INTRODUÇÃO À INFORMÁTICA

Capítulo 5

Armazenamento e Multimídia:

OBJETIVOS

� Relacionar os benefícios do armazenamentosecundário.

� Identificar e descrever as mídias de armazenamentoque estão disponíveis para computadores pessoais.

� Estabelecer a diferença entre os principais tipos de armazenamento secundário.

� Descrever como os dados são armazenados em um disco.

� Discutir os benefícios da multimídia.� Explicar como os dados são organizados, acessados e processados.

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ARMAZENAMENTO SECUNDÁRIO

� Separado do próprio computador.� Software e dados armazenados em base quase permanente.� Diferentemente da memória, não se perde quando há queda da energia elétrica.

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BENEFÍCIOS DO ARMAZENAMENTO

SECUNDÁRIO

� Espaço� Confiabilidade� Conveniência� Economia� Alta Disponibilidade� Redundância

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DISCOS RÍGIDOS

� Lâmina rígida revestida com óxido magnético:� Diversas lâminas podem ser combinadas em uma única pilha de discos (disk pack).

� Unidade de disco – um dispositivo que possibilita recuperar dados para serem lidos ou escritos em disco.� Unidade de disco para computadores pessoais alojada no gabinete do computador.

� Grandes sistemas computadorizados podem ter diversas unidades de disco externas. 5

LENDO E ESCREVENDO DADOS

� O braço de acesso movimenta a cabeça de leitura/gravação sobre uma localização em particular.

� A cabeça de leitura /gravação paira alguns milionésimos de polegada acima da lâmina.� Se a cabeça tocar a lâmina, haverá um crash, e dados serão destruídos.

� Dados podem ser destruídos se a cabeça entrar em contato com uma mínima matéria estranha na superfície do disco.

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PILHA DE DISCOS

(DISK PACKS)

� Cada lâmina tem seu próprio braço de acesso com uma cabeça de leitura/gravação.

� A maioria das pilhas de discos (disk packs) combina lâminas, braços de acesso e cabeça de leitura/gravação.

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COMO OS DADOS SÃO ORGANIZADOS

� Trilha� Setor� Cluster� Cilindro

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TRILHA

� A porção circular da superfície do disco que passa sob a cabeça de leitura/gravação.� O disco rígido pode ter 3.000 ou mais trilhas em cada superfície de cada lâmina.

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SETOR

� Cada trilha é dividida em setores que contêm um número fixo de bytes.� Tipicamente, 512 bytes por setor.

� A gravação por zonas atribui mais setores às trilhas que estão nas zonas externas do que àquelas que estão nas zonas internas.� Usa o espaço de armazenamento de maneira mais completa.

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CILINDRO

� A trilha sobre cada superfície, que está sob a cabeça de leitura/gravação, em determinada posição das cabeças de leitura/gravação.� Quando o arquivo é maior do que a capacidade de uma única trilha, o sistema operacional armazena-o em trilhas que fazem parte do mesmo cilindro.

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VELOCIDADE DE ACESSO A DISCO

� Tempo de acesso – o tempo necessário para acessar dados no disco.

� Três fatores:� Tempo de busca� Comutação de cabeças� Retardo rotacional

� Assim que os dados são encontrados, o passo seguinte é a transferência de dados.

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TEMPO DE BUSCA

� Tempo necessário para que o braço de acesso se posicione sobre uma trilha em particular.� Todos os braços de acesso se movem como uma unidade.

� Todos se posicionam simultaneamente sobre um conjunto de trilhas que compõe um cilindro.

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COMUTAÇÃO DE CABEÇAS

� A ativação de uma cabeça de leitura/ gravação em particular sobre uma trilha em particular.� Todos os braços de acesso se movem juntos, mas somente uma cabeça de leitura/ gravação pode operar em determinado momento.

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RETARDO ROTACIONAL

� O tempo necessário para que os dados desejados na trilha passem sob a cabeça de leitura e gravação.� Em média, a metade do tempo para uma revolução completa do disco.

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REDUNDANT ARRAY OF INDEPENDENT

DRIVES,(RAID)

� Conjunto Redundante de Discos Independentes ou também Conjunto Redundante de Discos Econômicos ou ainda Arranjo Redundante de Discos Independentes, é um meio de se criar um sub-sistema de armazenamento composto por vários discos individuais, com a finalidade de ganhar segurança e desempenho.

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RAID - VANTAGENS

� Ganho de desempenho no acesso.� Redundância em caso de falha em um dos discos.� Uso múltiplo de várias unidades de discos.� Facilidade em recuperação de conteúdo "perdido".

