AMOEBA (SISTEM TERDISTRIBUSI)

1.       Pendahuluan

Secara kasar, kita dapat membagi sejarah komputasi modern ke dalam era berikut:

-       1970-an: Timesharing (1 komputer dengan banyak pengguna)

-       1980-an: Personal komputer (1 komputer per user)

-       1990-an: Komputasi paralel (banyak komputer per user)

Sampai sekitar tahun 1980, komputer besar, mahal, dan terletak di pusat-pusat komputer. Kebanyakan organisasi memiliki satu mesin besar.

Tahun 1980-an, harga turun ke titik di mana setiap user bisa memiliki-nya  komputer pribadi atau workstation. Mesin-mesin ini sering jaringan bersama-sama,  sehingga pengguna dapat melakukan remote login pada komputer orang lain atau berbagi file dalam berbagai cara.

Dewasa ini beberapa sistem memiliki banyak prosesor per pengguna, baik dalam bentuk  komputer paralel atau koleksi besar CPU yang dibagi oleh komunitas pengguna yang kecil. Seperti  biasanya disebut sistem parallel atau terdistribusi sistem komputer.

Perkembangan ini menimbulkan pertanyaan tentang jenis perangkat lunak apa yang akan dibutuhkan untuk sistem baru ini. Untuk menjawab pertanyaan ini, sebuah kelompok di bawah arahan Prof Andrew S. Tanenbaum pada Vrije Universiteit (VU) di Amsterdam (Belanda)  telah melakukan penelitian sejak tahun 1980 di bidang sistem komputer terdistribusi. Ini penelitian, sebagian dilakukan dalam kerjasama dengan Centrum voor Wiskunde en Informatica (CWI), telah mengakibatkan pengembangan suatu sistem operasi terdistribusi baru, yang disebut Amoeba, yang dirancang untuk lingkungan yang terdiri dari sejumlah besar komputer.

Amoeba tersedia gratis untuk universitas dan lembaga pendidikan lainnya dan komersial khusus harga dan kondisi perusahaan, pemerintah, dan pengguna lain, seperti yang dijelaskan kemudian.

2.       Definisi Amoeba

Amoeba adalah tujuan umum dari sistem operasi terdistribusi. Ini dirancang untuk mengambil koleksi mesin-mesin dan membuat mereka bertindak bersama sebagai satu sistem terpadu. Di umum, pengguna tidak mengetahui jumlah dan lokasi dari prosesor yang menjalankan perintah, maupun jumlah dan lokasi dari file server yang menyimpan file. Untuk pengguna biasa, sebuah sistem Amoeba terlihat seperti satu kuno time-sharing sistem.

Amoeba adalah sebuah proyek penelitian yang sedang berlangsung. Itu harus dianggap sebagai platform untuk melakukan penelitian dan pengembangan di terdistribusi dan sistem paralel, bahasa, protokol dan aplikasi. Meskipun memberikan beberapa UNIX emulasi, dan pasti UNIX-seperti rasa (termasuk lebih dari 100 UNIX-seperti utilitas), itu adalah TIDAK plug-compatible pengganti UNIX. Harus menarik bagi pendidik dan peneliti yang ingin kode sumber sistem operasi terdistribusi untuk memeriksa dan bermain-main dengan, serta untuk mereka yang membutuhkan basis untuk menjalankan aplikasi terdistribusi dan paralel.

Amoeba ini ditujukan untuk komputasi terdistribusi baik (beberapa pengguna independen bekerja pada proyek-proyek yang berbeda) dan komputasi paralel (misalnya, satu pengguna menggunakan CPU 50 untuk bermain catur secara paralel). Amoeba menyediakan mekanisme yang diperlukan untuk melakukan keduanya aplikasi terdistribusi dan paralel, tetapi kebijakan sepenuhnya ditentukan oleh user-level program. Sebagai contoh, baik tradisional (yaitu berurutan) membuat dan paralel baru amake disediakan.

Tujuan desain dasar Amoeba adalah:

-       Distribution     :   Connecting bersama banyak mesin

-       Parallelism       :   Allowing pekerjaan individu untuk menggunakan beberapa CPU dengan mudah

-       Transparency   :   Having koleksi komputer bertindak seperti sistem tunggal

-       Performance    :   Achieving semua di atas dalam cara yang efisien

Amoeba adalah sebuah sistem terdistribusi, di mana beberapa mesin dapat dihubungkan bersama. Mesin-mesin ini tidak perlu semua akan dari jenis yang sama. Mesin dapat ditularkan sekitar bangunan pada sebuah LAN. Amoeba menggunakan performa tinggi protokol jaringan FLIP untuk LAN komunikasi. Jika sebuah mesin Amoeba memiliki lebih dari satu antarmuka jaringan itu akan secara otomatis bertindak sebagai router FLIP antara berbagai jaringan dan dengan demikian menghubungkan berbagai LAN bersama.

