Spot Blog: Organisasi Berkas Indeks Sequential

Salah satu cara yang paling efektif untuk mengorganisasi kumpulan record-record yang membutuhkan akses record secara sequential maupun akses record secara individu berdasarkan nilai key adalah organisasi berkas indeks sequential.

Jadi berkas indeks sequential merupakan kombinasi dari berkas sequential dan berkas relatif.

Struktur Pohon
Sebuah pohon (tree) adalah struktur dari sekumpulan elemen, dengan salah satu elemennya merupakan akarnya atau root dan sisanya yang lain merupakan bagian-bagian pohon yang terorganisasi dalam susunan berhirarki dengan root sebagai puncaknya. Contoh umum dimana struktur pohon sering ditemukan adalah pada penyusunan silsilah keluarga, hirarki suatu organisasi, daftar isi suatu buku dan lain sebagainya.
Contoh :

Secara rekursif suatu struktur pohon dapat didefinisikan sebagai berikut :

- Sebuah simpul tunggal adalah sebuah pohon.
- Bila terdapat simpul n, dan beberapa sub pohon T1, T2, ..., Tk, yang tidak saling berhubungan, yang masing-masing akarnya adalah n1, n2, ..., nk, dari simpul / sub pohon ini dapat dibuat sebuah pohon baru dengan n sebagai akar dari simpul-simpul n1, n2, ..., nk.

Pohon Biner
Salah satu tipe pohon yang paling banyak dipelajari adalah pohon biner. Pohon Biner adalah pohon yang setiap simpulnya memiliki paling banyak dua buah cabang / anak.

Adapun jenis akses yang diperbolehkan, yaitu :
- Akses Sekuensial
- Akses Direct
Sedangkan jenis prosesnya adalah :
- Batch
- Interactive
Struktur Berkas Indeks sekuensial
- Indeks --> Binary Search Tree
- Data --> Sekuensial

Lihat gambar berikut ini :

Pada gambar tsb memperlihatkan struktur berkas indeks sequential dengan sebuah indeks berikut pointer yang menuju ke berkas data sequential.
Indeks disusun berdasarkan binary search tree dan digunakan untuk melayani sebuah permintaan untuk mengakses sebuah record tertentu.
Berkas data sequential digunakan untuk mendukung akses sequential terhadap seluruh kumpulan record-record.

Implementasi Organisasi Berkas Indeks Sequential
Ada 2 pendekatan dasar untuk mengimplementasikan konsep dari organisasi berkas indeks sequential :
- Blok Indeks dan Data (Dinamik)
- Prime dan Overflow Data Area (Statik)
Kedua pendekatan tersebut menggunakan sebuah bagian indeks dan sebuah bagian data, dimana masing-masing menempati berkas yang terpisah.

Alasannya :
Karena mereka diimplementasikan pada organisasi internal yang berbeda. Masing-masing berkas tersebut harus menempati pada alat penyimpan yang bersifat Direct Access Storage Device (DASD).

Blok Indeks Dan Data
Pada pendekatan ini kita menyusun data dengan lebih memperhatikan ke data yang bersifat logik, bukan fisik, jadi berkas indeks dan berkas data diorganisasikan dalam blok.
- Berkas indeks mempunyai struktur tree
- Berkas data mempunyai struktur sequential dengan ruang bebas yang didistribusikan antar populasi record.
Pada gambar tersebut ada N blok data dan 3 tingkat dari indeks. Setiap entry pada indeks mempunyai bentuk (nilai key terendah, pointer), dimana pointer menunjuk pada blok yang lain, dengan nilai key-nya sebagai nilai key terendah. Setiap tingkat dari blok indeks menunjuk seluruh blok, kecuali blok indeks pada tingkat terendah yang menunjuk ke blok data.
Misal :
Setiap blok data mempunyai ruang yang cukup untuk menampung 5 record dan setiap blok indeks mempunyai ruang yang cukup untuk menyimpan 4 pasang (nilai key, pointer).
Jika kita menginginkan penyisipan maupun penghapusan terhadap isi berkas, maka blok indeks dan blok data akan dibuat dengan sejumlah ruang bebas, yang biasanya disebut sebagai padding dan pada gambar ditunjukkan sebagai irisan.

Permintaan :
INSERT APE
INSERT AIREDALE
Hanya blok data 1 yang digunakan dan hasilnya ditunjukkan pada gambar di bawah ini :

Entry pada blok harus diletakkan berdasarkan urutan sequential ascending.

Permintaan :
INSERT ARMADILLO
Pencarian dari struktur indeks menyatakan bahwa ARMADILLO seharusnya menempati blok data 1, tetapi blok tersebut sudah penuh.
Untuk mengatasi keadaan tersebut, blok data 1 dipecah dengan memodifikasi blok indeks 1-1.

