Sistem Penyimpanan Disk - · PDF fileSistem Penyimpanan zStruktur Disk zPenjadualan Disk zManajemen Disk zManajemen Swap-Space ... Contoh: backup data dari data disk, menampung data

13Sistem Penyimpanan Disk

2

Sistem PenyimpananStruktur DiskPenjadualan DiskManajemen DiskManajemen Swap-SpaceStruktur RAIDDisk AttachmentImplementasi Stable-StorageTertiary Storage DevicesIsu Sistem OperasiIsu Unjuk Kerja

3

Struktur DiskDisk drive dialamatkan pada array 1 dimensi dalambentuk blok logik, dimana blok logik merupakan unit transfer terkecil.

Array 1 dimensi dalam blok logik dipetakan kedalam sektor pada sekuensial disk.

Sector 0 adalah sector pertama pada track pertama daribagian luar silinder. Pemetaan diproses melalui track, kemudian bergerak daritrack terluar silinder ke track terdalam.

4

Penjadualan DiskSistem operasi bertanggung jawab dalam hal efisiensihardware – untuk disk drive berarti dalam hal kecepatanakses dan bandwith disk. Waktu akses secara umum terbagi ke dalam:

Seek time yaitu waktu disk untuk menggerakkan head ke silinderuntuk mencapai sektor yang diinginkan. Rotational latency waktu tunggu disk untuk berputar mengelilingisektor ke head disk.

Meminimalkan seek timeSeek time ≈ seek distanceDisk bandwidth adalah total jumlah byte yang ditransfer, dibagi dalam totoal waktu antara permintaan pertama untukdilayani hingga selesai transfer.

5

Penjadualan Disk (Cont.)

Terdapat beberapa algoritma untukpenjadualan permintaan layanan disk I/OIlustrasi : terdapat suatu request queue (0-199).

98, 183, 37, 122, 14, 124, 65, 67

Head pointer 53

6

FCFS (First Come First Served)Ilustrasi menunjukkan totoal pergerakan heada adalah 640 silinder.

7

SSTF (Shortest Seek Time First)

Permintaan berdasarkan waktu cari minimum dari posisi current head.Penjadualan SSTF adalah bentukpenjadualan ; karenanya SSTF dapatmenyebabkan starvasion pada beberapakeadaan.

8

SSTF (Cont.)Ilustrasi menunjukkan total pergerakan heada adalah 236 silinder.

9

SCAN

Arm disk dimulai dari salah satu ujung disk dan bergerak menuju ujung yang lain sambilmelayani permintaan setiap kali mengunjungimasing-masing silinder. Sering disebut juga algoritma elevator (Lift)

10

SCAN (Cont.)Ilustrasi menunjukkan total pergerakan head adalah 208 silinder.

11

C-SCANMemiliki waktu tunggu yang lebih seragamdibandingkan SCAN. C-SCAN akan menggerakkan head dari satu ujungdisk ke ujung lainnya sambil melayani permintaanyang terdapat selama pergerakan tersebut; tetapipada saat head tiba pada salah satu ujung, makahead tidak berbalik arah dan melayani permintaan-permintaan, melainkan akan kembali ke ujung disk asal pergerakannya.

12

C-SCAN (Cont.)

13

C-LOOK

Versi C-SCANArm disk bergerak paling jauh hanya padapermintaan terakhir pada masing-masin arahpergerakannya. Kemudian langsung berbalikarah tanpa harus menuju ujung disk.

14

C-LOOK (Cont.)

15

Pemilihan AgoritmaPenjadualan Disk

SSTF lebih umum dan memiliki prilaku yang lazim kita temuiSCAN dan C-SCAN memperlihatkan kemampuan yang lebih baikbagi sistem yang menempatkan beban pekerjaan yang beratkepada diskKinerja sistem sangat tergantung pada jumlah dan tipe permintaan .Pelayanan permintaan disk dapat dipengaruhi pula oleh metodealokasi file .Algoritma penjadualan disk harus ditulis dalam modul terpisah darisistem operasi, jadi dapat saling mengganti dengan algoritma lain jika diperlukan. .Baik SSTF mau pun LOOK keduanya merupakan pilihan yang paling masuk akal sebagai algoritma yang paling dasar .

