Manajemen berkas merupakan salah satu komponen fungsionalitas fundamental dalam sistem operasi modern. Peran utamanya adalah untuk mengatur dan mengelola kode instruksi program, data masukan, dan data keluaran yang menjadi inti dari setiap operasi komputer. Dalam pengoperasian komputer, seringkali informasi yang telah dibuat atau diolah perlu dipertahankan keberadaannya meskipun komputer telah dimatikan. Kebutuhan ini muncul karena pengguna ingin dapat menjalankan kembali program yang sama di kemudian hari atau melanjutkan pekerjaan pada dokumen yang telah dibuat sebelumnya.
Untuk memenuhi persyaratan persistensi informasi ini, data harus disimpan pada media penyimpanan yang bersifat permanen dan non-volatile, yang dikenal sebagai penyimpanan sekunder. Ini berbeda dengan penyimpanan primer atau utama, seperti RAM, yang bersifat volatile dan sementara. Mengingat volume data dan informasi yang sangat besar yang disimpan di media sekunder, pengelolaan yang rapi dan efisien menjadi sangat penting. Pengelolaan ini memastikan bahwa data dapat diakses kembali dengan mudah dan cepat kapan pun dibutuhkan.
A. OVERVIEW BERKAS
1. Definisi Berkas
Untuk memudahkan penyimpanan dan pembacaan kembali terhadap data, kumpulan informasi yang saling berkaitan dikelola sebagai satu ke-satuan yang disebut dengan berkas dan disimpan di penyimpan sekunder sebagai suatu entitas yang berdiri sendiri.
2. Jenis Berkas dan Penamaan Berkas
Berkas menunjukkan karakteristik yang beragam, yang terutama dibedakan oleh jenis data spesifik yang dikandungnya dan aplikasi tertentu yang mampu mengaksesnya. Untuk membedakan satu jenis berkas dari jenis lainnya, sebuah ekstensi unik (atau akhiran) ditambahkan pada nama berkas, biasanya dipisahkan oleh tanda titik. Misalnya, dalam "testing.doc", "testing" adalah nama berkas, dan "doc" adalah ekstensinya yang mengidentifikasi jenis berkas. Sistem operasi, seperti Windows, memanfaatkan ekstensi ini untuk secara otomatis mengidentifikasi dan mengaitkan aplikasi yang sesuai yang diperlukan untuk membuka berkas tertentu, sehingga menyederhanakan pengalaman pengguna.
3. Jenis Data dan Struktur Berkas
Data yang terkandung dalam sebuah berkas dapat bermanifestasi dalam berbagai bentuk, termasuk data numerik, string karakter, kode instruksi program, atau data biner lainnya seperti pointer memori atau alamat. Susunan internal data dalam berkas dapat mengadopsi beberapa struktur yang berbeda :
- Tidak terstruktur: Beberapa berkas mungkin tidak memiliki struktur yang teratur atau dapat dikenali. Contohnya adalah berkas yang berisi urutan karakter dan angka acak, seringkali dihasilkan sebagai keluaran mentah dari sebuah program.
- Struktur rekaman sederhana: Berkas dapat terdiri dari serangkaian rekaman sederhana, di mana setiap rekaman dapat berukuran seragam atau bervariasi. Contohnya termasuk berkas yang menyimpan data mahasiswa atau berkas teks, yang dapat dilihat sebagai kumpulan rekaman karakter yang diakhiri dengan karakter kontrol untuk pindah baris.
- Struktur data kompleks: Struktur canggih ini merupakan karakteristik dokumen yang dihasilkan oleh aplikasi canggih seperti Microsoft Word. Dokumen semacam itu mengandung berbagai elemen data, termasuk gambar dan teks yang diformat. Elemen-elemen ini disimpan sesuai dengan aturan tertentu yang rumit, memungkinkan aplikasi asalnya untuk secara andal membuka kembali dan menafsirkannya, meskipun struktur internalnya jauh lebih kompleks daripada rekaman sederhana.
