Sistem Berkas Pada UNIX

Ketika kita login ke UNIX, kita akan ditempatkan di direktorirootkita. Direktori root kita dikenal sebagai direktori home kita dan dispesifikasi denganenvironment variableyang dinamakan HOME. Environment variable ini menentukan karakteristik dari shellkita dan interaksi pengguna dengan shell tersebut. Environment variable yang umum adalah variabel PATH, yang mendefinisikan dimana shell akan mencari ketika perintah dari pengguna. Untuk melihat daftarenvironment variable, gunakan saja perintah printenv. Sedangkan untuk mengaturenvironment variable, gunakan setenv. Ada beberapa direktori yang umum terdapat dalam instalasi UNIX :

Direktori "/" (root)
Direktori ini terletak pada level teratas dari struktur direktori UNIX. Biasanya direktori root ini diberi tanda / atau slash. Direktori ini biasanya hanya terdiri dari direktori-direktori lainnya yang terletak pada level dibawah level direktori root. Berkas-berkas dapat disimpan pada direktori root tetapi usahakan tidak menyimpan berkas-berkas biasa sehingga direktori ini tetap terjaga keteraturannya.
Perubahan penamaan direktori-direktori yang ada pada direktorirootakan menyebabkan sebagian besar dari sistem menjadi tidak berguna. Karena sebagian besar dari direktori-direktori ini berisi fungsi-fungsi yang sifatnya kritikal yang dimana sistem operasi dan semua aplikasi memerlukan direktori-direktori ini dengan nama yang sudah diberikan pada awal instalasi. Tetapi kita bisa membuat direktori lain pada level ini. Direktorihomejuga bisa ditemukan pada level ini hasil pembuatan oleh administrator sistem.

Direktori "/bin"
Direktori ini berisi program-program yang esensial agar sistem operasi dapat bekerja dengan benar. Dalam direktori ini dapat ditemukan perintah-perintah navigasi, program-programshell, perintah pencarian dan lain-lainnya. bin adalah singkatan dari katabinary. Di UNIX, sebuah binary adalah berkas yang dapat dieksekusi. Sebagian besar dari perintah dalam UNIX merupakan binary, perintah-perintah tersebut merupakan program-program kecil yang dapat dieksekusi oleh pengguna. Ada beberapa perintah yang disebut perintahbuilt-indimana fungsi mereka dikendalikan oleh program shell sehingga mereka tidak beroperasi sebagai binary yang terpisah. Terkadang direktori bin terhubung ke direktori lain yang dinamakan /usr/bin. Direktori /usr/bin biasanya adalah lokasi sebenarnya dari binary-binary pengguna disimpan.Dalam hal ini, /bin adalah gerbang untuk mencapai /usr/bin.

Direktori "/dev"
Direktori ini berisi berkas-berkas alat atau alat I/O. Sistem UNIX menganggap semua hal sebagai berkas. Hal-hal seperti monitor, CD-ROM, printer dan lain-lainnya dianggap hanya sebagai berkas saja oleh sistem operasi. Jika UNIX memerlukan perangkat-perangkat tersebut maka UNIX akan mencarinya ke direktori dev.

Direktori "/etc"
Direktori yang dibaca et-see ini berisi beberapa konfigurasi berkas pengguna dan sistem, dan berkas yang ditunjuk sistem sebagai operasi normal seperti berkas kata sandi, pesan untuk hari ini, dan lain-lainnya.

Direktori "/lib"
Direktori ini berisi pustaka-pustaka (libraries) yang dibagi (shared). Pustaka ini adalah rutin perangkat lunak (software routines) yang digunakan lebih dari satu bagian dari sistem operasi. Ketika kita menginstalasi perangkat lunak yang baru maka ada pustaka-pustaka baru yang ditambahkan ke direktori lib. Jika pada waktu berusaha menjalankan aplikasi terdapat pesan error, hal ini diakibatkan ada pustaka yang hilang dari direktori lib. Aplikasi-aplikasi di UNIX biasanya memeriksa lib ketika menginstalasi untuk memeriksa apakah pustaka-pustaka yang diperlukan oleh aplikasi sudah tersedia atau belum. Jika sudah tersedia, UNIX biasanya tidak menimpa pustaka tersebut.

