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Recursos físicos

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Não faz muito tempo, era possível armazenar dados em simples disquetes. Depois, com a facilidade cada vez maior de acesso às informações, o volume de dados corporativos cresceu e tornou-se estratégico para o sucesso dos negócios. Assim, o armazenamento transformou-se em procedimento imprescindível para o gerenciamento e a disponibilidade inteligente das informações dentro da organização. Para essa operação, no entanto, são necessários diversos tipos de mídia, ou seja, dispositivos de armazenamento. Estes podem ser divididos em três grupos de unidades: magnéticas, ópticas e ópticas e magnéticas.

As fitas magnéticas foram muito úteis no início da década de 60, quando os computadores eram comercializados com unidades de fitas cassete. Hoje, apesar de terem acesso muito lento, elas ainda são utilizadas em alguns casos para fazer o backup de informações que não precisam ser acessadas freqüentemente. As unidades de fita de cartucho de ¼ polegada, conhecidas como QIC (quarter-inch cartridge), funcionam para realizar backups de muitos discos rígidos.

Já as fitas streamer foram as primeiras memórias secundárias, usadas para armazenamento de backups. A aparência desse tipo de fita magnética é similar à das usadas em gravadores antigos. Ela é feita de material plástico e coberta por uma substância magnetizável. Os dados são gravados nos chamados registros físicos dessa mídia. Cada um deles é gravado em trilhas paralelas, que são divididas em frames (quadros). Cada frame é o espaço para armazenar 1 byte. O espaço entre um registro e outro é chamado de gap.

As fitas DAT formam a segunda geração das fitas magnéticas. Menores, mais fáceis de armazenar e mais seguras, permitem um armazenamento maior de dados. Sua grande capacidade (2 GB a 4 GB) torna essas mídias ótimas para backup de grandes volumes de dados. Sua aparência assemelha-se à de uma fita de vídeo, em tamanho menor.

Mídias removíveis

As mídias que serão tratadas a seguir são definidas por muitos como discos rígidos. Mas, apesar disso, diferentemente dos outros discos, são removíveis e podem ser transportadas. Elas são úteis para fazer backup ou transportar grande quantidade de dados, uma vez que os disquetes possuem pouca capacidade e os discos rígidos não podem ser transportados. A desvantagem é que o acesso torna-se um pouco lento.

O Jaz é uma dessas mídias. Sua capacidade chega a 2 GB e a taxa de transferência média é de 2 MB por segundo. Assim, esse dispositivo é uma boa opção para fazer backup de discos rígidos e não é muito utilizado para transporte de dados, mesmo porque ele exige interface SCSI (Small Computer System Interface).

Com a necessidade de dispositivos de fácil transporte e com alta capacidade de armazenamento, os “zipdisks” e os “superdisks”, por exemplo, surgem como boa opção, cada vez mais difundida. Existem versões com capacidade para 100 MB (mais utilizado) e 250 MB (com mais recursos, porém pouco difundido).

E ainda o velho e bom conhecido disquete, denominado como mídia flexível, o qual foi criado na década de 70 e tornou-se o mais popular meio de armazenagem de dados em pequenas quantidades. Hoje, com a avalanche de dados, ele passou a ser substituído por outras mídias como, por exemplo, o CD (Compact Disk).

Os discos rígidos, também conhecidos como hard-disk (HD) ou winchester, estão presentes em praticamente todos os computadores e são o meio mais rápido e com maior espaço para armazenar as informações. O HD é um conjunto de discos de alumínio, que utiliza a leitura e a gravação magnéticas. Fabricado dentro de uma caixa de metal blindada a vácuo, possui, assim como os disquetes, divisão em trilhas e setores. Cada disco possui duas faces, cada face tendo sua cabeça de leitura/gravação exclusiva.

Unidades Ópticas

Uma unidade óptica é gravada utilizando um laser de alta potência. Com o laser, são feitos furos (pits) em um disco matriz. As áreas não furadas entre os pits, são os chamados lands (espaços). Como os pits têm refletividade diferente dos lands, representa uma informação digital (0 e 1).

Para fazer a leitura de um CD-ROM (Compact Disk – Read Only Memory), um laser na cabeça de leitura óptica do drive projeta um feixe de luz que penetra na camada de plástico protetora do disco e colide com o alumínio reflexivo. Ao colidir com um espaço (land), a luz é refletida de volta e é registrada como presença de luz (bit 1) e as cavidades (pits) que não refletem a luz são registradas como ausência de luz (bit 0).

As unidades ópticas, no entanto, não sofrem alteração se expostas aos meios magnéticos. Podemos dividir as unidades ópticas em CDs e em DVDs. Os CDs são o tipo mais popular de unidade óptica e muito usados atualmente, principalmente para multimídia. Eles têm capacidade de 650 MB (aproximadamente 500 disquetes), o que faz com que sejam usados para jogos ou instalação de programas.

