Sistem Berkas

Pengertian

Sistem berkas merupakan mekanisme penyimpanan on-line serta untuk akses, baik data mau pun
program yang berada dalam Sistem Operasi. Terdapat dua bagian penting dalam sistem berkas, yaitu:

• kumpulan berkas, sebagai tempat penyimpanan data, serta
• struktur direktori, yang mengatur dan menyediakan informasi mengenai seluruh berkas dalam sistem.

Pada bab ini, akan dibahas tentang berbagai aspek dari berkas dan struktur, cara menangani proteksi
berkas, cara mengalokasikan ruang pada disk, melacak lokasi data, serta meng-interface bagian-bagian
lain dari sistem operasi ke penyimpanan sekunder.


BERKAS


Konsep Dasar

Seperti yang telah kita ketahui, komputer dapat menyimpan informasi ke beberapa media penyimpanan
yang berbeda, seperti
magnetic disks, magnetic tapes, dan optical disks. Agar komputer dapat digunakan
dengan nyaman, sistem operasi menyediakan sistem penyimpanan dengan sistematika yang seragam.
Sistem Operasi mengabstraksi properti fisik dari media penyimpanannya dan mendefinisikan unit
penyimpanan logis, yaitu berkas. Berkas dipetakan ke media fisik oleh sistem operasi. Media
penyimpanan ini umumnya bersifat non-volatile, sehingga kandungan di dalamnya tidak akan hilang jika
terjadi gagal listrik mau pun system reboot.

Berkas adalah kumpulan informasi berkait yang diberi nama dan direkam pada penyimpanan sekunder.
Dari sudut pandang pengguna, berkas merupakan bagian terkecil dari penyimpanan logis, artinya data
tidak dapat ditulis ke penyimpanan sekunder kecuali jika berada di dalam berkas. Biasanya berkas
merepresentasikan program (baik source mau pun bentuk objek) dan data. Data dari berkas dapat bersifat
numerik, alfabetik, alfanumerik, atau pun biner. Format berkas juga bisa bebas, misalnya berkas teks,
atau dapat juga diformat pasti. Secara umum, berkas adalah urutan bit, byte, baris, atau catatan yang
didefinisikan oleh pembuat berkas dan pengguna.
Informasi dalam berkas ditentukan oleh pembuatnya. Ada banyak beragam jenis informasi yang dapat
disimpan dalam berkas. Hal ini disebabkan oleh struktur tertentu yang dimiliki oleh berkas, sesuai
dengan jenisnya masing-masing. Contohnya:

• Text file; yaitu urutan karakter yang disusun ke dalam baris-baris.
• Source file; yaitu urutan subroutine dan fungsi, yang nantinya akan dideklarasikan.
• Object file; merupakan urutan byte yang diatur ke dalam blok-blok yang dikenali oleh linker dari sistem.
• Executable file; adalah rangkaian code section yang dapat dibawa loader ke dalam memori dan dieksekusi.

Atribut Pada Berkas

Berkas diberi nama, untuk kenyamanan bagi pengguna, dan untuk acuan bagi data yang terkandung di

dalamnya. Nama berkas biasanya berupa string atau karakter. Beberapa sistem membedakan penggunaan

huruf besar dan kecil dalam penamaan sebuah berkas, sementara sistem yang lain menganggap kedua hal

di atas sama.Ketika berkas diberi nama, maka berkas tersebut akan menjadi mandiri terhadap proses,

pengguna, bahkan sistem yang membuatnya. Atribut berkas terdiri dari:

• Nama; merupakan satu-satunya informasi yang tetap dalam bentuk yang bisa dibaca oleh manusia(human-readable form) Type; dibutuhkan untuk sistem yang mendukung beberapa type berbeda.
• Lokasi; merupakan pointer ke device dan ke lokasi berkas pada device tersebut
• Ukuran (size); yaitu ukuran berkas pada saat itu, baik dalam byte, huruf, atau pun blok
• Proteksi; adalah informasi mengenai kontrol akses, misalnya siapa saja yang boleh membaca, menulis dan mengeksekusi berkas
• Waktu, tanggal dan identifikasi pengguna; informasi ini biasanya disimpan untuk:

1.pembuatan berkas,

2. modifikasi terakhir yang dilakukan pada berkas, dan

3. penggunaan terakhir berkas.