Separuh dari isi blok data, tetap menempati blok tersebut dan separuhnya lagi dipindahkan ke blok yang baru dibuat, yaitu blok data 1A.
Hasilnya ditunjukkan pada gambar di bawah ini :

Permintaan :
INSERT CAT
INSERT BEAR
INSERT BOBCAT
Akan mengisi blok data 2, tetapi blok data tersebut harus dipecah menjadi blok data 2 dan 2A Blok indeks 1-1 sudah penuh dan tidak dapat memuat pointer pada blok data 2A, sehingga inipun harus dipecah, dengan cara mengubah penafsiran indeks pada tingkat 2. Jika blok indeks pada tingkat paling tinggi (dalam hal ini indeks tingkat 3) sudah penuh, maka harus dipecah, sehingga sebuah indeks tingkat yang baru akan ditambahkan pada indeks tree. Maka seluruh pencarian langsung memerlukan pengaksesan empat blok indeks dan sebuah blok data.

TO data block 3

Prime dan Overflow Data Area

Pendekatan lain untuk mengimplementasikan berkas indeks sequential adalah berdasarkan struktur indeks dimana struktur indeks ini lebih ditekankan pada karakteristik hardware (fisik) dari penyimpanan, dibandingkan dengan distribusi secara logik dari nilai key.

Indeksnya ada beberapa tingkat, misalnya tingkat cylinder indeks dan tingkat track indeks. Berkas datanya secara umum diimplementasikan sebagai 2 berkas, yaitu prime area dan overflow area.

Misalnya setiap cylinder dari alat penyimpanan mempunyai 4 track. Pada berkas binatang ada 6 cylinder yang dialokasikan pada prime data area. Track pertama (nomor 0) dari setiap cylinder berisi sebuah indeks pada record key dalam cylinder tersebut.

Entry pada indeks ini adalah dalam bentuk :
nilai key terendah, nomor track

Dalam sebuah track data, tracknya disimpan secara urut berdasarkan nilai key.Tingkat pertama dari indeks dalam berkas indeks dinamakan master indeks.

Entry pada indeks ini adalah dalam bentuk :

- nilai key tertinggi, pointer
- Tingkat kedua dari indeks dinamakan cylinder indeks.
- Indeks ini berisi pointer pada berkas prime data dan entry-nya dalam bentuk :
- nilai key tertinggi, nomor cylinder

Permintaan untuk mengakses data secara sequential akan dilayani dengan mengakses cylinder dan track dari berkas data prime secara urut.
Misal setiap track dari berkas prime data mempunyai ruang yang cukup untuk menampung 5 record (jika penyisipan dan penghapusan terhadap berkas dilakukan, maka akan dibentuk padding).

Permintaan :

INSERT APE
INSERT AIREDALE

Akan mudah dilayani. Hanya track data 1 dari cylinder 1 yang akan digunakan dan hasilnya ditunjukkan pada gambar di bawah ini :

Permintaan :
INSERT ARMADILLO

Agak sulit ditangani. Pencarian struktur indeks menyatakan bahwa ARMADILLO seharusnya menempati track 1 dari cylinder 1, tetapi track tersebut sudah penuh.
Untuk mengatasi keadaan tersebut diperlukan overflow data area. Overflow data area ini merupakan berkas yang terpisah dari prime data area, tetapi overflow area ini ditunjukkan oleh entry prime data area.
Hasilnya ditunjukkan pada gambar di bawah ini :

INSERT ARMADILLO

Agak sulit ditangani. Pencarian struktur indeks menyatakan bahwa ARMADILLO seharusnya menempati track 1 dari cylinder 1, tetapi track tersebut sudah penuh.

Untuk mengatasi keadaan tersebut diperlukan overflow data area. Overflow data area ini merupakan berkas yang terpisah dari prime data area, tetapi overflow area ini ditunjukkan oleh entry prime data area.

Hasilnya ditunjukkan pada gambar di bawah ini :

Karena ARMADILLO seharusnya berada setelah kelima entry pada track 1 dari cylinder 1, tetapi karena track ini sudah penuh, maka ARMADILLO dipindahkan ke overflow data area. Indeks track dari cylinder 1 harus dimodifikasi untuk memperlihatkan bahwa ada sebuah record pada overflow area yang secara logik seharusnya menempati pada akhir dari track 1, sehingga penambahan dari entry itu adalah :

Dengan ovfl-ptr adalah :

Permintaan :
INSERT CAT
INSERT BEAR
INSERT BOBCAT

Akan mengisi track 2 dari cylinder 1 pada prime data area, tetapi pengisian tersebut mengakibatkan penggunaan overflow area. Perhatikan CAT dipindahkan ke overflow area, karena entry pada prime track tidak hanya harus dalam urutan, tetapi juga entry tersebut harus mendahului suatu entry overflow dari track tersebut.

Hasilnya ditunjukkan pada gambar di bawah ini :

Permintaan :
INSERT ANT
Hasilnya ditunjukkan pada gambar di bawah ini :

Deklarasi Berkas Indeks Sequential dalam bahasa COBOL :