PENGANTAR BASIS DATA (3 SKS)

STMIK Indnesia

CHAPTER 5

MEDIA PENYIMPANAN

STMIK Indnesia

PENGANTAR BASIS DATA (3 SKS)JENIS-JENIS MEDIA PENYIMPANAN Cache Memory Main Memory Flash Memory Magnetic Disc Storage Optical Storage Tape Storage RAID

STMIK Indnesia

PENGANTAR BASIS DATA (3 SKS)GAMBARAN UMUM BENTUK FISIK Terdapat beberapa tipe media

penyimpanan data pada sistem komputer

Penyimpanan data dibedakan berdasarkan :

Kecepatan Akses Data Harga dari Media Penyimpanan Kehandalan dari Media Penyimpanan

STMIK Indnesia

PENGANTAR BASIS DATA (3 SKS)GAMBARAN UMUM BENTUK FISIKMedia penyimpanan informasi di system computer dibagi

menjadi 2 tipe utama : Penyimpan primer / Primary Storage

Ciri-ciri :o Kecepatan akses tinggio Harganya relative mahalo Kapasitas relative kecilo Volatile

  Penyimpan sekunder / Secondary Storage

Cirri-ciri :o Kecepatan akses rendaho Harganya relative muraho Kapasitas relative besaro Non-volatile

STMIK Indnesia

PENGANTAR BASIS DATA (3 SKS)

CACHE MEMORY Chache Memory mempunyai akses data paling

cepat. Cache Memory merupakan penyimpanan paling

mahal Kapasitas Cache Memory paling Kecil (mis 256 KB

– 1 MB) Mempunyai sifat volatile Cache Memory biasanya terletak pada Mainboard Biasanya prosessor akan mencari data pada

cache memory dulu sebelum mencari data data memory utama.

Biasanya data yang terletak pada cache memory adalah data yang sering di baca

STMIK Indnesia

PENGANTAR BASIS DATA (3 SKS)

MAIN MEMORY (RAM) Merupakan simpanan data pada saat

komputer beroperasi Harganya relatif masih mahal Kapasitas relatif kecil ( mis 64 MB – 1 GB) Kecepatan akses relatif lebih cepat Bersifat volatile

STMIK Indnesia

PENGANTAR BASIS DATA (3 SKS)

FLASH MEMORY Merupakan simpanan data yang banyak

digunakan saat ini Menggunakan cara kerja EEPROM

(electrically eraseable programmable read only memory)

Kapasitas relatif lebih kecil besar dibandingkan main memory

Non-volatile Kecepatan relatif lebih lambat

dibandingkan main memory

STMIK Indnesia

PENGANTAR BASIS DATA (3 SKS)

MAGNETIC-DISC STORAGE Kapasitas relatif besar ( 1 GB – 100 GB) Kecepatan relatif lambat Harga Relatif Lebih murah Non-volatile Merupakan media penyimpanan

yang paling banyak dipakai

STMIK Indnesia

PENGANTAR BASIS DATA (3 SKS)

MAGNETIC-DISC STORAGE Kapasitas terus berkembang, karena

aplikasi sistem komputer yang semakin berkembang

Database yang besar biasanya membutuhkan lebih dari 1 hard disk untuk penyimpanannya

Phisik sebuah hardisk terbuat dari bahan Magnetic disk terbuat dari sejumlah plat/cakram. Permukaan tiap cakram (atas/bawah) terbuat dari bahan besi yang mudah dimagnetisasi.

STMIK Indnesia

PENGANTAR BASIS DATA (3 SKS)

MAGNETIC-DISC STORAGE

PLAT/CAKRAMHEAD R/W(READ/WRITE)

STMIK Indnesia

PENGANTAR BASIS DATA (3 SKS)

MAGNETIC-DISC STORAGE Perekaman data Pada disk magnetic kode on dan off

direpresentasikan oleh kedudukan elemen magnetiknya.

Dengan mengimbas permukaan disk dengan magnet (yang ada pada head), kedudukan elemen magnet berubah. Artinya kode on bisa diganti off dan sebaliknya.