4. Metode Akses Berkas
Metode akses berkas secara tepat mendefinisikan cara konten berkas diakses, dibaca, atau ditulis. Secara umum, metode akses berkas dikategorikan menjadi tiga jenis utama :
Metode Akses Sekuensial (Sequential Access Method):
Dalam metode ini, operasi pembacaan tidak dapat dimulai pada posisi sembarang di dalam berkas. Untuk mengakses data yang terletak pada titik tertentu, proses pembacaan harus dimulai dari awal berkas dan berlanjut secara linier hingga posisi yang diinginkan tercapai.
Metode Akses Langsung (Direct Access Method / Random Access):
Berbeda dengan akses sekuensial, metode akses langsung memungkinkan operasi pembacaan dilakukan langsung pada posisi sembarang di dalam berkas, tanpa perlu memulai dari awal.
Metode Akses Berindeks (Indexed Access Method):
Metode ini menggunakan berkas tambahan khusus, yang dikenal sebagai berkas indeks, untuk memfasilitasi akses ke berkas data utama. Berkas indeks biasanya berisi rekaman yang terdiri dari kunci pencarian (atribut dari berkas utama, misalnya, nama seseorang) dan pointer atau indeks yang secara langsung mereferensikan posisi rekaman yang sesuai di dalam berkas utama.
B. MEDIA PENYIMPAN BERKAS
Setiap jenis media penyimpanan yang berbeda memiliki struktur penyimpanan internal dan skema pengalamatan yang unik, yang dioptimalkan untuk karakteristik fisiknya. Dari perspektif sistem operasi, akses ke media penyimpanan sekunder diabstraksikan melalui penggunaan alamat linier, sebuah konsep yang analog dengan cara memori utama dialamatkan. Perbedaan utama dari memori utama adalah bahwa sementara alamat memori utama biasanya menampung satu byte atau satu word, satu alamat pada penyimpanan sekunder biasanya merujuk pada unit data berukuran satu "blok".
1. Pengorganisasian Berkas
Struktur organisasi berkas bagi pengguna
Untuk memastikan organisasi yang lebih baik dan memfasilitasi akses yang lebih mudah dan cepat bagi pengguna, berkas-berkas yang banyak ini distrukturkan secara hierarkis menggunakan direktori. Sebuah direktori adalah wadah fleksibel yang secara logis dapat menampung subdirektori lain dan berkas individual.
Struktur Organisasi Berkas di Media Penyimpan
Organisasi hierarkis, seperti yang dijelaskan sebelumnya, berfungsi terutama sebagai lapisan abstraksi yang dirancang untuk kenyamanan dan pemahaman pengguna. Pentingnya adalah bahwa direktori itu sendiri disimpan di media penyimpanan dengan cara yang analog dengan berkas data biasa. Namun, mereka memiliki struktur internal yang sangat khusus dan hanya dapat diakses serta dimanipulasi melalui rutin sistem operasi tertentu, memastikan integritas sistem berkas.
Tinjauan Direktori
Direktori secara formal didefinisikan sebagai kumpulan node atau rekaman, yang masing-masing merangkum informasi penting yang berkaitan dengan berkas tertentu. Direktori itu sendiri disimpan di media penyimpanan, sama seperti berkas lainnya.
Implementasi direktori
Direktori dapat diimplementasikan menggunakan struktur data dasar yang berbeda, masing-masing dengan karakteristik kinerjanya sendiri.
