Masalah dalam Sistem Operasi

Kehandalan Disk

Disk memiliki resiko untuk mengalami kerusakan. Kerusakan ini dapat berakibat turunnya performa atau pun hilangnya data. Meski pun terdapat backup data, tetap saja ada kemungkinan data yang hilang karena adanya perubahan setelah terakhir kali data di-backup. Karenanya reliabilitas dari suatu disk harus dapat terus ditingkatkan.

Berikut adalah beberapa macam penyebab terjadinya hilangnya data:

1. Ketidaksengajaan dalam menghapus.
Bisa saja pengguna secara tidak sengaja menghapus suatu berkas, hal ini dapat dicegah seminimal mungkin dengan cara melakukan backup data secara reguler.

2. Hilangnya tenaga listrik
Hilangnya tenaga listrik dapat mengakibatkan adanya corrupt data.

3. Blok rusak pada disk.
Rusaknya blok pada disk dapat saja disebabkan dari umur disk tersebut. Seiring dengan waktu, banyaknya blok pada disk yang rusak dapat terus terakumulasi. Blok yang rusak pada disk, tidak akan dapat dibaca.

4. Rusaknya Disk.
Bisa saja karena suatu kejadian disk rusak total. Sebagai contoh, dapat saja disk jatuh atau pun ditendang ketika sedang dibawa.

5. System Corrupt.
Ketika komputer sedang dijalankan, bisa saja terjadi OS error, program error, dan lain sebagainya. Hal ini tentu saja dapat menyebabkan hilangnya data.

Berbagai macam cara dilakukan untuk meningkatkan kinerja dan juga reliabilitas dari disk. Biasanya untuk meningkatkan kinerja, dilibatkan banyak disk sebagai satu unit penyimpanan. Tiap-tiap blok data dipecah ke dalam beberapa subblok, dan dibagi-bagi ke dalam disk-disk tersebut. Ketika mengirim data disk-disk tersebut bekerja secara pararel. Ditambah dengan sinkronisasi pada rotasi masing-masing disk, maka kinerja dari disk dapat ditingkatkan. Cara ini dikenal sebagai RAID (Redundant Array of Independent Disks). Selain masalah kinerja RAID juga dapat meningkatkan reabilitas dari disk dengan jalan melakukan redundansi data.

Salah satu cara yang digunakan pada RAID adalah dengan mirroring atau shadowing, yaitu dengan membuat duplikasi dari tiap-tiap disk. Pada cara ini, berarti diperlukan media penyimpanan yang dua kali lebih besar daripada ukuran data sebenarnya. Akan tetapi, dengan cara ini pengaksesan disk yang dilakukan untuk membaca dapat ditingkatkan dua kali lipat. Hal ini dikarenakan setengah dari permintaan membaca dapat dikirim ke masing-masing disk. Cara lain yang digunakan pada RAID adalah block interleaved parity. Pada cara ini, digunakan sebagian kecil dari disk untuk penyimpanan parity block. Sebagai contoh, dimisalkan terdapat 10 disk pada array. Karenanya setiap 9 data block yang disimpan pada array, 1 parity block juga akan disimpan. Bila terjadi kerusakan pada salah satu block pada disk maka dengan adanya informasi pada parity block ini, ditambah dengan data block lainnya, diharapkan kerusakan pada disk tersebut dapat ditanggulangi, sehingga tidak ada data yang hilang. Penggunaan parity block ini juga akan menurunkan kinerja sama seperti halnya pada mirroring. Pada parity block ini, tiap kali subblock data ditulis, akan terjadi perhitungan dan penulisan ulang pada parity block.

Implementasi Stable-Storage

Pada bagian sebelumnya, kita sudah membicarakan mengenai write-ahead log, yang membutuhkan ketersediaan sebuah storage yang stabil. Berdasarkan definisi, informasi yang berada di dalam stable storage tidak akan pernah hilang. Untuk mengimplementasikan storage seperti itu, kita perlu mereplikasi informasi yang dibutuhkan ke banyak peralatan storage (biasanya disk-disk) dengan failure modes yang independen. Kita perlu mengkoordinasikan penulisan update-update dalam sebuah cara yang menjamin bila terjadi kegagalan selagi meng-update tidak akan membuat semua kopi yang ada menjadi rusak, dan bila sedang recover dari sebuah kegagalan, kita bisa memaksa semua kopi yang ada ke dalam keadaan yang bernilai benar dan konsisten, bahkan bila ada kegagalan lain yang terjadi ketika sedang recovery.