Lubang-lubang di permukaan disk merepresentasikan data yang tersusun dalam suatu jalur yang disebut track. Data disimpan dalam track yang berbentuk konsentris.

STMIK Indnesia

PENGANTAR BASIS DATA (3 SKS)

MAGNETIC-DISC STORAGE Tiap track dibagi menjadi sector-sektor (blok). Magnetic disk diorganisasikan menjadi silinder-

silinder. Silinder adalah track-track yang sama pada

permukaan-permukaan pada cakram-cakram yang berbeda.

CYLINDER

SEKTORTRACK

STMIK Indnesia

PENGANTAR BASIS DATA (3 SKS)

MAGNETIC-DISC STORAGE Head R/W menyimpan

informasi yang diambil dari magnetisasi sektor-sektor yang ada dibawahnya.

Head R/W melayang di atas permukaan platter

Jika Head R/W menyentuh permukaan plat, maka data yang ada di bawahnya akan rusak

STMIK Indnesia

PENGANTAR BASIS DATA (3 SKS)

MAGNETIC-DISC STORAGE Disc Controller merupakan interface antar

sistem komputer dan hardware dari hardisk dengan menerima perintah read / write pada sebuah sector.

Disc controller juga bertugas untuk remapping bad sector, sehingga data tidak disimpan pada bad sektor pada hard disk

Disk controller

System bus

disks

STMIK Indnesia

PENGANTAR BASIS DATA (3 SKS)

MAGNETIC-DISC STORAGEWaktu Akses terdiri dari SEEK TIME

Waktu yang dibutuhkan untuk menempatkan R/W head pada cylinder yang diinginkan ( mis 2 – 30 millisecond)

ROTATIONAL LATENCY TIME Waktu yang dibutuhkan untuk menunggu sampai data

berada di bawah R/W head Biasanya sekitas 5400 RPM – 15000 RPM

STMIK Indnesia

PENGANTAR BASIS DATA (3 SKS)

MAGNETIC-DISC STORAGE Kapasitas Waktu akses (access time)

waktu mulai permintaan read/write hingga transfer data dimulai

Rata-rata waktu transfer data (data-transfer rate)waktu rata-rata data diambil atau disimpan ke dalam hardisk ( mis 4 – 8 MB per detik)

Reliability

STMIK Indnesia

PENGANTAR BASIS DATA (3 SKS)

MAGNETIC-DISC STORAGE Proses I/O pada disk ditentukan oleh

sistem operasi Setiap proses I/O akan meminta alamat

dari data pada harddisk, yang disebut juga block number (nomor blok)

Ukuran blok berkisar dari 512 kb – 4096 kb

Data ditransfer antara memory dan hardisk dalam ukuran blok

STMIK Indnesia

PENGANTAR BASIS DATA (3 SKS)

MAGNETIC-DISC STORAGE Karena akses data pada hardisk lebih lambat

dibanding dengan akses data pada memory, maka sering terjadi bottleneck

Maka pengembangan dilakukan pada teknik untuk memperbaiki kecepatan akses blok pada disk

Beberapa teknik yang dikembangkan : Scheduling (penjadwalan) File organization (organisasi file) Non-volatile write buffers (penulisan pada buffer

non-volatile) Log disk

STMIK Indnesia

PENGANTAR BASIS DATA (3 SKS)

OPTICAL STORAGE Simpanan data pengganti disket ( mudah dibawa-

bawa) Kapasitas relatif besar ( 1 keping CD dapat

menyimpan s/d 640 MB, 1 keping DVD dapat menyimpan s/d 1,7 GB)

Kecepatan relatif lebih lambat Harga relatif lebih murah Non-Volatile

STMIK Indnesia

PENGANTAR BASIS DATA (3 SKS)

TAPE STORAGE Kapasitas sangat besar ( 40 GB – 400 GB) Kecepatan akses paling lambat Non-Volatile Harga paling murah Biasa digunakan untuk back up data