Direktori "/sbin"
Direktori ini berisibinary-binaryjuga seperti pada direktoribin.Tetapi,bedanya adalah binary-binary pada direktori ini berhubungan dengan fungsi-fungsi sistem administrasi pada sistem operasi UNIX.Binary-binaryini bukan yang biasa digunakan oleh pengguna tetapi digunakan agar komputer dapat beroperasi secara efisien.

Direktori "/usr"
Direktori ini terdiri dari banyak direktori seperti pada direktori root. Direktori ini berisi berkas-berkas yang dapat diakses oleh para pengguna biasa. Struktur dari direktori ini mirip dengan struktur direktori "/". Beberapa direktori yang terdapat dalam direktori ini berhubungan dengan direktori yang ada di direktori /.

Direktori "/var"
Direktori ini berisi data yang bermacam-macam (vary). Perubahan data dalam sistem yang aktif sangatlah cepat. Data-data seperti ini ada dalam waktu yang singkat. Karena sifatnya yang selalu berubah tidak memungkinkan disimpan dalam direktori seperti "/etc". Oleh karena itu, data-data seperti ini disimpan di direktori var.

Sistem Berkas Pada Windows

Direktori dan Berkas
Sistem operasi Windows merupakan sistem operasi yang telah dikenal luas. Sistem operasi ini sangat memudahkan para penggunanya dengan membuat struktur direktori yang sangat user-friendly. Para pengguna Windows tidak akan menemui kesulitan dalam menggunakan sistem direktori yang telah dibuat oleh Microsoft. Windows menggunakan sistemdrive letterdalam merepresentasikan setiap partisi daridisk. Sistem operasi secara otomatis akan terdapat dalam partisi pertama yang diberi label driveC. Sistem operasi Windows dibagi menjadi dua keluarga besar, yaitu keluarga Windows 9x dan keluarga Windows NT (New Technology). Direktori yang secara otomatis dibuat dalam instalasi Windows adalah :
 

Direktori C:\WINDOWS
Direktori ini berisikan sistem dari Windows. Dalam direktori ini terdapat pustaka-pustaka yang diperlukan oleh Windows,device driver, registry, dan program-program esensial yang dibutuhkan oleh Windows untuk berjalan dengan baik.
 

Direktori C:\Program Files
Direktori ini berisikan semua program yang diinstal ke dalam sistem operasi. Semua program yang diinstal akan menulisentryke dalamregistryagar program tersebut dapat dijalankan dalam sistem Windows.
 

Direktori C:\My Documents
Direktori ini berisikan semua dokumen yang dimiliki oleh pengguna sistem. Sistem operasi Windows dapat berjalan diatas beberapa macam sistem berkas. Setiap sistem berkas memiliki keunggulan dan kekurangan masing-masing. Semua keluarga Windows yang berbasis Windows NT dapat mendukung sistem berkas yang digunakan oleh keluarga Windows 9x, namun hal tersebut tidak berlaku sebaliknya.

Sistem Berkas yang terdapat dalam sistem operasi Windows adalah :

1. FAT 16 : Sistem berkas ini digunakan dalam sistem operasi DOS dan Windows 3.1
2. FAT 32 : Sistem ini digunakan oleh keluarga Windows 9x.
3. NTFS : Merupakan singkatan dariNew Technology File System. Sistem berkas ini adalah sistem berkas berbasisjournalingdan dapat digunakan hanya pada keluarga Windows NT. Keunggulan dari sistem berkas ini adalah fasilitasrecoveryyang memungkinkan dilakukannya penyelamatan data saat terjadi kerusakan pada sistem operasi.

Implementasi Direktori

Pemilihan dalam algoritma alokasi direktori dan manajemen direktori mempunyai efek yang besar dalam efisiensi, performa, dan kehandalan dari sistem berkas.
 