Untuk selanjutnya, kita akan membahas bagaimana kita bisa mencapai kebutuhan kita.

Sebuah disk write menyebabkan satu dari tiga kemungkinan:

1. Successful completion.
Data disimpan dengan benar di dalam disk.

2. Partial failure.
Kegagalan terjadi di tengah-tengah transfer, menyebabkan hanya bebe rapa sektor yang diisi dengan data yang baru, dan sektor yang diisi ketika terjadi kegagalan menjadi rusak.

3. Total failure.
Kegagalan terjadi sebelum disk write dimulai, jadi data yang sebe lumnya ada pada disk masih tetap ada.

Kita memerlukan, kapan pun sebuah kegagalan terjadi ketika sedang me nulis ke sebuah blok, sistem akan mendeteksinya dan memanggil sebuah prosedur recovery untuk me-restore blok tersebut ke sebuah keadaan yang konsisten. Untuk melakukan itu, sistem harus menangani dua blok physical untuk setiap blok logical. Sebuah operasi output dieksekusi seperti berikut:

1. Tulis informasinya ke blok physical yang pertama.
2. Ketika penulisan pertama berhasil, tulis informasi yang sama ke blok physical yang kedua.
3. Operasi dikatakan berhasil hanya jika penulisan kedua berhasil.

Pada saat recovery dari sebuah kegagalan, setiap pasang blok physi cal diperiksa. Jika keduanya sama dan tidak terdeteksi adanya kesa lahan, tetapi berbeda dalam isi, maka kita mengganti isi dari blok yang pertama dengan isi dari blok yang kedua. Prosedur recovery se perti ini memastikan bahwa sebuah penulisan ke stable storage akan sukses atau tidak ada perubahan sama sekali.

Kita bisa menambah fungsi prosedur ini dengan mudah untuk memboleh kan penggunaan dari kopi yang banyak dari setiap blok pada stable storage. Meski pun sejumlah besar kopi semakin mengurangi kemungkin an untuk terjadinya sebuah kegagalan, maka biasanya wajar untuk men simulasi stable storage hanya dengan dua kopi. Data di dalam stable storage dijamin aman kecuali sebuah kegagalan menghancurkan semua kopi yang ada.

Tertiary-Storage Structure

Ciri-ciri Tertiary-Storage Structure:
• Biaya produksi lebih murah.
• Menggunakan removable media.
• Data yang disimpan bersifat permanen.

Macam-macam Tertiary-Strorage Structure

Floppy Disk

Gambar 6-4. Floppy Disk.

Floopy disk adalah fleksible disk yang tipis, dilapisi material yang bersifat magnet, dan ditutupi oleh plastik.

Ciri-ciri:
• Umumnya mempunyai kapasitas antara 1-2 MB.
• Kemampuan akses hampir seperti hardisk.

Magneto-optic disk

Gambar 6-5. Magneto Optic

Magneto-optic Disk adalah Piringan optic yang keras dilapisi oleh material yang bersifat magnet, kemudian dilapisi pelindung dari plastik atau kaca yang berfungsi untuk menahan head yang hancur.

Drive ini mempunyai medan magnet. Pada suhu kamar, medan magnet terlalu kuat dan terlalu lemah untuk memagnetkan satu bit ke disk. Untuk menulis satu bit, disk head akan mengeluarkan sinar laser ke permukaan disk. Sinar laser ini ditujukan pada spot yang kecil. Spot ini adalah tempat yang ingin kita tulis satu bit. Spot yang ditembak sinar laser menjadi rentan terhadap medan magnet sehingga menulis satu bit dapat dilakukan baik pada saat medan magnet kuat mau pun lemah.

Magneto-optic disk head berjarak lebih jauh dari permukaan disk daripada magnetic disk head. Walau pun demikian, drive tetap dapat membaca bit, yaitu dengan bantuan sinar laser (disebut Kerr effect).

Optical Disk

Gambar 6-6. Optical Disk.

