Begini Sistem File Sistem Operasi Bekerja

Sistem file merupakan bagian integral dari sistem operasi apa pun dengan kapasitas penyimpanan jangka panjang. Ada dua bagian yang berbeda dari sistem file, mekanisme untuk menyimpan file dan struktur direktori di mana mereka diatur. Dalam sistem operasi modern di mana beberapa pengguna dapat mengakses file yang sama secara bersamaan, fitur-fitur seperti kontrol akses dan berbagai bentuk perlindungan file juga perlu diterapkan.

File adalah kumpulan data biner. Sebuah file dapat mewakili program, dokumen atau dalam beberapa kasus bagian dari sistem file itu sendiri. Dalam komputasi modern, cukup umum untuk menjadi beberapa perangkat penyimpanan berbeda yang terpasang pada komputer yang sama. Struktur data umum seperti sistem file memungkinkan komputer untuk mengakses banyak perangkat penyimpanan yang berbeda dengan cara yang sama, misalnya, ketika Anda melihat konten hard drive atau cd, Anda melihatnya melalui antarmuka yang sama meskipun mereka media yang sama sekali berbeda dengan data yang dipetakan pada mereka dengan cara yang sama sekali berbeda. File dapat memiliki struktur data yang sangat berbeda di dalamnya tetapi semuanya dapat diakses dengan metode yang sama yang dibangun ke dalam sistem file. Susunan data di dalam file kemudian ditentukan oleh program yang membuatnya. Sistem file juga menyimpan sejumlah atribut untuk file di dalamnya.

Semua file memiliki nama yang dapat diakses oleh pengguna. Di sebagian besar sistem file modern, nama terdiri dari tiga bagian, nama uniknya, titik, dan ekstensi. Misalnya file 'bob.jpg' secara unik diidentifikasi dengan kata pertama 'bob', ekstensi jpg menunjukkan bahwa itu adalah file gambar jpeg. Ekstensi file memungkinkan sistem operasi untuk memutuskan apa yang harus dilakukan dengan file tersebut jika seseorang mencoba membukanya. Sistem operasi menyimpan daftar asosiasi ekstensi file. Jika pengguna mencoba mengakses 'bob.jpg' maka kemungkinan besar akan dibuka dalam apa pun penampil gambar default sistem.

Sistem juga menyimpan lokasi file. Dalam beberapa file sistem file hanya dapat disimpan sebagai satu blok yang berdekatan. Ini telah menyederhanakan penyimpanan dan akses ke file karena sistem hanya perlu mengetahui di mana file dimulai pada disk dan seberapa besar itu. Namun hal itu menyebabkan komplikasi jika file akan diperpanjang atau dihapus karena mungkin tidak ada cukup ruang yang tersedia untuk memuat versi file yang lebih besar. Sebagian besar sistem file modern mengatasi masalah ini dengan menggunakan alokasi file tertaut. Hal ini memungkinkan file untuk disimpan di sejumlah segmen. Sistem file kemudian harus menyimpan di mana setiap blok file dan seberapa besar mereka. Ini sangat menyederhanakan alokasi ruang file tetapi lebih lambat daripada alokasi yang berdekatan karena memungkinkan file tersebar di seluruh disk. Sistem operasi modern mengatasi kelemahan ini dengan menyediakan defragmenter disk. Ini adalah utilitas yang mengatur ulang semua file pada disk sehingga semuanya berada dalam blok yang berdekatan.

Informasi tentang perlindungan file juga terintegrasi ke dalam sistem file. Perlindungan dapat berkisar dari sistem sederhana yang diimplementasikan dalam sistem FAT jendela awal di mana file dapat ditandai sebagai hanya-baca atau disembunyikan hingga sistem yang lebih aman yang diterapkan di NTFS di mana administrator sistem file dapat mengatur hak akses baca dan tulis terpisah untuk berbagai pengguna atau grup pengguna. Meskipun perlindungan file menambahkan banyak kerumitan dan potensi kesulitan, ini penting dalam lingkungan di mana banyak komputer atau pengguna yang berbeda dapat memiliki akses ke drive yang sama melalui jaringan atau sistem waktu bersama seperti raptor.

Beberapa sistem file juga menyimpan data tentang pengguna mana yang membuat file dan pada jam berapa mereka membuatnya. Meskipun ini tidak penting untuk menjalankan sistem file, ini berguna bagi pengguna sistem.

Agar sistem file berfungsi dengan baik, mereka memerlukan sejumlah operasi yang ditentukan untuk membuat, membuka, dan mengedit file. Hampir semua sistem file menyediakan kumpulan metode dasar yang sama untuk memanipulasi file.

Sistem file harus dapat membuat file. Untuk melakukan ini, harus ada cukup ruang tersisa di drive agar sesuai dengan file. Juga tidak boleh ada file lain di direktori yang akan ditempatkan dengan nama yang sama. Setelah file dibuat, sistem akan mencatat semua atribut yang disebutkan di atas.

