Memória Externa
Disco Magnético
O disco magnético é constituído de um prato circular de metal ou plástico, coberto
com um material que poder magnetizado. Os dados são gravados e posteriormente lidos do
disco por meio de uma bobina condutora denominada cabeçote, conhecida também como
cabeça de leitura/gravação. Durante uma operação de escrita ou de leitura, o cabeçote
permanece estático, enquanto o prato gira embaixo dele.
O mecanismo de escrita é baseado no fato de que o fluxo de corrente elétrica por
meio de uma bobina produz um campo magnético. São enviados pulsos de corrente para o
cabeçote, que resultam na gravação de padrões magnéticos na superfície abaixo dele;
correntes positivas e negativas geram padrões magnéticos distintos. O mecanismo de
leitura é baseado no fato de que um campo magnético que se move em relação a uma
bobina produz uma corrente elétrica nessa bobina. Quando a superfície do disco passa sob o
cabeçote, ela gera uma corrente de polaridade igual à da corrente utilizada na gravação.
Organização e formatação de dados
O cabeçote é um dispositivo relativamente pequeno, capaz de ler ou escrever sobre
uma região do prato que gira embaixo dele. Isso resulta em uma organização dos dados
(também conhecida como leiaute de dados do disco) no prato em forma de anéis
concêntricos, denominadas trilhas. Cada trilha tem a mesma largura do cabeçote.
Setores
Trilhas
Espaço entre setores
Espaço entre trilhas
Organização dos dados no disco
As trilhas adjacentes são separadas por espaços (gaps).Isso evita, ou pelo menos
diminui a ocorrência de erros devidos à falta de alinhamento do cabeçote ou à interferência
de campos magnéticos. Para simplificar o circuito eletrônico envolvido, um mesmo número
de bits é armazenado em cada trilha.
Os dados são transferidos do e para o disco em blocos. Normalmente. Um bloco tem
tamanho menor do que a capacidade de uma trilha. Os dados são armazenados em regiões
do mesmo tamanho de um bloco, denominados setores.
RAID
Com o uso de múltiplos discos, os dados podem ser organizados de diversas
maneira, podendo ser empregada alguma técnica para melhorar a confiabilidade. A
possibilidade de organizar os dados de vários modos poderia tornar difícil o
desenvolvimento de bancos de dados compatíveis com diferentes plataformas e sistemas
operacionais. Felizmente, a indústria decidiu adotar um padrão para o projeto de banco de
dados de vários discos, conhecido como RAID (agrupamento redundante de discos
independentes). O esquema RAID consiste em sete níveis, de zero a seis. Esses níveis não
implicam em uma relação hierárquica, mas designam diferentes arquitetura de projeto de
compartilham três características comuns:
1 – O RAID consiste em um agrupamento de unidades de discos físicos, visto pelo sistema
operacional como uma única unidade de disco lógico.
2 – Os dados sÃo distribuídos pela unidades de disco físico do agrupamento.
3 – A capacidade de armazenamento redundante é utilizada para armazenar informação de
paridade, garantindo a recuperação dos dados em caso de falha em algum disco.
REDUNDÂNCIA
No caso de falha de uma unidade de disco, o disco de paridade é acessado e os
dados são reconstruídos a partir dos dados dos dispositivos restantes. Quando a unidade
defeituosa for substituída, os dados que faltam podem ser restauradas no disco e a nova
unidade pode entrar em operação.
RAID NÍVEL 0
Neste tipo de sistema os dados de usuário e de sistema são distribuídos em todos os
discos do agrupamento. Os dados são distribuídos pelo agrupamento de discos intercalados
em tiras (strips) pelos discos disponíveis. Não possui redundância para a melhora do
desempenho. Contudo, ele é utilizado em poucas aplicações, como em supercomputadores,
nos quais o desempenho e a capacidade constituem requisitos primordiais e o baixo custo é
mais importante do que maior confiabilidade.
Tira 0
Tira 1
Tira 2
Tira 4
Tira 5
Tira 6
Tira 9
Tira 3
Tira 7
RAID NÍVEL 1
Neste tipo de RAID a redundância é obtida é obtida pela simples duplicação dos
dados. Os dados são intercalados em tiras como no RAID 0. Entretanto, nesse caso, cada
tira lógica é mapeada em dois discos físicos separados, de modo que cada disco do
agrupamento tenha como espelho um outro disco que contém os mesmos dados.
Tira 0
Tira 1
Tira 2
Tira 0
Tira 1
Tira 2
Tira 4
Tira 5
Tira 6
Tira 4
Tira 5
Tira 6
Tira 9
Tira 3
Tira 7
Tira 9
Tira 3
Tira 7
RAID NÍVEL 2
Usa uma técnica de acesso paralelo. Neste tipo todos os discos participam da
execução de qualquer requisição de E/S. Tipicamente, os eixos das unidades de disco são
sincronizados, de modo que, em qualquer instante, os cabeçotes de todos os discos estejam
na mesma posição. Embora o RAID 2 exija um número de discos menor que o RAID 1, ele
ainda é muito caro. O RAID 2 constitui uma boa escolha apenas em ambientes nos quais
podem ocorrer muitos erros de disco. Dada a alta confiabilidade de discos individuais e de
controladores de disco, o esquema do RAID 2 é excessivo e por isso não é implementado.
Bo
B1
B2
B3
B4
B5
RAID NÍVEL 3
O RAID 3 é organizado de maneira similar ao RAID 2. A diferença é que o RAID 3
requer apenas um disco redundante, independente do tamanho do agrupamento de discos. O
RAID 3 emprega acesso paralelo, com os dados distribuídos em pequenas tiras.
Bo
B1
B2
B3
P(b)
RAID NÍVEL 4
Os RAIDS de níveis 4 e 6 usam a técnica de acesso independente. Em um
agrupamento com acesso independente, cada disco opera independente, permitindo que
requisições de E/S distintas possam ser satisfeitas em paralelo. Por isso, agrupamentos com
acesso independente são mais adequados para aplicações que requerem altas taxas de
requisições de E/S. não sendo apropriados para aplicações que necessitam de altas taxas de
transferências de dados.
Tira 0
Tira 1
Tira 2
Tira 0
P(0-9)
Tira 4
Tira 5
Tira 6
Tira 4
P(1-3)
Tira 9
Tira 3
Tira 7
Tira 9
P(2-7)
RAID NÍVEL 5
O RAID nível 5 é organizado de modo semelhante ao nível 4. A diferença é que o
RAID 5 distribui as tiras de paridade por todos os discos. A distribuição das tiras de
paridade em todos os discos evita a possibilidade de formação de gargalos no desempenho
do sistema, existentes no RAID 4.
Tira 0
Tira 1
Tira 2
Tira 4
Tira 5
Tira 6
P(0-4)
P(1-5)
P(2-6)
RAID NÍVEL 6
Neste esquema são usados dois cálculos de paridade diferentes e os resultados são
armazenados em blocos separados em discos distintos.
Bloco 0
Bloco 1
Bloco 2
Bloco 3
P(0-3)
Bloco 7
Bloco 4
Bloco 5
Bloco 6
(P-4-7)
Bloco 10
Bloco 11
Bloco 8
P(12-15)
P(8-11)
Bloco 13
Bloco 14
Bloco 15