C. MANAJEMEN BERKAS: OPERASI PADA BERKAS DAN DIREKTORI
1. Operasi Pada Berkas
Operasi-operasi terhadap berkas dan direktori dapat dilakukan oleh program aplikasi ataupun oleh pengguna lewat suatu aplikasi shell. Aplikasi shell merupakan aplikasi interaktif yang memberikan antarmuka bagi pengguna untuk mengakses layanan yang diberikan oleh sistem operasi. Contoh aplikasi shell adalah explorer dan cmd pada sistem operasi WindowsXP ataupun bash, tsh pada sistem operasi Linux. Operasi terhadap berkas antara lain:
- Membuat dan menghapus berkas
- Membuka suatu berkas
- Membaca dan menulis berkas
- Melompat ke suatu posisi
- Mengubah nama berkas
- Mereset berkas
- Menutup berkas
2. Operasi Pada Direktori
Sejumlah operasi yang secara khusus dapat dilakukan terhadap direktori, antara lain:
- Membuat dan menghapus direktori
- Mencari berkas
- Melihat isi direktori
- Mengubah nama direktori
D. MANAJEMEN BERKAS: PENGELOLAAN RUANG KOSONG
Manajemen ini memfasilitasi alokasi berkas baru yang mulus dan perluasan dinamis berkas yang sudah ada. Informasi yang berkaitan dengan ruang kosong yang tersedia biasanya disimpan langsung di media penyimpanan itu sendiri. Metadata ini diperbarui secara dinamis setiap kali berkas baru dialokasikan atau berkas yang sudah ada dihapus. Bab ini menguraikan empat teknik utama yang digunakan untuk mencatat dan mengelola ruang kosong pada media penyimpanan :
1. Teknik Bit-vector
Teknik ini menggunakan bit-vector, di mana setiap bit individu sesuai dengan alamat blok tertentu pada media penyimpanan. Bit-vector ini disimpan di area khusus pada media penyimpanan. Ia sering diakses setiap kali berkas baru perlu dialokasikan, ukuran berkas yang sudah ada perlu ditingkatkan, atau berkas dihapus.
2. Teknik Link-list
Dalam teknik link-list, blok-blok kosong itu sendiri pada media penyimpanan digunakan untuk menyimpan pointer (atau alamat) yang mengarahkan sistem ke blok kosong berikutnya yang tersedia.
3. Teknik Grouping
Teknik grouping mengatasi beberapa batasan metode link-list dengan mengonsolidasikan informasi tentang beberapa alamat blok kosong ke dalam satu "blok kosong pertama" yang ditunjuk.
4. Teknik Counting
Teknik counting mengoptimalkan manajemen ruang kosong dengan mengidentifikasi dan memperlakukan urutan blok-blok kosong yang berkesinambungan sebagai "segmen" yang koheren.
E. MANAJEMEN BERKAS: PENGELOLAAN ALOKASI BERKAS
Fungsi penting lain dari manajemen berkas adalah alokasi strategis berkas ke ruang kosong yang tersedia pada media penyimpanan. Secara bersamaan, ini melibatkan pencatatan atribut berkas secara cermat dalam node yang sesuai di direktorinya. Bab ini merinci berbagai metode yang digunakan untuk alokasi berkas :
1. Alokasi Berurut
Dalam metode alokasi ini, semua segmen atau bagian dari berkas tertentu harus ditempatkan secara berurutan dan berkesinambungan dalam satu blok ruang yang tersedia yang tidak terputus pada media penyimpanan.
2. Alokasi Berantai
Berbeda dengan alokasi berurut, metode alokasi berantai memungkinkan blok data berkas didistribusikan dan dialokasikan ke blok kosong yang tidak berkesinambungan dan tersebar di seluruh media penyimpanan.
3. Alokasi Berindeks
Ciri khas alokasi berindeks adalah penggunaan blok khusus untuk mencatat blok-blok yang ditempati berkas. Blok khusus ini disebut blok indeks, dan nomor bloknya dicatat pada rekaman di direktori.