Setelah file dibuat, kita mungkin perlu mengeditnya. Ini mungkin hanya menambahkan beberapa data ke bagian akhir atau menghapus atau mengganti udata yang sudah tersimpan di dalamnya. Saat melakukan ini, sistem menyimpan penunjuk tulis yang menandai di mana operasi penulisan berikutnya ke file harus dilakukan.

Agar file menjadi berguna tentu saja harus dapat dibaca. Untuk melakukan ini, Anda perlu mengetahui nama dan jalur file. Dari sini sistem file dapat memastikan di mana pada drive file tersebut disimpan. Saat membaca file, sistem menyimpan pointer baca. Ini menyimpan bagian drive mana yang akan dibaca selanjutnya.

Dalam beberapa kasus tidak mungkin hanya membaca semua file ke dalam memori. Sistem file juga memungkinkan Anda untuk memposisikan ulang penunjuk baca di dalam file. Untuk melakukan operasi ini, sistem perlu mengetahui seberapa jauh ke dalam file yang Anda inginkan agar penunjuk baca melompat. Contoh di mana ini akan berguna adalah sistem database. Ketika kueri dibuat pada database, jelas tidak efisien untuk membaca seluruh file hingga ke titik di mana data yang diperlukan berada, sebaliknya aplikasi yang mengelola database akan menentukan di mana dalam file tersebut bit data yang diperlukan berada dan melompat ke sana. Operasi ini sering dikenal sebagai pencarian file.

Sistem file juga memungkinkan Anda untuk menghapus file. Untuk melakukan ini perlu mengetahui nama dan jalur file. Untuk menghapus file, sistem hanya menghapus entrinya dari struktur direktori dan menambahkan semua ruang yang sebelumnya ditempati ke daftar ruang kosong (atau sistem manajemen ruang bebas apa pun yang digunakannya).

Ini adalah operasi paling dasar yang diperlukan oleh sistem file agar berfungsi dengan baik. Mereka hadir di semua sistem file komputer modern tetapi cara mereka berfungsi dapat bervariasi. Misalnya, untuk melakukan operasi penghapusan file dalam sistem file modern seperti NTFS yang memiliki perlindungan file bawaan akan lebih rumit daripada operasi yang sama di sistem file lama seperti FAT. Kedua sistem pertama-tama akan memeriksa untuk melihat apakah file sedang digunakan sebelum melanjutkan, NTFS kemudian harus memeriksa apakah pengguna yang saat ini menghapus file memiliki izin untuk melakukannya. Beberapa sistem file juga memungkinkan beberapa orang untuk membuka file yang sama secara bersamaan dan harus memutuskan apakah pengguna memiliki izin untuk menulis file kembali ke disk jika pengguna lain sedang membukanya. Jika dua pengguna telah membaca dan menulis izin ke file, apakah yang satu diizinkan untuk menimpanya sementara yang lain masih membukanya? Atau jika satu pengguna memiliki izin baca-tulis dan yang lain hanya memiliki izin baca pada file, apakah pengguna dengan izin tulis diizinkan untuk menimpanya jika tidak ada kemungkinan pengguna lain juga mencoba melakukannya?

Sistem file yang berbeda juga mendukung metode akses yang berbeda. Metode paling sederhana untuk mengakses informasi dalam file adalah akses sekuensial. Di sinilah informasi dalam file diakses dari awal satu catatan pada satu waktu. Untuk mengubah posisi dalam sebuah file dapat di-rewind atau diteruskan sejumlah record atau reset ke awal file. Metode akses ini didasarkan pada sistem penyimpanan file untuk tape drive tetapi bekerja dengan baik pada perangkat akses berurutan (seperti tape drive DAT mordern) seperti halnya pada yang akses acak (seperti hard drive). Meskipun metode ini sangat sederhana dalam pengoperasiannya dan cocok untuk tugas tertentu seperti memutar media, metode ini sangat tidak efisien untuk tugas yang lebih kompleks seperti manajemen basis data. Pendekatan yang lebih modern yang lebih memfasilitasi tugas membaca yang tidak mungkin berurutan adalah akses langsung. akses langsung memungkinkan catatan untuk dibaca atau ditulis dalam urutan apa pun yang diperlukan aplikasi. Metode memungkinkan setiap bagian dari file untuk dibaca dalam urutan apapun lebih cocok untuk hard drive modern karena mereka juga memungkinkan setiap bagian dari drive untuk dibaca dalam urutan apapun dengan sedikit pengurangan kecepatan transfer. Akses langsung lebih cocok untuk sebagian besar aplikasi daripada akses sekuensial karena dirancang di sekitar media penyimpanan yang paling umum digunakan saat ini dibandingkan dengan yang tidak terlalu banyak digunakan lagi kecuali untuk pencadangan offline besar. Mengingat cara kerja akses langsung, dimungkinkan juga untuk membangun metode akses lain di atas akses langsung seperti akses sekuensial atau membuat indeks semua catatan file yang mempercepat untuk mempercepat pencarian data dalam file.