STMIK Indnesia

PENGANTAR BASIS DATA (3 SKS)HIRARKI MEDIA PENYIMPANAN DATA

CACHE MEMORY

MAIN MEMORY

FLASH MEMORY

MAGNETIC DISC

OPTICAL DISC

MAGNETIC TAPE

Kapasitas makin ke bawah makin 

besar

Kecepatan makin ke atas makin 

besar

STMIK Indnesia

PENGANTAR BASIS DATA (3 SKS)HIRARKI MEDIA PENYIMPANAN DATA

Urutan media penyimpanan dari yang tercepat

Primary storage Cache memory, main memory

Secondary storage (online storage) Magnetic disc

Tertiary storage (off line storage) Optical disc, magnetic tape

STMIK Indnesia

PENGANTAR BASIS DATA (3 SKS)

RAID Raid ( redundant arrays of independent disks)

Satu set disk drive yang bekerja seolah-olah sebagai satu disk drive tunggal

LATAR BELAKANG RAID Kecepatan komputer tergantung dari

kecepatan cpu, kecepatan memory dan kecepatan proses i/o

Kecepatan memori dan processor berkembang cepat

Kecepatan proses i/o berkembang lambat

Blok-blok data disebut page-page data disimpan dalam pola pita-pita (stripes)

STMIK Indnesia

PENGANTAR BASIS DATA (3 SKS)

RAID TIGA KARAKTERISTIK UMUM DARI RAID INI, YAITU:

1. Menurut stallings [stallings2001], raid adalah sebuah set dari beberapa physical drive yang dipandang oleh sistem operasi sebagai sebuah logical drive.

2. Data didistribusikan ke dalam array dari beberapa physical drive.

3. Kapasitas disk yang berlebih digunakan untuk menyimpan informasi paritas, yang menjamin data dapat diperbaiki jika terjadi kegagalan pada salah satu disk.

Blok-blok data disebut page-page data disimpan dalam pola pita-pita (stripes)

STMIK Indnesia

PENGANTAR BASIS DATA (3 SKS)

RAID

RAID dengan Empat Disk dan Striping

Page 1-4 dapat dibaca/tulis secara paralel dalam waktu bersamaan

STMIK Indnesia

PENGANTAR BASIS DATA (3 SKS)

RAID Kerusakan beberapa disk yang dijadikan satu

lebih besar dibandingkan dengan kerusakan satu disk.Mis : mttf disk 100.000 jam ( 11 tahun), jika 100 disk dijadikan satu maka mttf menjadi 100.000 / 100 = 1000 jam ( 42 hari)

Solusi untuk permasalahan di atas adalah dengan membuat duplikasi disk, menyimpan data yang sama pada dua disk yang berbeda, sehingga jika data rusak pada disk yang satu, maka data pada disk yang lain dapat diselamatkan. (teknik ini sidebut mirroring atau shadowing)

STMIK Indnesia

PENGANTAR BASIS DATA (3 SKS)

RAID

Duplikasi data pada disk yang berbeda

Disk 2 Disk 3 Disk 4Disk 1

1 1 2 2

3 3 4 4

5 5 6 6

* * * ** * * ** * * *

Strip

Strip

Strip

STMIK Indnesia

PENGANTAR BASIS DATA (3 SKS)

RAID MTTF pada disk yang menggunakan mirorring

tergantung dari mttf masing-masing disk. Serta tergantung dari mean time to repair ( waktu yang dibutuhkan untuk mengganti disk yang rusak dan untuk memperbaiki data pada disk tersebut)

Misal: 2 buah disk, MTTF masing-masing disk = 100.000 jam dan mean time to repair = 10 jam maka mean time terhadap kehilangan data pada disk yang menggunakan mirroring adalah 1000002 / (2 * 10) = 500 x 106 jam atau sekitar 57.000 tahun

STMIK Indnesia

PENGANTAR BASIS DATA (3 SKS)

RAID Kerusakan pada disk yang diduplikasi dapat

terjadi karena arus listrik yang terputus atau bencana alam (banjir, kebakaran atau gempa bumi).

