Operating Systems Concept (Konsep Sistem Operasi) Minggu 13 Dr. Ananda Kusuma e-mail: ananda_kusuma@yahoo.com Universitas Multimedia Nusantara Serpong, Tangerang

Agenda Topik Minggu 13: Storage Media (Media Penyimpanan) Magnetic Disk Presentasi kelompok 2: jam 15.50-16.30

Storage Media (Media Penyimpanan)

I/O Layers (1) Hardware: disk untuk media penyimpanan (block device dengan block size bervariasi dari 512 bytes-32KB) Komponen hardware: - Mekanikal, baik bersifat magnetic atau optical - Elektronika device controller /adapter, secara fisik dapat berupa satu chip, yang bertugas untuk konversi bit streams serial menjadi blok-blok btytes, dan melakukan error correction Save registers not already been saved by interrupt hardware. Set up a context for the interrupt service procedure. Set up a stack for the interrupt service procedure. Acknowledge the interrupt controller. If there is no centralized interrupt controller, reenable interrupts. Copy the registers from where they were saved to the process table Run the interrupt service procedure. Choose which process to run next. Set up the MMU context for the process to run next. Load the new process’ registers, including its PSW. Start running the new process. In reality all communication between drivers and device controllers goes over the bus.

I/O Layers (2) Device driver Code yang spesifik dibuat oleh manufacturer hardware I/O untuk berkomunikasi dengan controller pada hardware Loadable code ke OS kernel Device independent I/O software merupakan bagian dari kernel OS yang melakukan Uniform interfacing (antarmuka yang seragam) ke device drivers Buffering Error reporting Allocating dan releasing perangkat Penyediaan block size yang independen dengan perangkat

I/O device data rate

Gambaran dari Magnetic Disk Standard Koneksi external IDE/ATA/SATA SCSI USB IDE: Integrated Disk Electronics EIDE SCSI: Small Computer System Interface USB : Universal Serial Bus ATA: Advanced Technology Attachment Bus: IDE, SATA, SCSI External Connection IDE/ATA SCSI USB Cache – independent of OS Controller Details of read/write Cache management Failure managemen Ref: WPI Lecture notes

Harddisk Geometri Platters Tracks Cylinders Operation Platters Lempengan material magnetic 2 sisi Kecepatan putar 3000-15000 RPM Tracks Lingkaran concentric Dibagi atas beberapa sectors Cylinders Track yang sama pada tiap plater Operasi Seek: gerakkan arm ke track Read/write: tunggu sampai sector berada di bawah read/write head, kemudian transfer data Controller konversikan physical address [cylinder, track, sector] menjadi logical disk address berupa array of sectors/blocks Platters Two-sided magnetic material 1-16 per drive, 3,000 – 15,000 RPM Tracks Concentric rings bits laid out serially Divided into sectors (addressable) Cylinders Same track on each platter Arms move together Operation Seek: move arm to track Read/Write: wait till sector arrives under head Transfer data

Pergerakan Head (Read/Write) Disk Arm (Lengan Disk) Ref: WPI Lecture notes

Harddisk Geometri Platters Tracks Two-sided magnetic material 1-16 per drive, 3,000 – 15,000 RPM Tracks Concentric rings bits laid out serially Divided into sectors (addressable) Cylinders Same track on each platter Arms move together Operation Seek: move arm to track Read/Write: wait till sector arrives under head Transfer data (a) Physical geometry of a disk with two zones. (b) A possible virtual geometry for this disk.  logical sector/block

Disk Format (1) Sebelum digunakan, disk harus di-format Low-level format Susun track pada tiap platter dan bagi atas beberapa sectors. Letakkan celah sempit antar sector, dan juga siapkan spare sectors (sector cadangan). Gambaran suatu sector adalah sbb.: Preamble: bit pattern untuk deteksi awal dari suatu sector. Juga berisi informasi cylinder dan nomor sector Data: ukuran ditentukan saat di-format ECC: error correction code untuk memastikan tidak ada kesalahan. Algoritma yang digunakan tergantung pembuat hardisk

Disk Format (2) Lakukan partisi pada harddisk Buat partition table Seolah-olah ada beberapa disk yang tersedia yang dapat digunakan oleh File System yang berbeda High-level format pada tiap partisi Buat boot block Susun administrasi free blocks Tentukan file system dan root directory

Disk Arm Scheduling Waktu yang diperlukan untuk read/write disk block: Seek time: waktu untuk menggerakkan disk arm ke target cylinder Rotational Delay: waktu berputarnya platter sampai target sector berada di bawah read/write head Data transfer time Delay didominasi oleh seek time Disk scheduling algorithm adalah algoritma untuk meminimalkan disk seek time dan mengusahakan fairness (keadilan) atas prioritas permintaan read/write disk block Disk drives mengelola tabel permintaan read/write dengan nomor cylinder sebagai index

Shortest Seek First (SSF) Disk Scheduling Algorithm Contoh: posisi awal = 11. Urutan permintaan: 1, 36, 16, 34, 9, 12 Kalau gunakan First Come First Served (FCFS), total pergerakan arm = 10+35+20+18+25+3 = 111 cylinders Kalau gunakan Shortest Seek First (SSF), total pergerakan arm = 1+3+7+15+33+2 = 61 cylinders  jauh lebih cepat dibandingkan FCFS Kekurangan: saat disk loading tinggi, ada kecenderungan disk armm untuk selalu berada di tengah sehingga tidak adil untuk permintaan block yang ada di pinggir

Elevator Algorithm Contoh: posisi awal = 11. Urutan permintaan: 1, 36, 16, 34, 9, 12 Elevator algorithm: Mengatasi konflik target minimum seek time dan fairness Disk arm melanjutkan pergerakan sesuai arah (up atau down) sampai tidak ada lagi permintaan di arah tersebut, baru berbalik arah Total pergerakan arm = 1+4+18+2+27+8 = 60 cylinders

RAID RAID: Redundant Array of Independent Disks Penggunaan beberapa disks secara paralel di mana data terdistribusi dengan tujuan meningkatkan Performance (kinerja)  dampak paralelisme Reliability (kehandalan)  dampak redundansi Penting untuk server atau data centre Beberapa disk ini dikendalikan oleh RAID controller yang bertugas mendistribusikan data. Hal ini transparan dari sini pengguna Striping: pendistribusian data ke multiple drives Distribute a file system intelligently across multiple disks to Maintain high reliability and availability Enable fast recovery from failure Increase performance

RAID level 0, Level 1, Level 2 Tiap strip terdiri atas sejumlah sectors Distribusi dilakukan per bit, maka semua drives harus berputar secara sinkron

RAID Level 4, Level 5 Potensi overload pada parity drive RAID level 6: konsep sama dengan RAID level 5, tapi menggunakan 2 parities untuk tiap strip Parity bits didistribusikan secara merata untuk mengurangi overload

Akhir Kuliah Minggu 13 Terima kasih atas perhatiannya!