Data tersebut dapat berguna untuk proteksi, keamanan, dan monitoring penggunaan dari berkas.

Informasi tentang seluruh berkas disimpan dalam struktur direktori yang terdapat pada penyimpanan

sekunder. Direktori, seperti berkas, harus bersifat non-volatile, sehingga keduanya harus disimpan pada

sebuah device dan baru dibawa bagian per bagian ke memori pada saat dibutuhkan..

Operasi Pada Berkas

Sebuah berkas adalah jenis data abstrak. Untuk mendefinisikan berkas secara tepat, kita perlu melihat

operasi yang dapat dilakukan pada berkas tersebut. Sistem operasi menyediakan system calls untuk

membuat, membaca, menulis, mencari, menghapus, dan sebagainya. Berikut dapat kita lihat apa yang

harus dilakukan sistem operasi pada keenam operasi dasar pada berkas.

• Membuat sebuah berkas: Ada dua cara dalam membuat berkas. Pertama, tempat baru di dalam sistem berkas harus di alokasikan untuk berkas yang akan dibuat. Kedua, sebuah direktori harus mempersiapkan tempat untuk berkas baru, kemudian direktori tersebut akan mencatat nama berkas dan lokasinya pada sistem berkas.
• Menulis pada sebuah berkas: Untuk menulis pada berkas, kita menggunakan system call beserta nama berkas yang akan ditulisi dan informasi apa yang akan ditulis pada berkas. Ketika diberi nama berkas, sistem mencari ke direktori untuk mendapatkan lokasi berkas. Sistem juga harus menyimpan penunjuk tulis pada berkas dimana penulisan berikut akan ditempatkan. Penunjuk tulis harus diperbaharui setiap terjadi penulisan pada berkas.
• Membaca sebuah berkas: Untuk dapat membaca berkas, kita menggunakan system call beserta nama berkas dan di blok memori mana berkas berikutnya diletakkan. Sama seperti menulis, direktori mencari berkas yang akan dibaca, dan sistem menyimpan penunjuk baca pada berkas dimana pembacaan berikutnya akan terjadi. Ketika pembacaan dimulai, penunjuk baca harus diperbaharui. Sehingga secara umum, suatu berkas ketika sedang dibaca atau ditulis, kebanyakan sistem hanya mempunyai satu penunjuk, baca dan tulis menggunakan penunjuk yang sama, hal ini menghemat tempat dan mengurangi kompleksitas sistem.
• Menempatkan kembali sebuah berkas: Direktori yang bertugas untuk mencari berkas yang bersesuaian, dan mengembalikan lokasi berkas pada saat itu. Menempatkan berkas tidak perlu melibatkan proses I/O. Operasi sering disebut pencarian berkas.
• Menghapus sebuah berkas: Untuk menghapus berkas kita perlu mencari berkas tersebut di dalam direktori. Setelah ditemukan kita membebaskan tempat yang dipakai berkas tersebut (sehingga dapat digunakkan oleh berkas lain) dan menghapus tempatnya di direktori.
• Memendekkan berkas: Ada suatu keadaan dimana pengguna menginginkan atribut dari berkas tetap sama tetapi ingin menghapus isi dari berkas tersebut. Fungsi ini mengizinkan semua atribut tetap sama tetapi panjang berkas menjadi nol, hal ini lebih baik dari pada memaksa pengguna untuk menghapus berkas dan membuatnya lagi.

Enam operasi dasar ini sudah mencakup operasi minimum yang di butuhkan. Operasi umum lainnya

adalah menyambung informasi baru di akhir suatu berkas, mengubah nama suatu berkas, dan lain-lain.