Biasanya kerusakan yang disebabkan arus listrik menyebabkan data yang langsung direkam pada dua disk tsb akan rusak. Hal ini dapat disiasati dengan cara data direkam pada disk yang satu, setelah selesai baru kemudian data direkam pada disk yang lain.

STMIK Indnesia

PENGANTAR BASIS DATA (3 SKS)

PERBAIKAN PERFORMANCE DISK MELALUI PARALLELISM

Menggunakan disk lebih dari satu dapat mempercepat waktu transfer data dengan cara stripping data (blok-blok ) data disimpan pada disk yang berbeda

Bit level stripping tiap bit direkam pada disk yang berbeda

Blok level strippingTiap blok direkam pada disk yang berbeda

Yang Paling Banyak Digunakan Adalah Blok Level Stripping

STMIK Indnesia

PENGANTAR BASIS DATA (3 SKS)

RAID

Disk 2 Disk 3 Disk 4Disk 1

1a 1b 1c ecc

2a 2b 2c ecc

3a 3b 3c ecc

* * * ** * * ** * * *

Strip

Strip

Strip

Disk 2 Disk 3 Disk 4Disk 1

1 2 3 ecc

4 5 6 ecc

7 8 9 ecc

* * * ** * * ** * * *

Strip

Strip

Strip

STMIK Indnesia

PENGANTAR BASIS DATA (3 SKS)

LEVEL RAID Mirroring memperbaiki kehandalan tapi

sangat mahal Stripping memperbaiki rata-rata waktu

transfer tapi tidak memperbaiki kehandalan

Macam-macam alternatif dibuat untuk membuat duplikasi dengan biaya yang murah dengan mengkombinasikan stripping dengan parity bit

Alternatif tersebut digambarkan dengan cara membuat level-level raid

STMIK Indnesia

PENGANTAR BASIS DATA (3 SKS)

LEVEL RAID 0

Operasi baca/tulis terjadi lintas disk drive

-Menggunakan semua harddisk utk penyimpanan data.

Akses paralel terbesar, wkt akses tercepat.

Tdk ada redundansi utk perbaikan kesalahan.

Sangat berguna utk rekaman yg berukuran sangat besar & utk aplikasi-2 yg memiliki aktivitas keluaran masukan yg sangat ekstensif.

STMIK Indnesia

PENGANTAR BASIS DATA (3 SKS)

LEVEL RAID 1

Duplikasi data untuk ketahanan terhadap kerusakan/gangguan pada salah satu disk drive dan untuk proses paralel.

-Kapasitas tempat penyimpanan tinggal separuhnya.

-Setiap operasi penyimpanan redundan & penulisan dpt dikerjakan secara paralel melintasi bag-2 hardisk.

-Operasi pembacaan dpt dikerjakan secara paralel melintasi seluruh hardisk.

-Sangat berguna utk rekaman yg berukuran sangat besar & utk aplikasi-2 yg membutuhkan aktivitas masukan-keluaran yg sangat ekstensif.

Disk 2 Disk 3 Disk 4Disk 1

1 1 2 2

3 3 4 4

5 5 6 6

* * * ** * * ** * * *

Strip

Strip

Strip

STMIK Indnesia

PENGANTAR BASIS DATA (3 SKS)

LEVEL RAID 2 Setiap record disimpan dalam

strip lintas bbrp disk drive. Satu disk menyimpan kode

pengecekan kesalahan untuk data di disk pasangannya.

-Setiap rekaman data merentang pd keseluruhan hardisk.

-Bbrp hardisk digunakan secara ekslusif utk kode perbaikan kesalahan (ECC-Error Correction Code).

-Setiap operasi penulisan menggunakan semua hardisk secara paralel.

-Setiap operasi pembacaan menggunakan semua hardisk secara paralel.

Disk 2 Disk 3 Disk 4Disk 1

1a 1b ecc ecc

2a 2b ecc ecc

3a 3b ecc ecc

* * * ** * * ** * * *

Strip

Strip

Strip

STMIK Indnesia

PENGANTAR BASIS DATA (3 SKS)

LEVEL RAID 3

Perlambatan terjadi karena efek leher botol pada disk

tunggal yang menyimpan kode pengecekan kesalahan data.