Amoeba juga merupakan sistem paralel. Ini berarti bahwa satu pekerjaan atau program dapat menggunakan beberapa prosesor untuk mendapatkan kecepatan. Sebagai contoh, sebuah cabang dan boundproblem seperti Traveling Salesman Problem dapat menggunakan puluhan atau bahkan ratusan CPU, jika tersedia, semua bekerja sama untuk memecahkan masalah lebih cepat. Large back end Multiprocessors, misalnya, bisa dimanfaatkan dengan cara ini sebagai mesin menghitung besar.

Tujuan utama lainnya adalah transparansi. Pengguna tidak perlu tahu nomor atau lokasi dari CPU, maupun tempat di mana file tersebut disimpan. Demikian pula, masalah-masalah seperti file replikasi ditangani sebagian besar secara otomatis, tanpa campur tangan pengguna bythe.

Dimasukkan ke dalam istilah yang berbeda, seorang pengguna tidak login ke mesin tertentu, tetapi ke dalam sistem secara keseluruhan. Tidak ada konsep mesin rumah. Setelah log in, pengguna tidak harus memberikan perintah remote login khusus untuk mengambil keuntungan dari beberapa prosesor atau melakukan operasi mount remote khusus untuk mengakses file jauh. Untuk pengguna, seluruh sistem seperti satu sistem operasi time sharing konvensional.

Kinerja dan kehandalan selalu isu kunci dalam sistem operasi, jadi upaya substansial telah pergi ke dalam berurusan dengan mereka. Secara khusus, dasar mekanisme komunikasi telah dioptimalkan untuk memungkinkan pesan yang akan dikirim dan balasan diterima dengan penundaan yang minimum, dan untuk memungkinkan blok besar data yang akan dikirimkan dari mesin mesin bandwidth tinggi. Blok bangunan ini berfungsi sebagai dasar untuk pelaksanaan kinerja tinggi subsistem dan aplikasi onAmoeba.

3.       Konsep Dasar dalam Amoeba

Bagian berikut memberikan pengenalan Amoeba dan sebagian karakteristiknya.

3.1.       Mikrokernel + Server Arsitektur

Amoeba ini dirancang dengan apa yang saat ini disebut sebagai arsitektur mikrokernel. Ini berarti bahwa setiap mesin dalam sebuah sistem berjalan Amoeba kecil, identik sepotong software yang disebut kernel. Kernel mendukung proses dasar, komunikasi, dan objek primitif. Mentah ini juga menangani perangkat I / O dan memori manajemen. Segalanya lain yang dibangun ontop fundamental ini, biasanya byuser-ruang server proses.

Dengan demikian sistem terstruktur sebagai kumpulan proses independen. Beberapa ini adalah proses pengguna, menjalankan program aplikasi. Proses tersebut disebut klien. Proses server lainnya, seperti file Bullet server atau direktori server. Fungsi dasar dari mikrokernel adalah untuk menyediakan sebuah lingkungan di mana klien dan server dapat berjalan dan berkomunikasi dengan satu sama lain.

Desain modular ini membuat lebih mudah untuk memahami, menjaga, dan memodifikasi sistem. Sebagai contoh, karena file server adalah sebuah server terisolasi, bukan menjadi seorang bagian integral dari sistem operasi, adalah mungkin bagi pengguna untuk mengimplementasikan file baru server untuk tujuan-tujuan khusus (misalnya NFS, database). Dalam sistem konvensional, seperti UNIX, menambahkan tambahan yang ditetapkan pengguna sistem file infeasible.

3.2.       Threads

Dalam banyak sistem operasi tradisional, suatu proses terdiri dari sebuah ruang alamat dan benang tunggal kontrol. Dalam Amoeba, masing-masing proses memiliki ruang alamat sendiri, tetapi mungkin berisi beberapa kontrol benang (benang). Setiap thread memiliki programnya sendiri counter dan stack sendiri, tetapi kode saham dan data global dengan semua benang lainnya dalam proses.