Operasi dasar ini kemudian digabung untuk melakukan operasi lainnya. Sebagai contoh misalnya kita

menginginkan salinan dari suatu berkas, atau menyalin berkas ke peralatan I/O lainnya seperti printer,

dengan cara membuat berkas lalu membaca dari berkas lama dan menulis ke berkas yang baru.

Hampir semua operasi pada berkas melibatkan pencarian berkas pada direktori. Untuk menghindari

pencarian yang lama, kebanyakan sistem akan membuka berkas apabila berkas tersebut digunakan secara

aktif. Sistem operasi akan menyimpan tabel kecil yang berisi informasi semua berkas yang dibuka yang

disebut "tabel berkas terbuka". Ketika berkas sudah tidak digunakan lagi dan sudah ditutup oleh yang

menggunakan, maka sistem operasi mengeluarkan berkas tersebut dari tabel berkas terbuka.

Beberapa sistem terkadang langsung membuka berkas ketika berkas tersebut digunakan dan otomatis

menutup berkas tersebut jika program atau pemakainya dimatikan. Tetapi pada sistem lainnya terkadang

membutuhkan pembukaan berkas secara tersurat dengan system call (open) sebelum berkas dapat

digunakan.

Implementasi dari buka dan tutup berkas dalam lingkungan dengan banyak perngguna seperti UNIX,

lebih rumit. Dalam sistem seperti itu pengguna yang membuka berkas mungkin lebih dari satu dan pada

waktu yang hampir bersamaan. Umumnya sistem operasi menggunakan tabel internal dua level. Ada

tabel yang mendata proses mana saja yang membuka berkas tersebut, kemudian tabel tersebut menunjuk

ke tabel yang lebih besar yang berisi informasi yang berdiri sendiri seperti lokasi berkas pada disk,

tanggal akses dan ukuran berkas. Biasanya tabel tersebut juga memiliki data berapa banyak proses yang

membuka berkas tersebut.

Jadi, pada dasarnya ada beberapa informasi yang terkait dengan pembukaan berkas yaitu:

• Penunjuk Berkas: Pada sistem yang tidak mengikutkan batas berkas sebagai bagian dari system call baca dan tulis, sistem tersebut harus mengikuti posisi dimana terakhir proses baca dan tulis sebagai penunjuk. Penunjuk ini unik untuk setiap operasi pada berkas, maka dari itu harus disimpan terpisah dari atribut berkas yang ada pada disk.
• Penghitung berkas yang terbuka: Setelah berkas ditutup, sistem harus mengosongkan kembali tabel berkas yang dibuka yang digunakan oleh berkas tadi atau tempat di tabel akan habis. Karena mungkin ada beberapa proses yang membuka berkas secara bersamaan dan sistem harus menunggu sampai berkas tersebut ditutup sebelum mengosongkan tempatnya di tabel. Penghitung ini mencatat banyaknya berkas yang telah dibuka dan ditutup, dan menjadi nol ketika yang terakhir membaca berkas menutup berkas tersebut barulah sistem dapat mengosongkan tempatnya di tabel.
• Lokasi berkas pada disk: Kebanyakan operasi pada berkas memerlukan sistem untuk mengubah data yang ada pada berkas. Informasi mengenai lokasi berkas pada disk disimpan di memori agar menghindari banyak pembacaan pada disk untuk setiap operasi.

Beberapa sistem operasi menyediakan fasilitas untuk memetakan berkas ke dalam memori pada sistem

memori virtual. Hal tersebut mengizinkan bagian dari berkas ditempatkan pada suatu alamat di memori

virtual. Operasi baca dan tulis pada memori dengan alamat tersebut dianggap sebagai operasi baca dan

tulis pada berkas yang ada di alamat tersebut. Menutup berkas mengakibatkan semua data yang ada pada

alamat memori tersebut dikembalikan ke disk dan dihilangkan dari memori virtual yang digunakan oleh

proses.