O CD-ROM é o tipo do CD que só serve para leitura. Ele já vem gravado de fábrica e a única coisa a fazer com ele é utilizá-lo para a leitura de suas informações. Já o CD-R (Compact Disk Recordable) foi criado em função da necessidade de armazenar grandes quantidades de dados, que não cabem nos disquetes. Ele é virgem e por meio de uma gravadora de CDs é possível gravar suas informações. Porém, ele só pode ser gravado uma única vez.

Ele também é conhecido como Worm (Write Once Ready Many) e é muito usado na gravação de programas piratas. Uma das aplicações atuais e mais utilizadas do CD-Rmais é quando as informações precisam ser guardadas para efeito legal. Isto porque esse recurso não permite a alteração do que ali estiver gravado, garantindo a autenticidade das informações.

Existe ainda o CD-RW (Compact Disk Rewriteable), semelhante ao CD-R, pois possui a vantagem de poder ser gravado e regravado diversas vezes. Porém, seu custo ainda é alto.

Usando o mesmo princípio dos CDs, o DVD (Digital Versatile Disk) possui uma capacidade muito maior de armazenamento, podendo chegar a 17 GB e uma qualidade de gravação ainda maior. Hoje, o DVD-Rom tem sido muito utilizado para a gravação de filmes que podem ser vistos pelo computador ou por um aparelho específico de DVD. Eles dividem-se, seguindo o mesmo princípio dos CDs, em DVD-R e DVD-RW.

As unidades ópticas-magnéticas são um novo tipo de tecnologia para o armazenamento de dados e que pode vir a desbancar até mesmo os CDs – são os MO (Magneto-Optical) disk. É uma tecnologia híbrida que combina os princípios magnéticos dos discos e os princípios ópticos dos CDs. Podem chegar a armazenar até 2 GB. Essa tecnologia combina gravação mais confiável e rápida a laser, com a possibilidade de regravar várias vezes os dados no disco, permitida pela unidade magnética. Os discos também têm aproximadamente o tamanho de 3,5 polegadas.

Dispositivos físicos

Entre os meios físicos disponíveis no mundo do storage, destacam-se ainda o Direct Attached Storage (DAS), os discos Redundant Array of Independent Disks (RAID), o ATA (Advanced Technology Attachment) e a arquitetura Blade Server. E também as interfaces iSCSI (Internet Samall Computer System Interface) e ISCSI (Small Computer System Interface).

O Direct Attached Storage são drives integrados ao gabinete do computador conectados à CPU via PCI ou outro periférico. É diferente da NAS (Network Attached Storage) e da SAN (Storage Area Network), unidades externas conectadas às workstations e servidores rodando em rede. Com o DAS, cada servidor é dedicado ao storage.

Para ficar claro, vale definir o NAS, que de forma sintética pode ser descrito como armazenamento conectado à rede que fornece acesso a arquivos para usuários conectados, utilizando protocolos de transporte em Ethernet e TCP/IP. Já as SANs, permitem que diversos servidores compartilhem espaço em disco, a partir de um ou mais disk array (matriz para discos de storage). As SANs fornecem aos servidores o acesso ao armazenamento em bloco, usando o protocolo Fibre Channel.

No meio físico, as interfaces desempenham um papel importantíssimo para facilitar ou mesmo propiciar a interoperabilidade – integração harmoniosa entre hardware e softwares de forma a facilitar a comunicação entre eles.

Nesse contexto temos a interface iSCSI, que roda em redes padrão TCP/IP.

Uma pequena iSCSI pode ser construída no topo das redes existentes e usar inclusive Windows ou servidores Linux como arrays remotos de armazenamento. Grandes redes também podem se beneficiar do recurso, desde, é claro, que a iSCSI colocou a SAN dentro do mundo dos custos mais acessíveis.

Já a interface de hardware SCSI possibilita a conexão de até 15 periféricos em uma única placa que se interliga à placa mãe, usando PCI (Peripheral Component Interconect – interconector de componentes periféricos). Os periféricos SCSI são interligados e todos têm uma segunda porta para a conexão com o próximo equipamento em linha. O host SCSI adaptadores estão também disponíveis com dois controladores, suportando 30 periféricos.

O que é RAID?

Fundamental para os sistemas físicos de storage, o RAID (Redundant Array of Independent Disks – matriz redundante de discos independentes) é um subsistema de disco que provê tolerância a falhas. Trata-se de uma tecnologia que combina vários discos rígidos (HD) para formar uma única unidade lógica, onde os mesmos dados são armazenados em todos (redundância).

