersamaan Cakram-cakram berputar pada sumbu pusatnya

Pengalamatan Disk Disk dialamati secara logika sebagai array satu dimensi. Unit terkecilnya adalah blok, baik untuk operasi read atau write. Ukuran blok dilakukan atau disusun pada saat pengformatan disk.

Pengalamatan Disk Urutan penomoran alamat logika disk mengikuti aturan : Alamat paling awal, yaitu sektor 0 adalah sektor pertama dari track pertama pada silinder paling luar. Proses pemetaan dilakukan secara berurut dari Sektor 0, lalu ke seluruh track dari silinder tersebut, lalu ke seluruh silinder mulai dari silinder terluar sampai silinder terdalam. Urutan yang mendahulukan silinder yang sama sebelum pindah ke track berikutnya bertujuan mengurangi perpindahan head pembacaan pada setiap sisi cakram

Penanganan Disk Request Operasi disk merupakan operasi khusus yang hanya dapat dilakukan oleh rutin SO Mekanisme penanganan disk request adalah sebagai berikut: Suatu proses yang membutuhkan transfer data dari dan ke disk, maka proses akan memanggil system call SO System call akan memicu SO memblok proses bersangkutan karena operasi I/O disk akan memakan waktu. Disk request akan ditangani oleh device driver yang sesuai dengan piranti I/O yang hendak diakses. Device driver akan memeriksa status disk. Jika sedang sibuk, maka akan dimasukkan pada antrian disk bersangkutan

Penanganan Disk Request Jika disk tidak sedang digunakan, maka disk request tersebut akan dilayani dan alamat disk dikirimkan ke disk controller. Operasi write data akan disalinkan oleh DMA controller atau prosessor dari memori utama ke buffer disk controller untuk selanjutnya disalin ke piringan disk operasi read data yang akan dibaca, akan disalin ke buffer disk controller lebih dulu, baru disalin ke memori utama.

Waktu Penanganan Disk Request Disk request oleh suatu proses akan menimbulkan waktu tunda. proses akan berstatus blocked sampai data yang diminta telah dipindah ke memori utama. Waktu yang dibutuhkan untuk memproses disk request terdiri atas: Overhead time  total waktu yang dihabiskan SO untuk menangani disk request. Queuing time  waktu yang dihabiskan di antrian disk.

Waktu Penanganan Disk Request Latency (Random Access Time)  waktu yang dibutuhkan untuk menempatkan head ke lokasi yang hendak diakses. Latency terdiri atas 2 komponen: Seek time : waktu yang dibutuhkan untuk memindahkan head ke silinder yang berisi sektor yang dituju. Rotational latency : waktu tambahan yang dibutuhkan untuk menunggu putaran disk sehingga head beradatepat dibawah sektor yang hendak diakses. Transfer time  waktu untuk mentransfer data dari atau ke lokasi disk.

Penjadwalan Disk Request Terjadi pada sistem multitasking. Berbeda dengan penjadwalan prosessor, penjadwalan disk request ditujukan untuk meminimalkan total latency (access time) dan seek time pada operasi transfer data. Contoh algoritma penjadwalan disk antara lain: FCFS (First Come First Serve) berdasarkan urutan masuknya di antrian. Umumnya menghasilkan total access time yang buruk dan terlalu tinggi

Contoh antrian FCFS: (posisi awal head =50) 10, 45, 37, 56, 60, 25, 78, 48, 88, 70, 5, 20

Penjadwalan Disk Request SSTF (Shortest Seek Time First) disk request yang memiliki seek distance yang paling dekat dengan posisi head terkini, akan dilayani lebih dahulu algoritma ini meminimalkan pergerakan head. Elevator / SCAN mengasumsikan head bergerak satu arah. Jika head sudah mencapai bagian terluar atau terdalam dari cakram, maka arah gerak head dibalik.

Contoh antrian SSTF: (posisi awal head =50) 10, 45, 37, 56, 60, 25, 78, 48, 88, 70, 5, 20

Contoh antrian SCAN: (posisi awal head =50)

Penjadwalan Disk Request One-way elevator /C-SCAN mirip dengan elevator/SCAN. Bedanya head tidak melakukan pembalikan arah. Misal: pada saat head bergerak dari arah luar kedalam, jika head sudah berada didalam, maka arah pergerakan head akan dikembalikan ke luar lagi, baru gerak head dilanjutkan lagi. Selama pengembalian posisi, tidak ada operasi baca/tulis. LOOK mirip dengan C-SCAN. Bedanya head tidak perlu melakukan perjalanan penuh dari bagian terluar sampai terdalam bila sudah tidak ada disk request lagi. pergerakan head bisa langsung dilakukan sebelum sampai track terdalam.

Contoh antrian C- SCAN: (posisi awal head =50) Contoh antrian C- SCAN: (posisi awal head =50) 10, 45, 37A, 56, 60, 25, 78, 48, 88, 70, 5, 20

Contoh antrian LOOK: (posisi awal head =50) Contoh antrian LOOK: (posisi awal head =50) 10, 45, 37A, 56, 60, 25, 78, 48, 88, 70, 5, 20

Organisasi Disk Pemformatan fisik (Low-level Formatting) membagi disk kedalam sektor-sektor, sehingga disk controller dapat membaca/menulis operasi ini umumnya dilakukan dari pabrik pembuat disk Pemartisian membagi disk menjadi satu atau lebih partisi dimana dapat dipandang secara logika sebagai disk yang terpisah. suatu partisi belum dapat ditulis sebelum di format secara logika.