-Setiap rekaman data merentang pd semua hardisk data.

-Satu hardisk digunakan secara eksklusif utk kode perbaikan kesalahan (ECC) shg ruang utk data yg disimpan lebih banyak dr RAID-2.

-ECC digunakan utk memulihkan kerusakan data/stripe.

-Setiap operasi penulisan menggunakan semua hardisk secara paralel.

-Setiap operasi pembacaan menggunakan semua hardisk secara paralel.

-Hanya 1 program yg mengakses RAID pd 1 wkt.

Disk 2 Disk 3 Disk 4Disk 1

1a 1b 1c ecc

2a 2b 2c ecc

3a 3b 3c ecc

* * * ** * * ** * * *

Strip

Strip

Strip

STMIK Indnesia

PENGANTAR BASIS DATA (3 SKS)

LEVEL RAID 4Beberapa record dpt disimpan dlm satu strip.

Perlambatan terjadi karena efek leher botol pada disk tunggal yang menyimpan kode pengecekan

kesalahan data. -Secara potensial terdpt banyak rekaman

dlm 1 stripe. -Satu hardisk secara eksklusif digunakan

utk kode perbaikan kesalahan (ECC). Lebih banyak data yg dpt disimpan dibanding RAID-2. Tetapi hardisk sangat sibuk jika operasi penulisan sangat intensif.

-ECC digunakan utk memulihkan kerusakan data atau stripe.

-Setiap operasi penulisan menggunakan semua hardisk secara paralel.

-Setiap operasi pembacaan menggunakan semua hardisk secara paralel.

-Akses dr bbrp program dpt diproses secara paralel.

Disk 2 Disk 3 Disk 4Disk 1

1 2 3 ecc

4 5 6 ecc

7 8 9 ecc

* * * ** * * ** * * *

Strip

Strip

Strip

STMIK Indnesia

PENGANTAR BASIS DATA (3 SKS)

LEVEL RAID 5 Menghindari perlambatan dg

menyebar lokasi penyimpanan kode pengecekan kesalahan data.

-Secara potensial terdpt banyak rekaman dlm 1 stripe.

-Semua hardisk secara eksklusif digunakan utk kode perbaikan kesalahan (ECC). Lebih banyak data yg dpt disimpan dibanding RAID-2. Tetapi hardisk sangat sibuk jika operasi penulisan banyak.

-ECC digunakan utk memulihkan kerusakan data atau stripe.

-Setiap operasi penulisan menggunakan semua hardisk secara paralel.

-Setiap operasi pembacaan menggunakan semua hardisk secara paralel.

-Akses dr bbrp program dpt diproses secara paralel.

Disk 2 Disk 3 Disk 4Disk 1

1 2 3 4

5 6 7 8

9 10 11 12

ecc ecc ecc ecc* * * ** * * *

Strip

Strip

Strip

STMIK Indnesia

PENGANTAR BASIS DATA (3 SKS)

RAIDFaktor-faktor Yang Mempengaruhi Level Raid

Faktor keuangan untuk permintaan jumlah disk yang banyak

Performance Dari Operasi I/O Performance pada saat disk mengalami

kerusakan(Tergantung dari MTTF)

Performance selama data pada disk yang satu rusak, data pada disk yang lain direbuilt (bangun kembali)(tergantung MTTR)

STMIK Indnesia

PENGANTAR BASIS DATA (3 SKS)

MASALAH HARDWARE Raid dapat diimplementasi tanpa ada perubahan

pada level hardware, hanya merubah dengan software (software raid)

Ada keuntungan lebih jika dibuat hardware yang secara khusus digunakan untuk mendukung raid (hardware raid)

Implementasi nya pada penggunaan ram non-volatile untuk merekam data yang akan ditulis, jika listrik mati sebelum proses perekaman selesai, maka sistem dapat mengambil informasi pada ram tsb untuk menyelesaikan perekaman