Organização e Arquitetura de
Computadores
Material de apoio
Tecnologia RAID: SAS e NAS
Tópico: 19
2
Esclarecimentos




Esse material é de apoio para as aulas da disciplina e não substitui a leitura da
bibliografia básica.
Os professores da disciplina irão focar alguns dos tópicos da bibliografia assim
como poderão adicionar alguns detalhes não presentes na bibliografia, com
base em suas experiências profissionais.
O conteúdo de slides com o título “Comentário” seguido de um texto, se refere
a comentários adicionais ao slide cujo texto indica e tem por objetivo incluir
alguma informação adicional aos conteúdo do slide correspondente.
Bibliografia básica:

PATTERSON, A.D.E.; HENNESSY, L.J.. Organização e projetos de
computadores: a interface hardware/software. São Paulo: Campus, 2005.;

MONTEIRO, Mário A.. Introdução à organização de computadores. 5.ed.
Rio de Janeiro: LTC, 2007.

STALLINGS, William. Arquitetura e organização de computadores : projeto
para o desempenho. São Paulo: Pearson Education, 2005.

VERAS, Manoel. Datacenter: componente central de infraestrutura de TI.
Rio de Janeiro: Brasport, 2009.
3
Tecnologia de disco SAS




Serial Attached SCSI é um protocolo de gerenciamento e
armazenamento
computadores).
de
dados
(por
exemplo
discos
rígidos
de
Foi espelhado no sistema SATA, pois com sua introdução, o
barramento SCSI perdeu grande parte de seus atrativos, já que o
SATA oferece uma grande parte das vantagens a um custo menor que
antes eram atribuídas ao SCSI.
Assim surgiu o SAS que é um barramento serial, muito similar ao
SATA em diversos aspectos, que adiciona várias possibilidades
interessantes voltadas principalmente para o uso em servidores, por
ser mais confiável, rápido e versátil que seu antecessor SCSI.
As primeiras versões do SAS possuíam taxas de transferência até 300
MB/s e atualmente atinge 1200 MB/s.
4
Tecnologia de disco SAS



O padrão SAS oferece compatibilidade retroativa com os HDs SATA,
permitindo que você use HDs SATA convencionais como uma forma
de cortar custos, sem ter que abrir mão da possibilidade de usar os
extensores.
A maior parte dos HDs SAS de alto desempenho possuem velocidade
de 15.000 RPM (Rotações Por Minuto).
Assim como o SCSI conviveu com o padrão IDE por mais de duas
décadas, o SAS está destinado a concorrer com o SATA, com cada um
em seu respectivo nicho:


O SATA nos micros domésticos e servidores de baixo custo
O SAS em servidores maiores e estações de trabalho de alta
performance
5
Tecnologia de disco SAS

O grande diferencial do SAS é a possibilidade através do uso de
extensores (expanders), ligar diversos discos SAS a uma única porta.



Existem dois tipos de extensores SAS:



Os extensores SAS normalmente possuem a forma de um gabinete 1U ou
2U, destinados a serem instalados nos mesmos racks usados pelos
próprios servidores.
Em muitos, os discos são instalados em gavetas removíveis e podem ser
trocados "a quente" (hotswap).
Edge Expanders - Permitem ligar até 128 discos na mesma porta.
Fanout Expanders - permitem conectar até 128 Edge Expanders (cada
um com seus 128 discos), chegando a um limite teórico de até 16.384
discos por porta SAS.
Este recurso de expansabilidade através dos extensores foi
desenvolvido pensando em servidores de armazenamento com vários
terabytes ou mesmo petabytes de dados e hoje em dia já é
amplamente utilizado por Datacenters.
6
Serviços de Armazenamento


O crescimento do orçamento de TI não consegue acompanhar o
crescimento da demanda por armazenamento de dados.
Os dados que originam as informações podem ser:



É necessário uma estratégia de armazenamento de acordo com cada
forma de dados existente devendo-se preocupar principalmente com:




Estruturados: Provenientes de sistemas de banco de dados, são mais
simples de serem manipulados e recuperados.
Não Estruturados: Demandam maior espaço de armazenamento e
maior esforço de gerenciamento.
Escalabilidade
Interoperabilidade com outros componentes
Adaptação a soluções futuras de recuperação de desastres
Passou a ser prioridade das organizações e principalmente em
Datacenters.
7
Serviços de Armazenamento


Após vários anos de aumento de desempenho dos processadores a
cada 18 meses em média, isto deixou de ser problema na arquitetura
de um computador.
Entrentanto, a evolução da entrada e saída (I/O) não acompanhou
esta evolução e é, atualmente, um gargalo de desempenho existente
entre processadores versus sistemas de armazenamento.
 Exemplo:


Discos mecânicos impõem limites ao desempenho do I/O devido a
características mecânicas e rotacionais quando em operação de
leitura e escrita.
Na prática o processador fica esperando a operação de I/O
prejudicando o desempenho de aplicações e dos sistema como um
todo.
8
Serviços de Armazenamento

Componentes de um sistema de armazenamento:



Servidores: Onde as aplicações são executadas. Os usuários armazenam
e recuperam dados através de aplicações executadas nos servidores.
Conectividade: Refere-se à interconexão entre o servidor e o dispositivo
de armazenamento (storage).
Storage: É o componente principal de um sistema de armazenamento.
Pode utilizar meio magnético ou de estado físico. Discos e fitas utilizam
meio magnético e discos ópticos utilizam um meio de estado físico. Um
Storage pode ser visualizado como um servidor de discos.
Portas
Cache
Arquitetura de
um Storage
Controladora
Disco
Disco
Disco
Disco
Disco
Disco
9
Serviços de Armazenamento

O storage pode ser dividido em 3 grupos:

Storage do Tipo JBOD (Visto no capítulo 18)

Storage do Tipo RAID (Visto no capítulo 18)

Storage do Tipo Inteligente

Um storage do tipo sistema inteligente possui quatro componentes
chaves:




Front-End: Interface entre o sistema de armazenamento e o
servidor.
Memória Cache: Utilizados para acelerar o acesso de leitura e
escrita nos discos físicos.
Back-End: Interface entre o cache e os discos físicos.
Discos Físicos: São conectados ao back-end com interface SCSI
ou Fiber Channel (FC). Local onde os dados são gravados.
10
Técnicas de Entrada/Saída ( I/O )

A maneira de conectar o storage evoluiu e as 3 principais são as
seguintes:


Conectado diretamente ao servidor conhecido como Direct
Attached Storage ou DAS
Conectado através de redes de storage independentes que usam
combinação de protocolos específicos e interfaces de discos tendo
2 tipos:

Storage Area Network ou SAN

Network Attached Storage ou NAS
11
Tecnologia DAS

Direct Attached Storage ou DAS:




É simples e barato
Não permite escalabilidade
Requisitos de disponibilidade também não são atendidos, pois o
simples fato do servidor que está vinculado a storage parar de
funcionar faz com que não se tenha acesso aos dados
armazenados diretamente.
Gerenciar este tipo de storage para grandes quantidades de dados
pode ser um problema.
DAS
interno
DAS
externo
Servidor
SAS e
SATA
Servidor 1
Storage
Servidor 2
SAS e
SATA
12
Tecnologia SAN

Storage Area Network ou SAN:





É baseado em redes de armazenamento dedicadas
São parte da realidade autal da maioria dos datacenters
Exige mão de obra especializada
Permite escalabilidade
Conectam servidores
Servidor 1
Servidor 2
Servidor 3
Servidor 4
Rede
Storage
SAN
SAS e
SATA
13
Tecnologia NAS

Network Attached Storage ou NAS:






É baseado em redes de storage IP
É primariamente utilizado para compartilhamento de arquivos
Comparado ao DAS é mais escalável e possui melhor
disponibilidade, além de ser mais fácil de gerenciar
Normalmente seu uso e gerenciamento requerem maior
investimento inicial e conhecimento especializado
O NAS usa protocolos de rede e de compartilhamento de arquivos
sendo que este protocolos incluem TCP/IP para transferência de
dados.
Muitas vezes o servidor NAS utiliza múltiplas interfaces de rede
14
Tecnologia NAS

Network Attached Storage ou NAS:


O NAS usa protocolos de rede e de compartilhamento de arquivos
sendo que este protocolos incluem TCP/IP para transferência de
dados.
Logicamente pode servir mais clientes (usuários) do que um
servidor de arquivos convencional
Servidor 1
Banco de Dados
Servidor 2
Servidor 3
Servidor 4
Arquivos
E-mails
IP
Storage
NAS
SAS e
SATA
NAS
15
Tecnologia NAS



Sistemas NAS podem conter mais de um HD, podendo também contar
com a tecnologia RAID.
Geralmente, as unidades não possuem teclado ou monitor, e são
configuradas normalmente através de um browser.
Equipamentos NAS estão sendo usados pelo mundo corporativo há
algum tempo, porém com a redução dos custos destes dispositivos
esta havendo uma popularização também em redes domésticas ou de
pequenas empresas.
16
Diferenças entre NAS e SAN

As principais diferenças entre redes NAS e redes SAN são as
seguintes:
SAN
NAS
Protocolo
Serial SCSI-3
NFS (Linux) e o
CIFS (Windows)
Compartilhamento
Discos e
unidades de fita
Sistema de arquivos
Permissões
Diferentes servidores Diferentes usuários
acessam o mesmo podem acessar o mesmo
disco ou fita
sistema de arquivos