Kelebihan dan kekurangan sistem file

Sebuah system operasi, membutuhkan struktur file tertentu untuk menjalankan / mengakses suatu file. File sendiri adalah kumpulan informasi yang berhubungan dan tersimpan dalam secondary storage. Type dari file bisa berupa data (character, numeric, binary), dan juga dapat berupa program. Jadi dapat diibaratkan suatu rumah yang merupakan media storage pada computer (haddisk) sudah di partisi / disekat-sekat sesuai dengan kebutuhan. Nah partisi-partisi / ruangan-ruangan tersebut belum dapat langsung digunakan, dan perlu suatu penataan ruang terlebih dahulu tergantung siapa yang akan menempatinya, dan terutama supaya dia yang menempati suatu ruangan / partisi tersebut dapat nyaman, serta mudah untuk menempatkan maupun mengambil barang-barangnya. Itulah gambaran sedikit mengenai file system. Lalu file system untuk setiap system operasi juga berbeda-beda. Pada laporan kali ini, kita akan membahas file system untuk windows dan linux, sebab kedua system operasi ini yang sering kita install maupun kita gunakan. Dan pertanyaan yang mendasar sebenarnya, apakah file system itu? Apakah keunggulan dan kelemahan setiap type file system baik pada Windows maupun Linux?

Jika kalian sudah mengenal computer dan terutama system operasi, pasti tahu kan yang namanya file system itu? File system merupakan sebuah metode penyimpanan dan pengorganisasian data/file pada computer. File system ini menggunakan sebuah media penyimpanan seperti harddisk dan CD-ROM. Seperti yang saya singgung di atas, file system / struktur file tertentu dibutuhkan oleh suatu system operasi untuk dapat menjalankan dan mengakses suatu file. Ada banyak bentuk dari system file dan berbeda-beda jenisnya tergantung dari system operasi yang digunakan. Jika kita menggunakan Linux, terdapat file system ext2, ext3, dan ext4. Jika kita menggunakan Windows, akan kita jumpai file system FAT16, FAT32, dan NTFS. Berikut pembahasan singkat mengenai masing-masing jenis system file, kelebihan dan kekurangannya, lalu kemudian dapat kita bandingkan system file pada Linux maupun pada Windows.

FAT12 adalah sistem berkas yang menggunakan ukuran unit alokasi yang memiliki batas hingga 12-bit, sehingga hanya dapat menyimpan maksimum hingga 212 unit alokasi saja (4096 buah). Sistem berkas ini adalah sistem berkas asli dari FAT yang pertama kali digunakan dalam sistem operasi MS-DOS.

Karena beberapa sistem operasi Windows menggunakan ukuran unit alokasi sistem berkas yang dibuat berdasarkan ukuran sektor (kelipatan 512 byte, dari 1 sektor hingga 16 sektor), FAT12 memiliki batasan pada kapasitasnya, yakni hingga 32 Megabyte. Karena itulah, FAT12 umumnya hanya digunakan sebagai sistem berkas untuk media penyimpanan floppy disk. Tabel berikut berisi informasi sistem operasi apa saja yang mendukung sistem berkas FAT12.

System file FAT16 pertama kali diperkenalkan pada era MS-DOS di tahun 1981. Sistem file yang sudah berumur 27 tahun ini, pertama kali dirancang untuk menangani file yang terdapat di floppy disk. Selanjutnya dengan beberapa perbaikan, system file ini mampu untuk menangani file yang terdapat pada hard disk. Keunggulan yang terbesar dari FAT16 adalah kemampuan untuk bekerja pada banyak system operasi yang berbeda seperti: Windows95/98/Me, OS/2, LINUX, dan beberapa versi dari UNIX. Sedangkan kelemahan terbesarnya terletak pada jumlah kluster yang ada pada hard disk yang juga akan bertambah besar. Pada hard disk dengan besar partisipi 2GB, setiap kluster mempunyai besar 32 kilobytes, artinya walaupun file yang terdapat pada hard disk tersebut lebih kecil dari 32KB maka pada harddisk dengan FAT16 akan menempati ruangan sebesar 32KB. FAT16 juga tidak mendukung kompresi, enkripsi dan beberapa teknik keamanan yang lain.