16

Manajemen DiskLow-level formatting, or physical formatting — Membagi disk ke dalam sektor dimana disk controller dapat membaca danmenulis. Untuk menggunakan file yang disimpan pada disk, sistemoperasi membutuhkan record dari struktur data yang adapada disk.

Partisi disk ke dalam satu atau lebih kelompok silinder. Logical formatting atau buat suatu sistem.

Boot block Menginisialisasi SistemBbootstrap disimpan di ROM.Program Bootstrap loader.

Metode sector sparing digunakan untuk menangani blok yang rusak.

17

MS-DOS Disk Layout

18

Manajemen Swap-Space

Swap-space — Virtual menggunakan disk space sebagai perpanjangan (atau space tambahan) dari memori utama. Swap-space berusaha agar file sistem secaranormal dapat dipisahkan dalam partisi disk

19

Implementasi Stable-StorageSkema write-ahead log membutuhkan stable storage.

Untuk mengimplementasikan stable storage:replikasi informasi yang dibutuhkan ke banyak peralatanstorage (biasanya disk-disk) dengan failure modes yang independen. Update informasi dikontrol untuk meyakinkan apakah kitadapat melakukan recover stable data setelah kegagalanselama transfer data atau recovery.

20

Tertiary Storage Device

Ciri-ciri Tertiary Storage Device :Biaya produksi lebih murah .Menggunakan removable mediaData yang disimpan bersifat permanen.

Macam-macam Tertiary Storage Device :Removable diskWORM diskTape

21

Removable Disks

Floppy disk — fleksible disk yang tipis, dilapisi material yang bersifat magnet, danditutupi oleh plastik.

Umumnya mempunyai kapasitas antara 1-2 MB .Kemampuan akses hampir seperti hardisk .

22

Removable Disks (Cont.)Magneto-optic disk- Piringan optic yang keras dilapisi olehmaterial yang bersifat magnet, kemudian dilapisi pelindungdari plastik atau kaca yang berfungsi untuk menahan head yang hancur .

Pada suhu kamar, medan magnet terlalu kuat dan terlalu lemah untukmemagnetkan satu bit ke disk.Untuk menulis satu bit, disk head akan mengeluarkan sinar laser kepermukaan disk. Magneto-optic disk head berjarak lebih jauh dari permukaan disk daripada magnetic disk head. Walau pun demikian, drive tetap dapatmembaca bit, yaitu dengan bantuan sinar laser (disebut Kerr effect).

23

WORM Disks(Write Once, Read Many Times)

WORM - Aluminium film yang tipis dilapisi oleh piringanplastik atau kaca pada bagian atas dan bawahnyaUntuk menulis bit, drive tersebut menggunakan sinarlaser untuk membakar hole yang kecil pada aluminium. Hole ini tidak dapat diubah seperti sebelumnya. Data hanya dapat ditulis sekali .Data lebih tahan lama dan dapat dipercayaRead Only disk, seperti CD-ROM dan DVD yang berasal dari pabrik sudah berisi data .

24

TapeHarga tape drive lebih mahal daripada disk drive, harga tape cartridge lebih murah daripada disk cartridge apabila dilihatdari kapasitas yang samaUntuk penggunaan yang lebih ekonomis lebih baik digunakantape. Contoh: backup data dari data disk, menampung data yang besar. Pemasangan tape yang besar menggunakan robotic tape changers yang memindahkan beberapa tape antarabeberapa tape drive dan beberapa slot penyimpanan yang berada di dalam tape library. .

stacker – Library yang menyimpan beberapa tape silo – Library yang menyimpan ribuan tape

25

Isu Seputar Sistem OperasiTugas terpenting dari sistem operasi adalahmengatur physical devices dan menampilkanabstraksi mesin virtual dari aplikasi (Interface aplikasi).

Untuk hardisk, OS menyediakan dua abstaksi, yaitu: Raw device = array dari beberapa data blok.File sistem = sistem operasi mengantrikan danmenjadwalkan beberapa permintaan interleaved yang berasal dari beberapa aplikasi.