Linear List
Metode paling sederhana dalam mengimplementasikan sebuah direktori adalah dengan menggunakan linear list dari nama berkas dengan penunjuk ke blok data.Linear listdari direktori memerlukan pencarian searah untuk mencari suatu direktori didalamnya. Metode sederhana untuk di program tetapi memakan waktu lama ketika dieksekusi. Untuk membuat berkas baru kita harus mencari di dalam direktori untuk meyakinkan bahwa tidak ada berkas yang bernama sama. Lalu kita tambahkan sebuah berkas baru pada akhir direktori. Untuk menghapus sebuah berkas, kita mencari berkas tersebut dalam direktori, lalu melepaskan tempat yang dialokasikan untuknya. Untuk menggunakan kembali suatu berkas dalam direktori kita dapat melakukan beberapa hal. Kita dapat menandai berkas tersebut sebagai tidak terpakai (dengan menamainya secara khusus, seperti nama yang kosong, atau bit terpakai atau tidak yang ditambahkan pada berkas), atau kita dapat menambahkannya pada daftar direktori bebas.

Alternatif lainnya kita dapat menyalin ke tempat yang dikosongkan pada direktori. Kita juga bisa menggunakan linked list untuk mengurangi waktu untuk menghapus berkas. Kelemahan dari linear list ini adalah percarian searah untuk mencari sebuah berkas. Direktori yang berisi informasi sering digunakan, implementasi yang lambat pada cara aksesnya akan menjadi perhatian pengguna. Faktanya, banyak sistem operasi mengimplementasikan ’software cache’untuk menyimpan informasi yang paling sering digunakan. Penggunaan ’cache’ menghindari pembacaan informasi berulang-ulang pada disk. Daftar yang telah diurutkan memperbolehkan pencarian biner dan mengurangi waktu rata-rata pencarian. Bagaimana pun juga penjagaan agar daftar tetap terurut dapat merumitkan operasi pembuatan dan penghapusan berkas, karena kita perlu memindahkan sejumlah direktori untuk mengurutkannya. Tree yang lebih lengkap dapat membantu seperti B-tree. Keuntungan dari daftar yang terurut adalah kita dapatkan daftar direktori yang terurut tanpa pengurutan yang terpisah.

Hash Table
Struktur data lainnya yang juga digunakan untuk direktori berkas adalahhash table. Dalam metode ini linear list menyimpan direktori, tetapi struktur data hash juga digunakan.Hash tablemengambil nilai yang dihitung dari nama berkas dan mengembalikan sebuah penunjuk ke nama berkas yang ada di-linear list. Maka dari itu dapat memotong banyak biaya pencarian direktori. Memasukkan dan menghapus berkas juga lebih mudah dan cepat. Meski demikian beberapa aturan harus dibuat untuk mncegah tabrakan, situasi dimana dua nama berkas pada hash mempunyai tempat yang sama. Kesulitan utama dalam hash tableadalah ukuran tetap darihash tabledan ketergantungan dari fungsihashdengan ukuran hash table. Sebagai contoh, misalkan kita membuat suatu linear-probing hash table yang dapat menampung 64 data. Fungsi hash mengubah nama berkas menjadi nilai dari 0 sampai 63. Jika kita membuat berkas ke 65 maka ukuran tabelhashharus diperbesar sampai misalnya 128 dan kita membutuhkan suatu fungsihashyang baru yang dapat memetakan nama berkas dari jangkauan 0 sampai 127, dan kita harus mengatur data direktori yang sudah ada agar memenuhi fungsihashyang baru. Sebagai alternatif dapat digunakanchained-overflow hash table, setiap hash tablemempunyai daftar yang terkait (linked list) dari pada nilai individual dan kita dapat mengatasi tabrakan dengan menambah tempat pada daftar terkait tersebut. Pencarian dapat menjadi lambat, karena pencarian nama memerlukan tahap pencarian pada daftar terkait. Tetapi operasi ini lebih cepat dari pada pencarian linear terhadap seluruh direktori.

Managemen Ruang Kosong (Free Space)

Semenjak hanya tersedia tempat yang terbatas pada disk maka sangat berguna untuk menggunakan kembali tempat dari berkas yang dihapus untuk berkas baru, jika dimungkinkan,karena pada media yang sekali tulis (media optik) hanya dimungkinkan sekali menulis dan menggunakannyanya kembali secara fisik tidak mungkin. Untuk mencatat tempat kosong pada disk, sistem mempunyai daftar tempat kosong (free space list). Daftar ini menyimpan semua blok disk yang kosong yang tidak dialokasikan pada sebuah berkas atau direktori. Untuk membuat berkas baru, sistem mencari ke daftar tersebut untuk mencarikan tempat kosong yang di butuhkan, lalu tempat tersebut dihilangkan dari daftar. Ketika berkas dihapus, alamat berkas tadi ditambahkan pada daftar.
 