VFAT adalah sebuah variasi sistem berkas FAT16 yang mendukung nama berkas panjang, hingga 255 karakter. Sistem berkas ini diintegrasikan ke dalam sistem operasi Windows 95 dan Windows NT 3.51. Meskipun mendukung nama berkas panjang, sebenarnya dalam struktur sistem berkas ini tidak ada perubahan yang signifikan. Bahkan nama berkas panjang akan memakai beberapa entri direktori secara sekaligus.

System file Fat32 pertama kali diperkenalkan saat peluncuran Windows95 servise pack 2. System file ini merupakan pengembangan dari FAT16 dengan perbaikan utama terletak pada peningkatan jumlah kluster untuk setiap partisi. Dalam perjalanannya ternyata FAT31 bertujuan untuk menutupi segala kelemahan yang terdapat pada FAT16, ternyata timbul suatu masalah dengan kompatibelitas terhadap system operasi yang lain. Bila Fat16 mampu bercengkrama dengan banyak system operasi, tidak demikian halnya dengan FAT32. windows NT, LINUX dan UNIX adalah beberapa diantara system operasi yang gagal dihadapi oleh FAT32. Setelah muncul Windows XP, hal ini tidak menjadi masalah lagi karena Windows XP dapat di pasang dengan baik pada FAT32 sehingga mempermudah melakukan komunikasi di jaringan yang menggunakan windows XP tanpa mempedulikan system file yang di gunakan.

System file NTFS di perkenalkan pertama kali saat peluncuran versi awal dari Windows NT. Sistem file ini sangat berbeda dengan FAT. NTFS mamberikan fitur keamanan yang sangat tinggi, kompresi data yang bagus serta enkripsi data yang susah di tembus. Sistem file ini merupakan system file default saat kita pertama kali melakukan instalasi WindowsXP dan jika kita melakukan upgrade dari Windows9x ke Windows XP maka kita akan di tanya apakah kita juga akan menkonversi system file lama kita ke NTFS?. Jika kita menolak untuk melakukan konversi juga tidak masalah sebab Windows XP tetap akan bekerja pada system file FAT32 tentu dengan fitur keamanan yang kurang. Yang perlu di ingat, kita bias dengan mudah melakukan konversi system file dari FAT16 atau FAT32 ke NTFS, tetapi sebaiknya, bila kita ingin mengkonversi balik ke FAT dari NTFS tidak bisa di lakukan dengan mudah tanpa menformat harddisk.

Sayangnya system file NTFS tidak bias menutupi kelemahan FAT32 dalam masalah kompatibelitas.

Dengan system operasi yang lain sehingga di sarankan bila kita menggunakan 2 sistem operasi yang berbeda dalam 1 komputer maka kita di harapkan untuk selalu menyediakan satu partisi dengan system file FAT sebagai tempat penyimpanan data recovery. Namun dengan fitur recovery yang di tawarkan/termasuk di dalam system operasi Windows XP, saya rasa pembuatan partisi FAT ini menjadi suatu yang mubazir.

Sejak pertama kali dibuat hingga sekarang, NTFS telah mengalami perkembangan. Beberapa versi NTFS antara lain:

NTFS versi 1.0

NTFS ini datang bersama dengan Windows NT 3.1. Versi ini menawarkan fungsi yang sangat dasar, tetapi sudah jauh lebih baik dibandingkan FAT File System.

NTFS versi 1.1

NTFS ini datang bersama dengan Windows NT 3.50. Versi ini menambahkan dukungan terhadap pengaturan akses secara diskrit (discretionary access control).

