Se há alguma atividade que toma a maior parte do dia de um administrador de sistemas, esta deve ser a administração do armazenamento. Parece que os discos estão sempre sem espaço livre, sendo sobrecarregados por muitas atividades I/O ou falhando inesperadamente. Sendo assim, é vital ter um conhecimento sólido do armazenamento em disco para ser um administrador de sistemas competente.
Antes de administrar o armazenamento, é preciso entender o hardware no qual os dados são armazenados. A não ser que você já tenha algum conhecimento sobre a operação do dispositivo de armazenamento em massa, poderá se ver numa situação com um problema relativo ao armazenamento, mas não possuirá o conhecimento elementar para interpretar o que está vendo. Ao obter um pouco de conhecimento da operação do respectivo hardware, você poderá determinar se o sub-sistema de armazenamento de seu computador está operando apropriadamente.
A grande maioria dos dispositivos de armazenamento em massa usam alguma forma de mídia rotativa e suporta o acesso randômico aos dados nesta mídia. Isso significa que os seguintes componentes estão presentes de alguma forma em praticamente todos os dispositivos de armazenamento em massa:
Pratos de disco (disk platters)
Dispositivo de acesso/gravação de dados
Braços de acesso
As seções seguintes exploram cada um destes componentes em mais detalhes.
A mídia rotativa usada para quase todos os dispositivos de armazenamento em massa tem a forma de um ou mais pratos circulares e achatados. O prato pode ser composto de diversos materiais diferentes, como alumínio, vidro e policarbonato.
A superfície de cada prato é tratada de maneira a possibilitar o armazenamento de dados. A natureza exata desse tratamento depende da tecnologia de armazenamento de dados utilizada. A tecnologia mais comum é baseada na propriedade do magnetismo; nestes casos os pratos são cobertos de um componente que exibe boas características magnéticas.
Uma outra tecnologia comum de armazenamento é baseada nos princípios ópticos; nestes casos, os pratos são cobertos por materiais cujas propriedades ópticas podem ser modificadas, assim permitindo armazenar os dados opticamente[1].
Não importa a tecnologia de armazenamento em uso; os pratos de disco são torcidos, permitindo à sua superfície inteira varrer um outro componente — o dispositivo de acesso/gravação de dados.
O dispositivo de acesso/gravação é o componente que leva os bits e bytes no qual opera um sistema de computador e os transforma em variações magnéticas ou ópticas, necessárias para interagir com os materiais que cobrem a superfície dos pratos de disco.
Às vezes, as condições sob as quais estes dispositivos devem operar são desafiadoras. Por exemplo: num armazenamento em massa magneticamente baseado, os dispositivos de acesso/gravação (conhecidos como cabeças) devem estar bem próximos à superfície do prato. No entanto, se a cabeça e a superfície do prato do disco tivessem contato, a fricção resultante danificaria ambos seriamente. Sendo assim, as superfícies da cabeça e do prato são polidas cuidadosamente, e a cabeça usa pressão do ar exercida pelos pratos giratórios para flutuar sobre a superfície do prato, "voando" há uma altitude mais fina que um fio de cabelo. É por este motivo que os drives de disco magnéticos são sensíveis a choque, alterações de temperatura repentinas e quaisquer contaminações do ar.
Os desafios enfrentados pelas cabeças ópticas são de certa forma diferentes daqueles enfrentados pelas cabeças magnéticas — aqui, o grupo da cabeça deve permanecer há uma distância relativamente constante da superfície do prato. Caso contrário, as lentes usadas para focar no prato não produzem uma imagem suficientemente definida.
Em qualquer um dos casos, as cabeças usam uma quantidade muito pequena da área da superfície do prato para o armazenamento de dados. Conforme o prato gira abaixo das cabeças, essa área da superfície toma a forma de uma linha circular muito fina.
Se essa fosse a maneira como os dispositivos de massa funcionam, significaria que mais de 99% da área da superfície do prato seria desperdiçada. Poderia-se montar cabeças adicionais sobre o prato, mas, para utilizar totalmente a área da superfície do prato, seriam necessárias mais de mil cabeças. Se faz necessário um método para mover a cabeça sobre a superfície do prato.
Ao usar uma cabeça conectada a um braço capaz de varrer toda a superfície do prato, é possível usar o prato totalmente para o armazenamento de dados. Entretanto, o braço de acesso deve ser capaz de duas coisas:
Mover-se rapidamente
Mover-se com muita precisão
O braço de acesso deve mover-se o mais rápido possível porque o tempo gasto movendo a cabeça de uma posição a outra é tempo desperdiçado. Isso ocorre porque não é possível acessar nenhum dado até que o braço de acesso pare de mover[2].
O braço de acesso deve ser capaz de mover-se com grande precisão porque, conforme afirmado anteriormente, a área da superfície usada pelas cabeças é muito pequena. Sendo assim, para usar a capacidade de armazenamento do prato eficientemente, é necessário mover as cabeças somente o suficiente para garantir que todos os dados gravados na nova posição não sobrescrevam os dados gravados numa posição anterior. Isso tem o efeito de dividir conceitualmente a superfície do prato em mil ou mais "anéis" concêntricos ou faixas. O movimento do braço de acesso de uma faixa para outra é frequentemente referido como busca, e o tempo que leva para o braço de acesso mover-se de uma faixa a outra é conhecido como tempo de busca.
Quando há pratos múltiplos (ou um prato com ambas superfícies utilizadas para o armazenamento de dados), os braços de cada superfície ficam empilhados, permitindo que a mesma faixa de cada superfície seja acessada simultaneamente. Se as faixas de cada superfície pudessem ser visualizadas com o acesso estático sobre uma determinada faixa, elas pareceriam estar empilhadas uma sobre a outra, formando um formato cilíndrico. Consequentemente, o conjunto de faixas acessível numa determinada posição dos braços de acesso são conhecidas como cilindro.
| [1] | Alguns dispositivos ópticos — notadamente os drives de CD-ROM— usam táticas um pouco diferentes para o armazenamento de dados; estas diferenças são apontadas ao longo do capítulo. |
| [2] | Em alguns dispositivos ópticos (como drives de CD-ROM), o braço de acesso move-se continuamente, fazendo com que o grupo da cabeça faça um movimento espiral ao longo da superfície do prato. Essa é uma diferença fundamental de como o meio de armazenamento é usado, e reflete a origem do CD-ROM como um meio de armazenamento para música, onde a recuperação contínua de dados é uma operação mais comum que a busca de um ponto de dados específico. |