Organisasi Disk Pengformatan secara logika membangun struktur pengelolaan berkas sebelum data atau berkas dapat disimpan ke suatu partisi disk. menentukan unit alokasi berkas atau blok terkecil untuk alokasi berkas. Pada SO Windows cluster Alokasi blok Booting membangun struktur untuk malakukan operasi booting yang biasanya terletak diawal disk  bootstrap yaitu program kecil untuk inisialisasi booting SO. biasa tersimpan di ROM BIOS pada motherboard.

Organisasi Disk Manajemen Bad Sector. mengelola, mencatat dan mengalihkan bad block, yaitu satu atau lebih sektor yang rusak pada disk ke tempat lain agar tidak ditulisi data.

Pengelolaan Ruang Kosong Pada media penyimpanan perlu dicatat sehingga memudahkan alokasi berkas yang akan disimpan. Informasi ruang kosong akan diperbarui bila ada alokasi bekas baru atau penghapusan berkas. Teknik-teknik untuk pencatatan ruang kosong: Bit-vector Link-list Grouping Counting

Teknik Bit-Vektor Menggunakan satu bit untuk menyatakan kosong tidaknya setiap alamat blok media penyimpan. Jumlah bit = jumlah blok logika media penyimpan Pencarian ruang kosong secara cepat Kelemahan butuh ruang tambahan untuk pencatatan bit- vector

Teknik Link-List Menggunakan blok-blok kosong di media penyimpan untuk menyimpan pointer atau alamat blok kosong berikutnya. Blok kosong terakhir akan mencatat pointer yang tidak valid sebagai penanda akhir blok yang kosong Menghemat penggunaan ruang khusus Kelemahan jika terjadi kerusakan pada salah satu blok kosong, maka pengelolaan ruang kosong menjadi terganggu.

Teknik Grouping Mengumpulkan informasi alamat blok kosong ke blok kosong pertama Alamat blok kosong pertama perlu dicatat secara khusus pada struktur SO Teknik ini mengatasi kelemahan dari teknik link-list

Teknik Counting Memperhitungkan rangkaian blok-blok kosong yang kontinyu sebagai suatu segmen. Setiap segmen dicatat alamat blok kosong pertamanya dan jumlah blok kosong yang mengikutinya. Informasi segmen dicatat pada tabel khusus.

Pengelolaan Alokasi Berkas Informasi ruang kosong juga perlu diperbarui setelah terjadi alokasi berkas. Ada berbagai cara alokasi berkas: Alokasi berurut Alokasi berantai Alokasi berindeks

Alokasi Berurut Semua bagian dari berkas harus diletakkan secara berurut dan tidak boleh tersebar pada media penyimpan Mencari segmen ruang kosong yang cukup besar untuk menampung seluruh isi berkas. Informasi alokasi dicatat pada direktori: Alamat blok awal berkas Jumlah blok yang dialokasikan ke berkas Kelemahan tidak fleksibel,krn harus mencari ruang kosong untuk menampung seluruh berkas.

Alokasi Berantai Berkas dapat dialokasi ke blok-blok kosong secara tersebar di media penyimpan Untuk menunjukkan lokasi blok berikutnya, di awal atau akhir setiap blok disimpan alamat blok alokasi berikutnya. Yang disimpan di direktori nomor blok pertama yang ditempati berkas dan nomor blok terakhir. Kelemahan: Butuh ruang khusus untuk pointer Bila ada kesalahan satu blok, akses ke blok lain bisa berantakan.

Alokasi Berindeks Pemakaian blok khusus untuk mencatat blok-blok yang ditempati berkas yang disebut blok indeks.

Proteksi Berkas Proteksi berkas dengan password Untuk data-data yang bersifat rahasia, perlu adanya pembatasan akses. Beberapa mekanisme proteksi yang sering dipakai adalah : Proteksi berkas dengan password Proteksi berkas dengan daftar kontrol akses (Access Control List)

Proteksi Berkas dengan Password Memberikan password untuk setiap berkas yang disimpan Cukup bagus untuk berkas yang bersifat pribadi dan jumlah berkas yang tidak banyak. Jika jumlah berkas yang butuh proteksi sangat banyak  tidak akan efisien

Proteksi Berkas dengan ACL Dengan membuatkan suatu daftar kontrol akses atau ACL dan disimpan pada rekaman di direktori ACL umumnya berisi daftar pengguna yang boleh mengakses berkas tersebut beserta hak aksesnya Tidak akan efisien juga jika seluruh user dimasukkan ke ACL. Umumnya pengakses berkas dikelompkkan dalam 3 kategori: Owner: yang membuat berkas tersebut Group: pengguna yang berada dalam kelompok pengguna yang sama dengan pembuat berkas tersebut Everyone: setiap pengguna yang tidak termasuk dalam 2 kategori diatas.

Rudi: Pembuat Berkas 111

Backup dan Recovery Pemerikasaan konsistensi data SO akan memeriksa apakah terjadi kerusakan pada berkas sebelum program dijalankan Umunya SO akan mencegah eksekusi berkas jika isinya sudah berubah secaratidak wajar. Salah satu fungsi manajemen berkas adalah melakukan backup secara otomatis terhadap berkas-berkas dan saat terjadi kerusakan, SO dapat melakukan pemulihan berkas salinannya.