Setelah beberapa benang di dalam setiap proses yang nyaman untuk berbagai tujuan dan sesuai dengan model komputasi terdistribusi dan paralel dengan sangat baik. Sebagai contoh, sebuah file server mungkin memiliki beberapa benang, masing-masing thread awalnya menunggu permintaan masuk Ketika permintaan datang, diterima oleh beberapa thread, yang kemudian mulai memproses itu. Jika itu thread blok kemudian menunggu untuk disk I / O, benang lain dapat melanjutkan. Meskipun mereka kontrol independen Namun, semua benang dapat mengakses blok Common cache, menggunakan Semaphore untuk menyediakan sinkronisasi antar thread. Desain ini membuat pemrograman server dan aplikasi paralel jauh lebih mudah.

Tidak hanya proses pengguna terstruktur sebagai koleksi benang berkomunikasi dengan RPC, tapi kernel juga. Secara khusus, benang di kernel menyediakan akses ke jasa manajemen memori.

3.3.       Remote Procedure Call

Threads sering perlu untuk berkomunikasi dengan satu sama lain. Threads dalam satu proses hanya dapat berkomunikasi melalui memori bersama, tetapi benang yang terletak di berbagai proses memerlukan mekanisme yang berbeda. Amoeba dasar mekanisme komunikasi prosedur remote panggilan (RPC). Komunikasi terdiri dari benang klien mengirimkan pesan ke server benang, kemudian menghalangi sampai server mengirimkan kembali benang kembali pesan, dan pada saat klien diblokir.

Untuk melindungi pengguna dari naif rincian ini, prosedur perpustakaan khusus, yang disebut Rintisan bertopik, disediakan untuk mengakses layanan terpencil. Amoeba memiliki bahasa khusus yang disebut Amoeba Interface Language (AIL) untuk secara otomatis menghasilkan tulisan rintisan ini prosedur. Mereka marshal parameter dan menyembunyikan rincian komunikasi dari para pengguna.

3.4.       Komunikasi kelompok

Untuk banyak aplikasi, satu-ke-banyak komunikasi dibutuhkan, di mana satu pengirim ingin mengirim pesan ke beberapa penerima. Sebagai contoh, sekelompok kerjasama server mungkin perlu melakukan ini ketika struktur data diperbarui. Juga sering dibutuhkan untuk pemrograman paralel. Amoeba menyediakan fasilitas dasar untuk dapat dipercaya, benar-benar-kelompok memerintahkan komunikasi, di mana semua penerima dijamin untuk kelompok mendapatkan semua pesan dalam urutan yang sama persis. Mekanisme ini menyederhanakan banyak terdistribusi dan pemrograman paralel masalah.

3.5.       Objek dan Kemampuan

Ada dua konsep dasar di Amoeba : objek dan kemampuan. Semua layanan dan komunikasi yang dibangun di sekitar mereka.

Sebuah objek konseptual tipe data abstrak. Itu adalah, sebuah objek adalah sebuah struktur data di mana operasi tertentu didefinisikan. Sebagai contoh, sebuah direktori adalah obyek yang operasi tertentu dapat diterapkan, seperti nama masukkan dan melihat upname.

Amoeba terutama perangkat lunak mendukung objek, tetapi objek hardware juga ada. Tiap objek ini dikelola oleh proses server yang dapat dikirim RPCs. Setiap RPC menentukan objek yang akan digunakan, operasi harus dilakukan, dan setiap parameter yang akan berlalu.

Ketika sebuah objek dibuat, server melakukan penciptaan membangun sebuah 128-bit disebut kemampuan dan mengembalikannya ke pemanggil. Operasi berikutnya pada objek meminta user untuk mengirimkan kemampuan server untuk kedua menentukan objek dan membuktikan pengguna memiliki izin untuk memanipulasi objek. Kemampuan terlindungi cryptographically untuk mencegah gangguan. Semua benda di seluruh sistem diberi nama dan dilindungi menggunakan satu ini sederhana, transparan skema.

3.6.       Memory Management

Amoeba model memori yang sederhana dan efisien. Sebuah ruang alamat proses terdiri dari satu atau lebih segmen pengguna dipetakan ke alamat virtual yang ditentukan. Ketika proses pelaksanaan, semua segmen dalam memori. Ada swapping atau paging di sekarang, dengan demikian Amoeba hanya dapat menjalankan program yang cocok di memori fisik. Keuntungan utama dari skema ini adalah kesederhanaan dan kinerja tinggi. Kekurangan utama adalah bahwa tidak mungkin untuk menjalankan program lebih besar daripada memori fisik.