Em outras palavras, é um conjunto de HDs que funciona como se fosse um só. Isso permite ter uma tolerância alta contra falhas, pois se um disco tiver problemas, os demais continuam funcionando, disponibilizando os dados. O RAID surgiu há mais de 15 anos, resultado de pesquisas realizadas na Universidade de Berkesley, na Califórnia, Estados Unidos.

Para que o RAID seja formado, é preciso utilizar, pelo menos, 2 HDs. O sistema operacional, nesse caso, enxergará os discos como uma unidade lógica única. Quando há gravação de dados, os mesmos se repartem entre os discos do RAID (dependendo do nível). Com isso, além de garantir a disponibilidade dos dados em caso de falha de um disco, é possível também equilibrar o acesso às informações, de forma que não haja gargalos.

Além do RAID, o ATA (Advanced Technology Attachment) é considerado um dos discos mais baratos do mercado. É o nome oficial que um grupo do American National Standard Institute utiliza para o que a indústria de computadores chama de eletrônica integrada do drive (IDE – integrated drive eletronics).

As opções, dependendo do perfil do cliente, passam também pelas NAS. As vantagens de seu uso incluem armazenamento compartilhado, habilidade de adotar diferentes protocolos de arquivos para diferentes ambientes de usuários e redução de custos administrativos, resultando em menor custo total de propriedade.

*Blade Server* - Outro recurso físico bastante usado em data centers são os Blade Servers. Uma arquitetura de múltiplos servidores em um único chassi, que economiza espaço e aprimora o gerenciamento. Em rack ou gabinetes individuais, os chassis permitem melhor suporte. Cada blade tem seus próprios CPU, memória e disco rígido, permitindo também bons recursos de redundância.

A indústria está oferecendo cada vez mais servidores blade. A participação desse segmento de servidores no mercado mais do que dobrou em 2004, alcançando 450 mil unidades, 7% do mercado, com previsão de chegar a 40% até 2006, segundo o instituto de pesquisa IDC. O rápido avanço dos sistemas de gerenciamento, tecnologia de cluster e a contínua desagregação dos servidores em pequenos equipamentos e componentes permite prever o crescimento dos servidores blades e sistemas modulares.

*Protocolos* - Para que os dados passem ou sejam transmitidos de um meio para outro, ou seja, trafeguem, eles necessitam de interfaces, que foram tratadas anteriormente, e também de protocolos. Portanto, o seu armazenamento nos meios físicos terá de contar com a atuação de protocolos como IP, Fiber Chanel, Gigabit Ethernet, entre outros.

Com a popularização do protocolo Fibre Channel, produtos como SAN e NAS ganharam aceitação entre os diretores de TI, porque oferecem melhor performance e armazenamento, além de uma maior escalabilidade, fazendo com que os produtos DAS diminuíssem sua presença no mercado. Enquanto em 1998 o DAS tinha 88% de participação, no ano passado essa porcentagem caiu para 56%, de acordo com a IDC. Até 2006, a previsão dos especialistas é uma queda para 26%.

O protocolo Fibre Channel (FC) é uma das tecnologias mais comercializadas para transmitir dados entre dispositivos de computador e adequada para conectar servidores de computadores a dispositivos de armazenamento compartilhado. É o protocolo de alta velocidade usado para desenvolver as chamadas SANs. Embora possa ser usado de forma geral na rede, carregando ATM, IP e outros protocolos, o FC no início suportava tráfego de dados SCSI dos servidores para os disk arrays, serializando comandos.

Hoje, o FC apenas suporta conexões de fibra single e multimodo, além de cabo coaxial. Pode ser configurado ponto a ponto, via switch, com ou sem hub e conectar-se até 127 nós. Suporta transmitir até 2.12 GB em cada direção e usa o protocolo Gigabit Ehternet. O FC está evoluindo para o FC/IP (Fibre Channel over IP) que, junto com o iSCSI, é uma das principais abordagens da transmissão de dados de armazenamento via redes IP.

O protocolo IP Storage - O IP Storage pode ser usado para desenvolver uma SAN, junto com o Gigabit Ethernet.

Tradicionalmente, as SANs eram desenvolvidas usando o transporte Fibre Channel porque esse procedimento provia velocidade aos gigabits comparados de 10 Mbps Ethernet a 100 Mbps Ethernet, usados para construir redes de mensagens. Os equipamentos com FC são mais caros e a interoperabilidade entre diferentes fornecedores não é totalmente padronizada.

O IP tornou-se mais comum e, consequentemente, o ambiente IP Storage popularizou-se em SANs, estendendo a tecnologia. As SANs consolidaram-se como uma tecnologia promissora, simples e de fácil gerenciamento em um grande e complexo sistema de storage. Mas aí vem o alto custo: a primeira geração das SANs depende de redes FC, que requerem novos cabos, aprender novas ferramentas e switches especializados. Infelizmente isso tornou as SANs difíceis de justificar, a não ser para grandes instalações de storage.

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