NTFS versi 1.2

NTFS ini datang bersama dengan Windows NT 4.0. Versi ini menambahkan dukungan terhadap auditing setiap berkas dan juga kompresi transparan.

NTFS versi 2.0

NTFS ini tidak dirilis secara umum, karena berbagai kendala yang dialaminya, yang tidak diumumkan oleh Microsoft. Microsoft menggagalkan proyek NTFS 2.0 dan langsung menginjak NTFS 3.0

NTFS versi 3.0

NTFS ini datang bersama dengan Windows 2000. Versi ini menawarkan banyak peningkatan dibandingkan dengan versi sebelumnya. Di antaranya adalah penetapan kuota kepada setiap pengguna, Encrypting File System (EFS), sistem keamanan yang dapat diatur dari server pusat, fitur indeksasi terhadap properti dan isi setiap berkas, dan lain-lain. Selain itu, NTFS 3.0 juga menawarkan dukungan kepada struktur GUID Partition Table dan Logical Disk Management.

NTFS versi 3.1

NTFS ini datang bersama dengan Windows XP SP1 dan Windows Server 2003. Versi ini menawarkan perbaikan yang minor yang terjadi dalam versi sebelumnya (khususnya di bidang performa), dan juga penggantian algoritma enkripsi yang digunakan oleh EFS dari DESX atau 3DES menjadi AES-256.

exFAT (singkatan dari Extended File Allocation Table, atau sering disebut sebagai FAT64) adalah sebuah sistem berkas proprietary yang cocok untuk digunakan oleh media-media penyimpanan berbasis memori flash. Sistem berkas ini pertama kali dibuat oleh Microsoft untuk perangkat-perangkat benam di dalam Windows Embedded CE 6.0 dan Windows Vista Service Pack 1. Diperkenalkan pada bulan November 2006, sistem berkas ini dapat digunakan sebagai alternatif dari sistem berkas NTFS, karena memang NTFS memiliki struktur data yang relatif lebih besar ketimbang exFAT.

KELEBIHAN DAN KEKURANGAN NTFS DAN FAT

-FAT : File Allocation Table adalah system bekas yang menggunakan struktur table alokasi berkas sebagai cara dirinya beroperasi.

Kelebihan : Hampir mendukung semua system operasi

Kekurangan : Tidak mendukung kapasitas di atas 32 MB

-FAT16 : Sistem bekas yang menggunakan unit alokasi yang memiliki berkas hingga 16 bit sehingga dapat menyimpan hingga alokasi 65536 buah.

Kelebihan : Hampir mendukung semua system operasi

Kekurangan : Tidak mendukung kapasitas di atas 4096MB. Boros penggunaan alokasi sector di atas 513MB

-FAT32 : Versi bekas Fat yang paling baru

Kelebihan : DApat mendukung kapasitas 8TB. Masih dapat di gunakan pada system operasi terbaru keluaran Microsoft

Kekurangan : Boros penggunaan alokasi sector di atas 120GB. Tidak kompetible dengan DOS

-NTFS : Merupakan suatu system berkas yang di bekalkan oleh Microsoft dalam keluarga system operasi Windows NT

Kelebihan : Mendukung system ekripsi, dapat mengatur Quota Volume untuk setiap partisi. Mendukung kompresi data

Kekurangan : Tidak mendukung system operasi Windows 9.X

Ext2 pertama kali dirilis pada bulan Januari 1993. Filesystem ini ditulis oleh Rémy Card, Theodore T. dan Stephen Tweedie, file system ini merupakan penulisan ulang besar-besaran dari Extended file system. Hingga bulan April 2001, file system ini masih menjadi file system tama di Linux. File system ini juga di implementasikan di sistem operasi lain seperti: NetBSD, FreeBSD, GNU HURD, Windows 95/98/NT, OS/2, dan RISC OS. Ext2 memiliki banyak kemiripan dengan filesystem asli Unix. Ia memiliki konsep block, inode, dan directory. Serta memiliki ruang kosong untuk Access Control Lists (ACLs), fragment, undeletion, dan compression walaupun fungsi-fungsi tersebut belum diimplementasikan (terdapat melalui patch terpisah).