Menggunakan Bit Vektor
Seringnya daftar raung kosong diimplementasikan sebagai bit map atau bit vektor. Tiap blok direpresentasikan sebagai 1 bit. Jika blok tersebut kosong maka isi bitnya 1 dan jika bloknya sedang dialokasikan maka isi bitnya 0. Sebagai contoh sebuah disk dimana blok 2, 3, 4, 5, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 17, 18, 25, 26 dan 27 adalah kosong, dan sisanya dialokasikan. Bit mapnya akan seperti berikut: 001111001111110001100000011100000...
 

Keuntungan utama dari pendekatan ini adalah relatif sederhana dan efisien untuk mencari blok pertama yang kosong atau berturut-turut n blok yang kosong pada disk. Banyak komputer yang menyediakan instruksi manipulasi bit yang dapat digunakan secara efektif untuk tujuan ini. Sebagai contohnya, dari keluarga prosesor Intel dimulai dari 80386 dan keluarga Motorola dimulai dari 68020 (prosesor yang ada di PC dan Macintosh) mempunyai instruksi yang mengembalikan jarak diworddari bit pertama dengan nilai 1. Sistem operasi Apple Macintosh menggunakan metode bit vektor untuk mengalokasikan tempat pada disk. Dalam hal ini perangkat keras mendukung perangkat lunak tetapi bit vektor tidak efisien kecuali seluruh vektor disimpan dalam memori utama (dan ditulis di disk untuk kebutuhan pemulihan). Menyimpan dalam memori utama dimungkinkan untuk disk yang kecil pada mikro komputer, tetapi tidak untuk disk yang besar. Sebuahdisk1,3 GB dengan 512-byte blok akan membutuhkanbit map sebesar 332K untuk mencatat blok yang kosong.
 

Linked List
Pendekatan lain adalah untuk menghubungkan semua blok yang kosong, menyimpanpointerke blok pertama yang kosong di tempat yang khusus pada disk dan menyimpannya di memori. Blok pertama ini menyimpanpointerke blok kosong berikutnya dan seterusnya. Pada contoh sebelumnya kita akan menyimpanpointerke blok ke 2 sebagai blok kosong pertama, blok 2 akan menyimpanpointerke blok 3, yang akan menunjuk ke blok 4 dan seterusnya. Bagaimana pun metode ini tidak efisien karena untuk traverse daftar tesebut kita perlu membaca tiap blok yang membutuhkan waktu I/O. Untungnya traverse ini tidak sering digunakan. Umumnya, sistem operasi membutuhkan blok kosong untuk mengalokasikan blok tersebut ke berkas, maka blok pertama pada daftar ruang kosong digunakan.

Grouping
Modifikasi lainnya adalah dengan menyimpan alamat dari n blok kosong pada blok kosong pertama. Pada n-1 pertama dari blok-blok ini adalah kosong. Blok terakhir menyimpan alamat n blok kosong lainnya dan seterusnya. Keuntungannya dari implementasi seperti ini adalah alamat dari blok kosong yang besar sekali dapat ditemukan dengan cepat, tidak seperti pendekatan standarlinked-list.

Counting
Pendekatan lain adalah dengan mengambil keuntungan dari fakta bahwa beberapa blok yang berkesinambungan akan dialokasikan atau dibebaskan secara simultan. Maka dari itu dari pada menyimpan daftar dari banyak alamat disk, kita dapat menyimpan alamat dari blok kosong pertama dan jumlah dari blok kosong yang berkesinambungan yang mengikuti blok kosong pertama. Tiap isi dari daftar menyimpan alamat disk dan penghitung (counter). Meski pun setiap isi membutuhkan tempat lebih tetapi secara keseluruhan daftar akan lebih pendek, selama countlebih dari satu.