Selain menyimpan dan mengelola file pada drive, sistem file juga memelihara sistem direktori tempat file dirujuk. Hard drive modern menyimpan ratusan gigabyte. Sistem file membantu mengatur data ini dengan membaginya ke dalam direktori. Direktori dapat berisi file atau lebih banyak direktori. Seperti halnya file, ada beberapa operasi dasar yang diperlukan sistem file agar dapat bekerja pada struktur direktorinya agar berfungsi dengan baik.

Itu harus bisa membuat file. Ini juga dicakup oleh gambaran umum perasi pada file tetapi juga membuat file perlu ditambahkan ke struktur direktori.

Saat file dihapus, ruang yang digunakan oleh file perlu ditandai sebagai ruang kosong. File itu sendiri juga perlu dihapus dari struktur direktori.

File mungkin perlu diganti namanya. Ini memerlukan perubahan pada struktur direktori tetapi file itu sendiri tetap tidak berubah.

Daftar direktori. Untuk menggunakan disk dengan benar, pengguna perlu mengetahui apa yang ada di semua direktori yang tersimpan di dalamnya. Di atas ini pengguna harus dapat menelusuri direktori pada hard drive.

Sejak struktur direktori pertama dirancang, mereka telah melalui beberapa evolusi besar. Sebelum struktur direktori diterapkan ke sistem file, semua file disimpan pada level yang sama. Ini pada dasarnya adalah sistem dengan satu direktori tempat semua file disimpan. Kemajuan berikutnya yang akan dianggap sebagai struktur direktori pertama adalah direktori dua tingkat. Dalam hal ini Ada daftar direktori yang semuanya berada pada level yang sama. File-file tersebut kemudian disimpan dalam direktori ini. Ini memungkinkan pengguna dan aplikasi yang berbeda untuk menyimpan file di sana secara terpisah. Setelah ini muncul struktur direktori pertama seperti yang kita kenal sekarang, pohon direktori. Direktori struktur pohon meningkat pada dua direktori tingkat dengan mengizinkan direktori serta file untuk disimpan dalam direktori. Semua sistem file modern menggunakan direktori struktur pohon, tetapi banyak yang memiliki fitur tambahan seperti keamanan yang dibangun di atasnya.

Perlindungan dapat diimplementasikan dengan banyak cara. Beberapa sistem file memungkinkan Anda memiliki direktori yang dilindungi kata sandi. Dalam sistem ini. Sistem file tidak akan mengizinkan Anda untuk mengakses direktori sebelum diberi nama pengguna dan kata sandi untuk itu. Yang lain memperluas sistem ini dengan memberikan izin akses kepada pengguna atau grup yang berbeda. Sistem operasi mengharuskan pengguna untuk masuk sebelum menggunakan komputer dan kemudian membatasi akses mereka ke area yang tidak memiliki izin. Sistem yang digunakan oleh departemen ilmu komputer untuk ruang penyimpanan dan penyerahan tugas mata kuliah tentang raptor adalah contoh yang baik. Dalam sistem file seperti NTFS, semua jenis ruang penyimpanan, akses jaringan, dan penggunaan perangkat seperti printer dapat dikontrol dengan cara ini. Jenis kontrol akses lainnya juga dapat diimplementasikan di luar sistem file. Misalnya aplikasi seperti win zip memungkinkan Anda untuk melindungi file dengan kata sandi.

Ada banyak sistem file berbeda yang saat ini tersedia bagi kami di berbagai platform dan tergantung pada jenis aplikasi dan ukuran drive, situasi yang berbeda sesuai dengan sistem file yang berbeda. Jika Anda merancang sistem file untuk sistem cadangan tape maka metode akses berurutan akan lebih cocok daripada metode akses langsung mengingat kendala perangkat keras. Juga jika Anda memiliki hard drive kecil di komputer rumah maka tidak akan ada keuntungan nyata menggunakan sistem file yang lebih kompleks dengan fitur seperti perlindungan karena tidak mungkin diperlukan. Jika saya mendesain sistem file untuk drive 10 gigabyte, saya akan menggunakan alokasi yang ditautkan secara berdekatan untuk membuat penggunaan ruang drive yang paling efisien dan membatasi waktu yang dibutuhkan untuk memelihara drive. Saya juga akan merancang metode akses langsung melalui akses sekuensial untuk memanfaatkan kekuatan perangkat keras secara maksimal. Struktur direktori akan berbasis pohon untuk memungkinkan organisasi informasi yang lebih baik pada drive dan akan memungkinkan direktori asiklik untuk memudahkan beberapa pengguna bekerja pada proyek yang sama. Itu juga akan memiliki sistem perlindungan file yang memungkinkan hak akses yang berbeda untuk kelompok pengguna yang berbeda dan perlindungan kata sandi pada direktori dan file individual. Beberapa sistem file yang sudah menerapkan fitur yang saya jelaskan di atas sebagai ideal untuk hard drive 10gig saat ini tersedia, ini termasuk NTFS untuk sistem operasi Windows NT dan XP dan ext2 yang digunakan di linux.