Terdapat juga mekanisme versioning yang mengizinkan fitur tambahan (seperti journaling) yang kompatibel. Pada file system EXT2, file data disimpan sebagai data blok. Data blok ini mempunyai panjang yang sama dan meskipun panjangnya bervariasi diantara EXT2 file sistem, besar blok tersebut ditentukan pada saat file sistem dibuat dengan perintah mk2fs. Jika besar blok adalah 1024 bytes, maka file dengan besar 1025 bytes akan memakai 2 blok. Ini berarti kita membuang setengah blok per file. EXT2 mendefinisikan topologi file sistem dengan memberikan arti bahwa setiap file pada sistem diasosiasiakan dengan struktur data inode. Sebuah inode menunjukkan blok mana dalam suatu file tentang hak akses setiap file, waktu modifikasi file, dan tipe file. Setiap file dalam EXT2 file sistem terdiri dari inode tunggal dan setiap inode mempunyai nomor identifikasi yang unik. Inode-inode file sistem disimpan dalam tabel inode. Direktori dalam EXT2 file sistem adalah file khusus yang mengandung pointer ke inode masing-masing isi direktori tersebut.

Adapun kelebihan dari file system ini, yaitu ketika proses boot, sistem pada umumnya menjalankan pemeriksaan rutin (e2fsck) terhadap filesystem. Terdapat beberapa field Superblock dari filesystem ext2 yang memberitahukan apakah fsck harus dijalankan (karena apabila memeriksa filesystem pada waktu boot akan memakan waktu yang sangat lama apabila ukurannya besar). Fsck akan dijalankan apabila filesystem tidak di unmount secara bersih, apabila jumlah mount maksimum telah dilampaui atau apabila jumlah waktu maksimum antara pemeriksaan telah dilampaui. Selain itu, Ekstensi journaling untuk kode ext2 dikembangkan oleh Stephen Tweedie. Dengan metode ini, resiko korupsi metadata dapat dihindari dan kebutuhan untuk menunggu e2fsck selesai setelah terjadi crash tanpa harus mengubah tatanan on-disk ext2. Singkat kata, journal adalah file biasa yang menyimpan seluruh block metadata (dan data tambahan) yang telah dimodifikasi, sebelum dituliskan kedalam filesystem. Ini berarti mungkin untuk menambahkan journal kedalam filesystem ext2 yang telah ada tanpa harus menkonversi data yang sudah ada. Ketika melakukan perubahan terhadap filesystem (perubahan nama file), data disimpan pada transaksi di dalam journal dan bisa sempurna ataupun tidak sempurna ketika terjadi crash. Ketika transaksi sempurna ketika terjadi crash (atau keadaan normal ketika sistem tidak crash), maka setiap block di dalam transaksi tersebut akan menunjukkan keadaan filesystem yang valid, dan dikopikan kedalam filesystem. Apabila transaksi tidak sempurna ketika terjadi crash, maka tidak ada jaminan bahwa block tersebut konsisten dan transaksi akan diabaikan (yang berarti perubahan terhadap filesystem akan hilang).

Kehandalan Ext2FS:

Administrator sistem dapat memilih ukuran blok yang optimal (dari 1024 sampai 4096 bytes), tergantung dari panjang file rata-rata, saat membuat file sistem.

Administrator dapat memilih banyak inode dalam setiap partisi saat membuat file sistem.

Strategi update yang aman dapat meminimalisasi dari system crash.

Mendukung pengecekan kekonsistensian otomatis saat booting.

Mendukung file immutable (file yang tidak dapat dimodifikasi) dan append-only (file yang isinya hanya dapat ditambahkan pada akhir file tersebut).