26

Interface AplikasiKebanyakan sistem operasi menangani removable media hampirsama dengan fixed disk, yaitu cartridge di format dan dibuat file sistem yang kosong pada disk.Tapes ditampilkan sebagai media raw storage dan aplikasi tidakmembuka file pada tape, tetapi tapes dibuka kesemuanya sebagairaw device. Biasanya tape drive disediakan untuk penggunaan khusus darisuatu aplikasi sampai aplikasi berakhir atau menutup tape drive. Sistem operasi tidak menyediakan file system sehingga aplikasiharus memutuskan bagaimana cara menggunakan array dari blok-blok. Setiap aplikasi mempunyai caranya masing-masing untuk mengaturtape sehingga tape yang telah penuh terisi data hanya dapatdigunakan oleh program yang membuatnya.

27

Contoh Operasi Dasar Tape DrivesOperasi dasar tape drive berbeda dengan operasi dasar disk drive Operasi locate berfungsi untuk menetapkan posisi tape head kesebuah logical blok. (mirip dengan operasi seek)Operasi read position berfungsi memberitahu posisi tape head dengan menunjukkan nomor logical blok.Operasi space berfungsi memindahkan posisi tape head. Misalnyaoperasi space -2 akan memindahkan posisi tape head sejauh duablok ke belakang.Tape drive "append-only" devices, maksudnya adalah apabila kitameng-update blok yang ada di tengah berarti kita akan menghapussemua data sebelumnya pada blok tersebut. Oleh karena itu, meng-update blok tidak diperbolehkan..Tanda EOT ditaruh setelah sebuah blok ditulis.

28

Penamaan FileMenamakan berkas pada removable media cukup sulitterutama pada saat menulis data pada removable cartridge pada suatu komputer, kemudian menggunakan cartridge inipada komputer yang lain.

Pada umumnya sistem operasi sekarang tidakmemperdulikan masalah penamaan space pada removable media. Hal ini tergantung kepada aplikasi dan user bagaimana cara mengakses dan menterjemahkan data.

Beberapa jenis removable media (contoh: CDs) distandarkancara menggunakannya untuksemua jenis komputer

29

Hierarchical Storage Management (HSM)

HSM- menjelaskan storage hierarchy antara primary memory dan secondary storage untuk membentuk tertiary storage. Tertiary storage biasanya diimplementasikan sebagai jukebox dari tapes atau removable media.Biasanya penyatuan ke dalam tertiary storage oleh extending file system :

Kecil dan frekuensinya sering digunakan diskBesar, usianya tua dan termasuk file yang inaktif akan diarsipdalam jukebox.

HSM ditemukan pada pusat supercomputing dan installasibesar lainnya yang mempunyai data yang besar .

30

Kecepatan

Dua aspek terkait dengan kecepatan tertiary storage adalah bandwidth dan latency.

Bandwidth diukur bytes per detikSustained bandwidth – rata-rata data rate selamatransfer; bytes/transfer time ≠average data rate during a large transfer; # of bytes/transfer time.Effective bandwidth – rata-rata seluruh I/O time, termasuk seek atau locate dan cartridge switching.

31

Kecepatan (cont.)Access latency – jumlah waktu yang dibutuhkan untuk menempatkan data mount of time needed to locate data.

Access time untuk disk – pergerakan arm ke silinderyang dipilih dan menunggu rotational latency; < 35 milliseconds.Akses pada tape membutuhkan lilitan tape hinggablok yang terpilih mencapai tape head; sepuluh atauseratus detik. Umumnya random access yang menggunakan tape cartridge membutuhkan waktu 1000 kali lebih lambatdibandingkan random access menggunakan disk.

32

ReliabilityDisk drive lebih reliable daripada removable disk atau tape drive.

Optical cartridge lebih reliable daripada magnetikdisk atau tape.

Head crash pada fixed hard disk secara umummerusak data,A head crash in a fixed hard disk generally destroys the data, sedangkan kegagalantape drive atau optical disk drive seringmeninggalkan data data cartridge tanpa cacat.

33

BiayaMain memori lebih mahal dibandingkan disk storage.

Biaya per megabyte dari hard disk storage kompetitif denganmagnetik tape jika hanya ada satu tape yang digunakan per drive

Tape drive yang termurah dan disk drive yang termurahmemiliki kapasitas storage lebih dari satu tahun.

Tertiary storage dapat menghemat biaya jika jumlah cartrigebesar dibandingkan jumlah drive.