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RAID - ARQUITETURAS

� Implementação via software, � o sistema operacional gerencia o RAID através da controladora de discos, sem a necessidade de um controlador de RAIDs, tornando-a mais barata..

� Nesse tipo de implementação, todo o processamento necessário para o gerenciamento do RAID é feito pela CPU.

� Toda movimentação de dados(leitura e escrita) é feita por uma camada de software que faz a abstração entre a operação lógica (RAID) e os discos físicos, e é controlada pelo sistema operacional. 18

RAID - ARQUITETURAS

� A configuração do RAID via software é feita pelo sistema operacional, que precisa ter implementado no próprio núcleo a utilização de RAIDs via software.

� É possível criar RAIDs via software no Mac OS X, Linux, FreeBSD, OpenBSD e no Windows (versão server).

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RAID � O sistema RAID consiste em um conjunto de dois ou mais discos rígidos com dois objetivos básicos:

� Tornar o sistema de disco mais rápido (isto é, acelerar o carregamento de dados do disco), através de uma técnica chamada divisão de dados (data striping ou RAID 0);

� Tornar o sistema de disco mais seguro, através de uma técnica chamada espelhamento (mirroring ou RAID 1).

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RAID - 0� No striping, ou distribuição, os dados são subdivididos em segmentos consecutivos (stripes, ou faixas) que são escritos sequencialmente através de cada um dos discos de um array, ou conjunto. Cada segmento tem um tamanho definido em blocos.

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RAID - 0� A distribuição, ou striping, oferece melhor desempenho comparado a discos individuais, se o tamanho de cada segmento for ajustado de acordo com a aplicação que utilizará o conjunto, ou array.

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RAID - 0� Vantagens:

� Acesso rápido as informações (até 50% mais rápido);

� Custo baixo para expansão de memória.

� Desvantagens:� Caso algum dos setores de algum dos HD’s venha a apresentar perda de informações, o mesmo arquivo que está dividido entre os mesmos setores dos demais HD’s não terão mais sentido existir, pois uma parte do arquivo foi corrompida, ou seja, caso algum disco falhe, não tem como recuperar;

� Não é usada paridade. 23

RAID - 1 (MIRROR)� E o nível de RAID que implementa o espelhamento de disco, também conhecido como mirror.

� Para esta implementação são necessários no mínimo dois discos. O funcionamento deste nível é simples: todos os dados são gravados em dois discos diferentes; se um disco falhar ou for removido, os dados preservados no outro disco permitem a não descontinuidade da operação do sistema. 24

RAID - 1 (MIRROR)� Vantagens:

� Caso algum setor de um dos discos venha a falhar, basta recuperar o setor defeituoso copiando os arquivos contidos do segundo disco;

� Segurança nos dados (com relação a possíveis defeitos que possam ocorrer no HD).

� Desvantagens:� Custo relativamente alto se comparado ao RAID 0;

� ocorre aumento no tempo de escrita;25

RAID - 3� Esse nível de RAID fraciona os dados para obter alto desempenho e usa paridade para melhorar a tolerância a falhas.

� Informações sobre paridade são armazenadas em um drive dedicado, de modo que os dados possam ser reconstruídos se um drive falhar.

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RAID - 3� Esse nível de RAID fraciona os dados para obter alto desempenho e usa paridade para melhorar a tolerância a falhas.

� Informações sobre paridade são armazenadas em um drive dedicado, de modo que os dados possam ser reconstruídos se um drive falhar.

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RAID - 3� Vantagens:

� leitura rápida;� escrita rápida;� possui controle de erros.

� Desvantagem:� Montagem difícil via software.

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NÍVEIS DE RAID

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STORAGE AREA NETWORK

� Na computação, uma Rede de área de armazenamento (em inglês Storage Area Network ou SAN)

� É uma rede projetada para agrupar dispositivos de armazenamento de computador.

� As SANs são mais comuns nos armazenamentos de grande porte. 30

STORAGE AREA NETWORK

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STORAGE AREA NETWORK

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STORAGE AREA NETWORK

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STORAGE AREA NETWORK

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TIPOS

� As SANs normalmente são construídos em uma infra-estrutura especialmente projetada para comportar grande tráfego de dados originados de armazenamento.

� Assim, eles proporcionam um acesso mais rápido e estável do que protocolos de alto-nível como os NAS.

� A tecnologia mais comum para SAN é a rede de fibra óptica com o conjunto de comandos SCSI.

� Um canal de fibra óptica SAN padrão é feita de alguns switches que estão interligados, formando uma rede. 35

TIPOS

� Uma alternativa, e mais recente de protocolo SAN é o iSCSI, que usa o mesmo conjunto de comandos SCSI sobre TCP/IP (e, Tipicamente, Ethernet).

