Aula 07

Prévia do material em texto

SISTEMAS OPERACIONAIS PARA REDES
Prof. Luiz di Marcello
Aula 7 – Armazenamento de Massa
OBJETIVOS DA AULA
Analisar o funcionamento do HD
Identificar os tipos de RAID
ARMAZENAMENTO DE MASSA
Introdução
Os dispositivos de armazenamento são capazes de armazenar dados para posterior consulta ou manipulação 
O termo “em massa” significa que o dispositivo ou aparelho é capaz de armazenar grandes volumes de dados
Estes dispositivos podem ser de vários tipos: HD (Hard Disk) e SSD (Solid-State Disk)
Pode ser armazenamento local ou remoto
ARMAZENAMENTO DE MASSA
HD (Hard Disk) ou SSD (Solid-State Drive) ???
O SSD é uma nova tecnologia, considerada a evolução do HD
O SSD não possui partes móveis, sendo constituído de um circuito integrado semicondutor, uma memória flash
O SSD: não possui partes mecânicas (sem vibrações, silenciosos e resistentes); tempo de acesso reduzido; consomem menos energia (esquentam menos); são menores e mais leves
ARMAZENAMENTO DE MASSA
HD (Hard Disk): Armazenamento mais usado 
SSD: capacidade de armazenamento menor; perde a capacidade de reter carga elétrica (vida útil); custo elevado
Os discos magnéticos (HD) são dis
positivos para armazenamento não
volátil de dados, ou seja, independe
de alimentação de energia para 
manter seu conteúdo
ARMAZENAMENTO DE MASSA
HD (Hard Disk): Composição
Um HD é formado por vários discos de material duro (rígido) sobrepostos, unidos por um mesmo eixo vertical, girando a uma velocidade constante (ex.: 5400rpm, 7200rpm)
ARMAZENAMENTO DE MASSA
HD (Hard Disk): Trilhas e Cilindros 
Cada disco compõe-se de trilhas concêntricas, divididas em setores; as trilhas dos diferentes discos que ocupam a mesma posição vertical formam um cilindro
Os dados gravados no mesmo cilin
dro (na mesma trilha, porém em 
superfícies diferentes) podem ser 
lidos ou gravados sem que o braço
se mova
ARMAZENAMENTO DE MASSA
HD (Hard Disk): Formatação e Tempo de acesso
Na formatação cada superfície é dividida em trilhas e cada trilha é dividida em setores, onde são armazenadas os dados
A formatação depende do SO que usará o disco
O tempo de acesso aos dados é definido
como o período decorrido entre a ordem
de acesso e o final da transferência: não
é constante e pode ser definido com a 
seguinte fórmula:
	 TAcesso = T(Seek + Latência + Transferência)
ARMAZENAMENTO DE MASSA
HD (Hard Disk): Tempo de acesso
O tempo necessário para ler/gravar um bloco de dados de/para o disco é função de três fatores (tempos): 
Seek: tempo gasto para mover o braço até o cilindro onde o bloco se encontra
Latência: tempo de espera até que o setor desejado seposicione sob a cabeça de leitura/gravação
Transferência: tempo necessário para ler/gravar o setor
ARMAZENAMENTO DE MASSA
Gerenciamento de espaço livre
Quando o espaço é utilizado, ele é removido dessa estrutura
Quando o arquivo é eliminado, todos os seus blocos são liberados para a lista de espaços livres
Podemos gerenciar por:
Mapa de bits: cada entrada é associada a um bloco
Lista encadeada: lista encadeada de todos os blocos livres; cada bloco possui um ponteiro para o próximo
ARMAZENAMENTO DE MASSA
Gerenciamento de espaço livre
Podemos gerenciar por:
Tabela de blocos livres (contíguos): considerando que blocos contíguos são geralmente alocados ou liberados simultaneamente, enxergam-se conjuntos de segmentos de blocos livres
ARMAZENAMENTO DE MASSA
Alocação de espaço em disco: Contígua
Conjunto contíguo de blocos alocados na criação do arquivo
Tabela de alocação contém
uma entrada (bloco inicial e 
tamanho em blocos) para 
cada arquivo
Necessário pré-alocação
ARMAZENAMENTO DE MASSA
Alocação de espaço em disco: Ligada (ou Encadeada)
Cada bloco contém um ponteiro para o próximo
Tabela de alocação contém uma entrada para o primeiro bloco e o tamanho em blocos
Adequada para arquivos de aces
so sequencial
Para ter acesso a um determina
do bloco é necessário percorrer a 
lista até o bloco desejado
ARMAZENAMENTO DE MASSA
Alocação de espaço em disco: Indexada
A tabela de alocação contém o bloco que serve de índice (ponteiros dos blocos de dados) para cada arquivo
O sistema operacional UNIX 
utiliza uma estratégia com 
mais de um nível de indireção
(índice de índices)
ARMAZENAMENTO DE MASSA
RAID: Desempenho, Redundância e Proteção
As técnicas de RAID (Redundant Array of Independent Disks, “Matriz Redundante de Discos Independentes”) foram desenvolvidas no final da década de 1980 por pesquisadores de Universidade da Califórnia, em Berkeley
Consiste em um grupo de discos físicos que são tratados pelo SO como se fossem uma única unidade lógica 
Podem ser implementadas pelos controladores de discos (RAID externo) ou por software através do SO ou um sistema gerenciador de discos
ARMAZENAMENTO DE MASSA
Cada disco do stripe set é dividido em pedaços (stripes)
Distribui as operações de E/S entre os diversos discos com o objetivo de aumentar o desempenho, 
ou seja, as operações 
podem ser processadas 
paralelamente
RAID 0: Striping (fracionamento)
ARMAZENAMENTO DE MASSA
Sempre que um arquivo é gravado, seus dados são divididos em pedaços iguais e espalhados simultaneamente pelos stripes de diversos discos
Caso haja falha em qualquer disco do stripe set, os dados serão perdidos, não há redundância
RAID 0: Striping (fracionamento)
ARMAZENAMENTO DE MASSA
RAID 1: Mirroring (espelhamento)
Replica todo o conteúdo de um disco (primário) em um ou mais discos (espelhos ou secundários)
A redundância dessa técnica garante 
que no caso de falha no disco primário
os discos espelhos serão utilizados de 
forma transparente
ARMAZENAMENTO DE MASSA
RAID 1: Mirroring (espelhamento)
Todas as operações de escrita no disco primário são replicadas para os espelhos
O overhead é pequeno e vantajoso, considerando o benefício de proteção aos dados
ARMAZENAMENTO DE MASSA
RAID 5: Paridade Distribuída
Consiste em distribuir os dados entre os discos do array, implementando redundância baseada em paridade
Os dados de paridade são
armazenados nos discos do
array junto com os dados
ARMAZENAMENTO DE MASSA
RAID 5: Paridade Distribuída
Caso haja falha, os dados podem ser recuperados através de um algoritmo de reconstrução que utiliza as informações da paridade
A capacidade útil é de 80% do total
Gera um overhead nas operações de gravação em função do cálculo de paridade
ARMAZENAMENTO DE MASSA