F. MANAJEMEN BERKAS: PROTEKSI DAN BAGI PAKAI BERKAS
Dalam sistem operasi multi-pengguna, berkas-berkas yang disimpan dapat digunakan bersama. Namun, seringkali ada berkas-berkas yang berisi data rahasia atau pribadi sehingga diperlukan pembatasan akses terhadap berkas yang bersangkutan. Manajemen berkas menyediakan mekanisme proteksi terhadap akses berkas. Beberapa mekanisme proteksi yang sering digunakan adalah proteksi berkas dengan password dan proteksi berkas dengan daftar kontrol akses (Access Control List / ACL).
1. Proteksi Berkas dengan Password
Proteksi dilakukan dengan memberikan password unik untuk setiap berkas yang disimpan. Jika terjadi upaya akses terhadap berkas, manajemen berkas akan meminta pengakses untuk memberikan password. Jika password yang diberikan sama dengan password berkas, akses akan diizinkan. Jika password yang diberikan tidak sesuai, akses terhadap berkas akan ditolak. Penggunaan proteksi ini cukup umum dan efektif untuk berkas yang bersifat sangat khusus dan pribadi, serta jika jumlah berkasnya tidak banyak.
2. Proteksi Berkas dengan Daftar Kontrol Akses (Access Control List / ACL)
Proteksi dilakukan dengan membuat daftar kontrol akses (ACL) untuk setiap berkas, yang kemudian disimpan sebagai rekaman di direktori. ACL umumnya berisi daftar pengguna yang diizinkan mengakses berkas tersebut, beserta hak akses yang mereka miliki (misalnya, hak baca, tulis, dan eksekusi). Setiap kali ada upaya akses terhadap berkas, manajemen berkas akan mencocokkan identitas pengakses dengan ACL untuk menentukan apakah akses diizinkan atau tidak.
G. MANAJEMEN BERKAS: BACKUP DAN RECOVERY
Data yang ada di media penyimpanan rentan terhadap kerusakan. Oleh karena itu, sistem operasi harus memiliki mekanisme untuk mendeteksi dan memulihkan berkas, seperti pemeriksaan konsistensi data serta pencadangan (backup) dan pemulihan data.
1. Pemeriksaan Konsistensi Data
Sistem operasi memiliki mekanisme untuk mendeteksi dan memulihkan berkas, salah satunya adalah pemeriksaan konsistensi data. Ini melibatkan pemeriksaan konsistensi atribut berkas yang tersimpan pada rekaman di direktori dengan kondisi berkas yang sesungguhnya.
2. Backup dan Pemulihan Berkas
Backup didefinisikan sebagai penyalinan berkas ke media penyimpanan lain sebagai cadangan. Cadangan ini digunakan untuk memulihkan berkas jika terjadi kerusakan pada berkas aslinya. Salah satu fungsi lain dari manajemen berkas adalah melakukan backup secara otomatis terhadap sejumlah berkas-berkas penting. Jika berkas-berkas tersebut mengalami kerusakan, sistem operasi dapat melakukan pemulihan berkas dari salinannya.
KESIMPULAN
Pemahaman tentang bagaimana sistem berkas mengabstraksikan penyimpanan fisik menjadi entitas logis seperti berkas dan direktori menunjukkan pentingnya desain yang berpusat pada pengguna dan efisiensi sistem. Pilihan dalam struktur berkas, metode akses, dan teknik manajemen ruang kosong secara langsung memengaruhi kinerja dan pemanfaatan sumber daya.
Selain itu, peran direktori sebagai struktur organisasi logis dan fisik menyoroti pentingnya metadata yang kuat dan kontrol akses yang ketat untuk menjaga integritas sistem. Mekanisme proteksi, seperti ACL, menunjukkan bagaimana sistem operasi menyeimbangkan kebutuhan akan kontrol akses yang granular dengan skalabilitas dalam lingkungan multi-pengguna. Terakhir, fungsi backup dan pemulihan, bersama dengan pemeriksaan konsistensi data, menggaris bawahi komitmen sistem operasi untuk menjaga ketahanan data dan memastikan ketersediaan informasi yang berkelanjutan.
Komentar
Posting Komentar