� Nesse caso, os switches, cabos e hubs seriam de protocolo TCP/IP.

� Conectados à SAN estarão um ou mais servidores (hosts) e uma ou mais coleções de discos, arquivos de fita ou outros dispositivos de armazenamento.

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BENEFÍCIOS

� Compartilhar o armazenamento normalmentesimplifica a administração e proporcionaflexibilidade, uma vez que cabos e dispositivos dearmazenamento não precisam ser movidosfisicamente para mudar armazenamento de umservidor para outro.

� Cada dispositivo na SAN é de propriedade de umúnico computador. Oposto a isso,o NAS (Network-Attached Storage) permite quevários computadores acessem ao mesmo conjuntode arquivos em uma rede.

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BENEFÍCIOS

� As SANs tendem a aumentar a capacidade dearmazenamento, uma vez que múltiplosservidores podem compartilhar a mesma reservade crescimento.

� Habilidade de permitir que servidoresefetuem boot pelo próprio SAN.

� Isto permite uma rápida e fácil reposição deservidores defeituosos, uma vez que o SAN podeser reconfigurado para que o servidor dereposição use o LUN (Logical Unit Number, ounúmero lógico de unidade) do servidor defeituoso.

� Esse processo pode levar pouco mais de 30minutos e é uma idéia relativamente nova queestá sendo implantada em novos data centers.

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BENEFÍCIOS

� As SANs também tendem a ser mais eficazes emprocessos de recuperação de dados.

� Uma SAN pode replicar dados de váriosservidores para uma área de armazenamentosecundária, que pode ser remota ou local.

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ARMAZENAMENTO EM DISCO ÓPTICO

� Provê um armazenamento barato e compacto com maior capacidade.

� Um feixe laser varre o disco e capta reflexos de luz da superfície do disco.

� Categorizado pela capacidade de leitura e gravação.� Mídia somente de leitura – o usuário pode ler, mas não pode escrever no disco.

� Gravar uma vez, ler muitas (WORM) – o usuário pode gravar no disco uma única vez.

� Magnético-óptico (MO) – combina capacidades magnéticas e ópticas.

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DISCOS COMPACTOS

� CD-ROM – a unidade somente pode ler dados de CDs.� Um CD-ROM armazena até 700 MB por disco.� Principal mídia para distribuição de software.

� CD-R – a unidade pode escrever no disco apenas uma vez.� O disco pode ser lido por uma unidade de

CD-ROM ou CD-R.

� CD-RW – a unidade pode apagar e sobregravar dados múltiplas vezes.� Alguns problemas de compatibilidade podem

ser encontrados ao tentar ler discos CD-RW em unidades de CD-ROM.

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DIGITAL VERSATILE DISK (DVD)

� Laser de ondas curtas podem ler pontos densamente empacotados.� A unidade de DVD pode ler CD-ROMs.� Capacidade até 17 GB.� Possibilita armazenar filmes de longa- metragem.� O som é melhor do que os de CDs de áudio.

� Existem diversas versões de DVDs graváveis e regraváveis.

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MULTIMÍDIA

� Apresenta informação com texto, ilustrações, fotos, narração, música, animação e clipes de filmes.

� Impraticável até o advento dos discos ópticos.

� Requisitos� Aplicações

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REQUISITOS

� Unidade de CD-ROM ou DVD-ROM.� Placa de som ou chip de som.� Alto-falantes:

� Para obter som de alta qualidade adquira bons alto-falantes e instale subwoofers.

� Equipado para manipular MPEG:� Padrões para compactação de vídeo.

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APLICAÇÕES

� Educação:� Embarque em tours virtuais.� Estude partituras musicais.� Estude uma língua estrangeira.

� Outros:� Prepare impostos com videoclipes de especialistas da Receita Federal.

� Jogue games.

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ARMAZENAMENTO EM FITA MAGNÉTICA

� Fita similar à usada emcassetes de música.

� Categorizado em termosde densidade.� Número de bits porpolegada armazenados nafita.

� Usado principalmentepara backup de dados armazenados emsistemas de disco. 46

SISTEMAS DE BACKUP

� Imperativo ter cópias de dados importantes armazenadas longe do computador:� Discos falham, ocasionalmente.� Instalação de software pode causar pane no computador.

� Usuários cometem erros ao introduzir dados.

� Fita é uma mídia de backup ideal:� Pode copiar o disco rígido inteiro para uma única fita em minutos.

� O backup pode ser programado para quando o sistema não estiver em uso. 47