Kelemahan Ext2FS:

Ketika shut down secara mendadak membutuhkan waktu yang tidak sebentar untuk recover.

Untuk melakukan clean up file system, biasanya Ext 2 secara otomatis akan menjalankan utility

e2fsck pada saat booting selanjutnya.

EXT3 file sistem EXT3 adalah peningkatan dari EXT2 file sistem. Peningkatan ini memiliki beberapa keuntungan, diantaranya:

1. Setelah kegagalan sumber daya, "unclean shutdown", atau kerusakan sistem, EXT2 file sistem harus melalui proses pengecekan dengan program e2fsck. Proses ini dapat membuang waktu sehingga proses booting menjadi sangat lama, khususnya untuk disk besar yang mengandung banyak sekali data. Dalam proses ini, semua data tidak dapat diakses. Jurnal yang disediakan oleh EXT3 menyebabkan tidak perlu lagi dilakukan pengecekan data setelah kegagalan sistem. EXT3 hanya dicek bila ada kerusakan hardware seperti kerusakan hard disk, tetapi kejadian ini sangat jarang. Waktu yang diperlukan EXT3 file sistem setelah terjadi "unclean shutdown" tidak tergantung dari ukuran file sistem atau banyaknya file, tetapi tergantung dari besarnya jurnal yang digunakan untuk menjaga konsistensi. Besar jurnal default memerlukan waktu kira-kira sedetik untuk pulih, tergantung kecepatan hardware.

2. Integritas data EXT3 menjamin adanya integritas data setelah terjadikerusakan atau "unclean shutdown". EXT3 memungkinkan kita memilih jenis dan tipe proteksi dari data.

3. Kecepatan Dari pada menulis data lebih dari sekali, EXT3 mempunyai throughput yang lebih besar daripada EXT2 karena EXT3 memaksimalkan pergerakan head hard disk. Kita bisa memilih tiga jurnal mode untuk memaksimalkan kecepatan, tetapi integritas data tidak terjamin.

4. Mudah dilakukan migrasi Kita dapat berpindah dari EXT2 ke sistem EXT3 tanpa melakukan format ulang.

Filesystem Ext4, generasi baru, pengembangan lebih lanjut dari filesystem Ext3. Filesystem Ext4 didesain untuk memberikan performance yang lebih baik dan peningkatan kemampuan. Filesystem Ext4 juga meningkatkan daya tampung maksimal filesystem ke 1 exabyte dan mengurangi wktu yang diperlukan untuk melakukan pengecekan hardisk (fsck yang mana pada Filesystem Ext3, setiap 20-30 kali mount). Berdasarkan test benchmark yang dilakukan oleh beberapa benchmarker, Filesystem Ext4 memiliki keunggulan performance yang significant dalam menulis dan membaca file berukuran besar.

Filesystem Ext4 menyisihkan filesystem lain seperti xfs, jfs, Reiserfs dan ext3.

Reiser file sistem memiliki jurnal yang cepat. Ciri-cirinya mirip EXT3 file sistem. Reiser file sistem dibuat berdasarkan balance tree yang cepat. Balance tree unggul dalam hal kinerja, dengan algoritma yang lebih rumit tentunya. Reiser file sistem lebih efisien dalam pemenfaatan ruang disk. Jika kita menulis file 100 bytes, hanya ditempatkan dalam satu blok. File sistem lain menempatkannya dalam 100 blok. Reiser file sistem tidak memiliki pengalokasian yang tetap untuk inode. Resier file sistem dapat menghemat disk sampai dengan 6 persen.

Swap merupakan partition yang boleh dibuat pada hard disk dan digunakan sebagai virtual memory. Dengan maksud, swap ini digunakan apabila (fizikal memory) yang ada pada komputer telah digunakan secara maksimun, maka swap akan digunakan untuk menampung memori tambahan. Swap tidak boleh digunakan untuk data.