Disk ini tidak menggunakan sifat magnet, tetapi menggunakan bahan khusus yang dimodifikasi menggunakan sinar laser. Setelah dimodifikasi dengan dengan sinar laser pada disk akan terdapat spot yang gelap atau terang. Spot ini menyimpan satu bit.

Optical-disk teknologi terbagi atas:

1. Phase-change disk, dilapisi oleh material yang dapat membeku menjadi crystalline atau amorphous state. Kedua state ini memantulkan sinar laser dengan kekuatan yang berbeda. Drive menggunakan sinar laser pada kekuatan yang berbeda untuk mencairkan dan membekukan spot di disk sehingga spot berubah antara crystalline atau amorphous state.

2. Dye-polimer disk, merekam data dengan membuat bump. Disk dilapisi plastik yang mengandung dye yang dapat menyerap sinar laser. Sinar laser membakar spot yang kecil sehingga spot membengkak dan membentuk bump. Sinar laser juga dapat menghangatkan bump sehingga spot menjadi lunak dan bump menjadi datar.

WORM Disk (Write Once, Read Many Times)

Gambar 6-7.Worm Disk.

WORM adalah Aluminium film yang tipis dilapisi oleh piringan plastik atau kaca pada bagian atas dan bawahnya. Untuk menulis bit, drive tersebut menggunakan sinar laser untuk membakar hole yang kecil pada aluminium. Hole ini tidak dapat diubah seperti sebelumnya. Oleh karena itu, disk hanya dapat ditulis sekali.
Ciri-ciri:
• Data hanya dapat ditulis sekali.
• Data lebih tahan lama dan dapat dipercaya.
• Read Only disk, seperti CD-ROM dan DVD yang berasal dari pabrik sudah berisi data.

Tapes

Gambar 6-8. Tape.

Walau pun harga tape drive lebih mahal daripada disk drive, harga tape cartridge lebih murah daripada disk cartridge apabila dilihat dari kapasitas yang sama. Jadi, untuk penggunaan yang lebih ekonomis lebih baik digunakan tape. Tape drive dan disk drive mempunyai transfer rate yang sama. Tetapi, random access tape lebih lambat daripada disk karena tape menggunakan operasi forward dan rewind.

Seperti disebutkan diatas, tape adalah media yang ekonomis apabila media yang ingin digunakan tidak membutuhkan kemampuan random access, contoh: backup data dari data disk, menampung data yang besar. Tape digunakan oleh supercomputer center yang besar untuk menyimpan data yang besar. Data ini gunakan oleh badan penelitian ilmiah dan perusahaan komersial yang besar.

Pemasangan tape yang besar menggunakan robotic tape changers. Robotic tape changers memindahkan beberapa tape antara beberapa tape drive dan beberapa slot penyimpanan yang berada di dalam tape library. Library yang menyimpan beberapa tape disebut tape stacker. Library yang menyimpan ribuan tape disebut tape silo.

Robotic tape library mengurangi biaya penyimpanan data. File yang ada di disk dapat dipindahkan ke tape dengan tujuan mengurangi biaya penyimpanan. Apabila file itu ingin digunakan, maka komputer akan memindahkan file tadi ke disk.

Masalah-Masalah yang Berkaitan Dengan Sistem Operasi

1. Tugas terpenting dari sistem operasi adalah mengatur physical devices dan menampilkan abstarksi mesin virtual dari aplikasi (Interface aplikasi).

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

Interface Aplikasi

Kebanyakan sistem operasi menangani removable media hampir sama dengan fixed disk, yaitu cartridge di format dan dibuat file sistem yang kosong pada disk.
Tapes ditampilkan sebagai media raw storage dan aplikasi tidak membuka file pada tape, tetapi tapes dibuka kesemuanya sebagai raw device. Biasanya tape drive disediakan untuk penggunaan khusus dari suatu aplikasi sampai aplikasi berakhir atau menutup tape drive. Penggunaan khusus ini dikarenakan random access tape membutuhkan waktu yang lama. Jadi, interleaving random access oleh tape oleh beberapa aplikasi akan menyebabkan thrashing. Sistem operasi tidak menyediakan file system sehingga aplikasi harus memutuskan bagaimana cara menggunakan array dari blok-blok. Sebagai contoh, program yang mem-backup hardisk ke tape akan mendaftar nama file dan kapasitas file pada permulaan tape. Kemudian, program meng-copy data file ke tape. Setiap aplikasi mempunyai caranya masing-masing untuk mengatur tape sehingga tape yang telah penuh terisi data hanya dapat digunakan oleh program yang membuatnya. Operasi dasar tape drive berbeda dengan operasi dasar disk drive. Contoh operasi dasar tape drive:

• Operasi locate berfungsi untuk menetapkan posisi tape head ke sebuah logical blok. Operasi ini mirip operasi yang ada di disk, yaitu: operasi seek. Operasi seek berfungsi untuk menetapkan posisi semua track.

• Operasi read position berfungsi memberitahu posisi tape head dengan menunjukkan nomor logical blok.

• Operasi space berfungsi memindahkan posisi tape head. Misalnya operasi space -2 akan memindahkan posisi tape head sejauh dua blok ke belakang.

Kapasitas blok ditentukan pada saat blok ditulis. Apabila terdapat area yang rusak pada saat blok ditulis, maka area yang rusak itu tidak dipakai dan penulisan blok dilanjutkan setelah daerah yang rusak tersebut.

Tape drive “append-only” devices, maksudnya adalah apabila kita meng-update blok yang ada di tengah berarti kita akan menghapus semua data sebelumnya pada blok tersebut. Oleh karena itu, meng-update blok tidak diperbolehkan.

Untuk mencegah hal tadi digunakan tanda EOT (end-of-tape). Tanda EOT ditaruh setelah sebuah blok ditulis. Drive menolak ke lokasi sebelum tanda EOT, tetapi drive tidak menolak ke lokasi tanda EOT kemudian drive mulai menulis data. Setelah selesai menulis data, tanda EOT ditaruh setelah blok yang baru ditulis tadi.

Penamaan Berkas

Menamakan berkas pada removable media cukup sulit terutama pada saat kita menulis data pada removable cartridge pada suatu komputer, kemudian menggunakan cartridge ini pada komputer yang lain. Jika jenis komputer yang digunakan sama dan jenis cartridge yang digunakan sama, maka permasalahannya adalah mengetahui isi dan data layout dari cartridge. Tetapi, bila jenis komputer yang digunakan dan jenis drive yang digunakan berbeda, maka berbagai masalah akan muncul. Apabila hanya jenis drive yang digunakan sama, komputer yang berbeda menyimpan bytes dengan berbagai cara dan juga menggunakan encoding yang berbeda untuk binary number atau huruf.

Pada umumnya sistem operasi sekarang tidak memperdulikan masalah penamaan space pada removable media. Hal ini tergantung kepada aplikasi dan user bagaimana cara mengakses dan menterjemahkan data. Tetapi, beberapa jenis removable media (contoh: CDs) distandarkan cara menggunakannya untuksemua jenis komputer.

Managemen Penyimpanan Hirarkis

Managemen Penyimpanan Hirarkis (Hierachical Storage management) menjelaskan storage hierarchy antara primary memory dan secondary storage untuk membentuk tertiary storage. Tertiary storage biasanya diimplementasikan sebagai jukebox dari tapes atau removable media.

Walau pun tertiary storage dapat memepergunakan sistem virtual-memory, cara ini tidak baik. Karena pengambilan data dari jukebox membutuhkan waktu yang agak lama. Selain itu diperlukan waktu yang agak lama untuk demand paging dan untuk bentuk lain dari penggunaan virtual-memory.

File yang kapasitasnya kecil dan sering digunakan disimpan di disk. Sedangkan file yang kapasitasnya besar, sudah lama, dan tidak aktif akan diarsipkan di jukebox. Pada beberapa sistem file-archiving, directory entry untuk file selalu ada, tetapi isi file tidak berada di secondary storage. Jika aplikasi mencoba membuka file, pemanggilan open system akan ditunda sampai isi file dikirim dari tertiary storage. Ketika isi file sudah ada di secondary storage, operasi open dikembalikan ke aplikasi.

Hierachical Storage management biasanya ditemukan pada pusat supercomputing dan installasi besar lainnya yang mempunyai data yang besar.

by

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s