3.7.       Input / Output

I / O juga ditangani oleh kernel benang. Untuk membaca mentah blok dari disk, misalnya, proses pengguna memiliki otorisasi yang tepat, apakah RPCs dengan disk I / O thread di kernel. Pemanggil tidak menyadari bahwa server benar-benar sebuah kernel thread, sejak antarmuka pengguna kernel benang dan benang adalah identik. Secara umum, hanya file server dan sistem serupa seperti proses berkomunikasi dengan kernel I / O benang.

4.       Sistem Arsitektur Amoeba

Sejak komputasi terdistribusi dan paralel berbeda dari komputer pribadi, itu pertama bermanfaat menggambarkan jenis konfigurasi hardware yang Amoeba adalah dirancang. Amoeba tipikal sistem akan terdiri dari tiga kelas fungsional mesin. Pertama, setiap pengguna memiliki workstation untuk menjalankan antarmuka pengguna, sistem jendela X. Workstation ini bisa menjadi teknik khas workstation, atau terminal X khusus. Hal ini sepenuhnya didedikasikan untuk menjalankan antarmuka pengguna, dan tidak perlu melakukan lain komputasi.

Kedua, terdapat sebuah kolam prosesor yang secara dinamis dialokasikan untuk pengguna sebagai diperlukan. Prosesor ini dapat menjadi bagian dari sebuah multiprosesor atau multicomputer, menjadi koleksi komputer papan tunggal atau menjadi kelompok dialokasikan untuk workstation tujuan. Biasanya, setiap kolam prosesor memiliki beberapa megabyte memori swasta, yaitu, renang prosesor tidak perlu memiliki memori bersama (tetapi tidak dilarang). Komunikasi dilakukan dengan mengirimkan paket-paket di atas LAN. Semua berat komputasi prosesor yang terjadi di kolam.

Ketiga, ada server khusus, seperti direktori file server dan server yang dijalankan sepanjang waktu. Mereka dapat berjalan di kolam prosesor prosesor, atau pada hardware khusus, seperti yang diinginkan.

Semua komponen ini harus terhubung dengan LAN cepat. Saat ini hanya Ethernet didukung, tapi port LAN lain yang mungkin.

5.     Manajemen Berkas Amoeba

Dalam sistem operasi terdistribusi, sistem berkas dipetakan dengan baik dengan berorientasi pada objek yang ada dan kapabilitasnya. Hal ini akan menjadi berkesan abstrak, terutama untuk kelas pengguna. Ada tingkatan yang lebih ekstra dalam pemetaan berkas yang ada, mulai dari simbol, pengurutan nama path, dan kapabilitasnya. Melalui sistem ini objek lokal tidak ada bedanya dengan objek publik. Dalam sistem ini ada semacam tingkatan akses yang sebenarnya mirip UNIX. Setiap user dan group memiliki hak akses yang berbeda-beda pada setiap berkas atau folder yang ada pada sistem operasi terdisstribusi.

Dalam implementasi sistem Amoeba, terutama di negeri Belanda dimana hak akses yang dimiliki pengguna terbatas pada hak baca, tulis/membuat, dan hapus. Dengan hal ini, maka keamanan server dapat terjaga. Pelayanan terhadap direktori yang ada dibuat sangat ketat dalam hal keamanan. Bahkan dibuat semacam kode acak yang akan menyandikan sehngga tidak mudah dibaca oleh siapapun. Kode penyandiannya akan digunakan lagi oleh sistem untuk mengembalikan seperti semula kepada user. Kode ini hanya akan diberikan kepada pemilik tersebut. Sehingga ketika user mengakses berkas yang bersangkutan, maka kode penyandi akan dibuat oleh sistem, agar pemilik dapat membacanya. Pelayanan direktori ini juga bertanggungjawab dalam hal backup sistem. Hal ini akan menyebabkan selalu dalam keadaan yang aman, dan lebih kebal terhadap gangguan yang terjadi di dalam sistem, karena pelayanan direktori ini menyimpan cache dari atau direktori yang berada pada sistem.

Sumber:
http://malupeng.files.wordpress.com/2010/03/amoeba-operating-system.docx
http://naeli.staff.gunadarma.ac.id/Downloads/files/8482/Sistem+Operasi+Terdistribusi.pdf
http://www.scribd.com/doc/38205899/53/Manajemen-Berkas
http://dablugen.blogspot.com/2012/04/manajemen-berkas-dalam-sistem-operasi.html
http://tugasso.blog.com/manajemen-file/