Programação de Sistemas

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1 Programação de Sistemas Memória secundária por discos Programação de Sistemas Discos : 1/54 Introdução (1) Os discos representam hoje as unidades de memória secundária mais usadas, caracterizadas por Grandes capacidade de armazenamento de ficheiros. Em 2008 disco rígido magnético interno suporta 160 GB. CD suporta 700 MB. DVD suporta 4.7 GB por superfície e por nível. Custo reduzido (na ordem de 100 EUR por disco rígido IDE de 120MB), Tempos de acesso superiores às memórias centrais (velocidades de transferência na ordem de 80MB/seg) Os discos são catalogados de acordo com método de armazenamento Magnéticos: em banda flexível (FD- floopy disc, de capacidade reduzida 1.4MB em desuso) ou rígidos (HD- hard disk ) Ópticos: CD e DVD Programação de Sistemas Discos : 2/54

2 Introdução (2) Discos rígidos inventados pela IBM nos anos 50, nessa altura designados pelo nome de código Winchester, com 20 de diâmetro e capacidade de alguns MB. Outras alternativas em expansão, como memórias flash (conhecidas por Memorystick ou caneta ( pen ), devido ao seu formato) Capacidade até 16GB, velocidades de transferência de 2MB/seg Custo superior (cerca de 100 vezes preço de disco rígido) Limitação nos ciclos de apagamento e escrita (tipicamente 1 milhão durante a vida útil). Nota: limitação impõe necessidade de renovação das smartcards ao fim de 5 anos! Programação de Sistemas Discos : 3/54 Introdução (3) Evolução dos discos magnéticos Ano /1980 $/MB /10_000 Acesso (ms) /11 Capacidade (MB) _000/1 Valores recolhidos da Byte e PC Magazine Nota: prefixos indicativos de potência Kilo-10 3, Mega-10 6, Giga-10 9, Tera-10 12, Peta-10 15, Exa-10 18, Zeta Programação de Sistemas Discos : 4/54

3 Arquitectura do HDD (1) Uma unidade de disco rígido é formada por 1-5 discos ( platter ) de alumínio com depósito de materal magnético, diâmetro Informação armazenada na superfície ( surface ), eventualmente em vários camadas ( layer ). Os discos rodam a uma velocidade constante (tipicamente entre 5400 e rpm). Em cada lado do disco desloca-se uma cabeça para escrita/leitura (todos os braços deslocam-se em simultâneo). A informação é armazenada em faixas ( track ), cada uma dividida em sectores. A mesma faixa nas diferentes superfícies constitui um cilindro. Nota: 0 representado por uma região com mesma polaridade magnética, 1 por uma região com transição de polaridade magnética. Programação de Sistemas Discos : 5/54 Arquitectura do HDD (2) Bits armazenados por alteração da polarização magnética Cabeças não detectam o sentido da polarização Evita perda de sincronismo em sequências longas de 0 s ou 1 s Vários algoritmos de codificação das alterações: Frequency Modulation Modified Frequency Modulation Run Length Limited Programação de Sistemas Discos : 6/54

4 Arquitectura do HDD (3) O disco rígido é encerrado numa caixa Distância entre a cabeça e o disco ( clearance ) muito reduzida, na ordem de 0.5*10-6, logo a contaminação pode avariar o disco. Comparando algumas dimensões Programação de Sistemas Discos : 7/21 Arquitectura do HDD (4) Variação do perímetro modifica número de sectores por faixa. À esquerda da figura apresenta-se uma distribuição por zonas, com maior número nas zonas exteriores (discos reais podem ter 16 zonas, com variação em 4% à medida que se caminha para o exterior) Figura 5-18, Modern Operating Systems, A.S. Tanenbaum Programação de Sistemas Discos : 8/54

5 Arquitectura do HDD (5) Para esconder detalhes, o disco é apresentado ao SO com geometria virtual, baseada em LBA-Logical Block Address. O controlador transcreve o endereço LBA para a posição real formada pelo triplo <cilindro, cabeça, sector>. Exemplo: O disco WD18300 possui Cilindros: Superfícies: 12 (2 por disco) Sectores por faixa: 281 (média) Capacidade total = 12*10601*281*512B = 17GB Nota: o espaço útil é menor, devido ao espaço reservado para partições de disco, informação de acesso (directórios, ) Programação de Sistemas Discos : 9/54 Arquitectura do CD (1) CD desenvolvido pela Philips e Sony, lidos por díodo laser de 780 nanómetros. Dimensão do diâmetro: 4 (12 cm). Informação armazenada em espiral, a partir do centro. Disco roda a velocidade variável conforme posição do leitor (530 RPM na parte inicial, no interior, até 200 RPM no exterior). Velocidade de transferência 150 KB/s (1x). Utilização em computadores levou à criação de leitores com velocidades até 52 x superiores. Capacidade de armazenamento útil de 650MB. Figura 5-20, Modern Operating Systems, A.S. Tanenbaum Programação de Sistemas Discos : 10/54

6 Arquitectura do CD (2) Audio codificado a 16 bits, taxa de amostragem 44.1 KHz até 72 minutos (nota: duração da 9ª Sinfonia de Beethoven, alegadamente a favorita do líder da Sony). Espiral formada por ressaltos ( pit ) sobre a superfície de alumínio ( land ). 1 representado pela transição, 0 pela manutenção da formatação. Informação armazenada com codificação Reed-Solomon, para correcção de erros. Programação de Sistemas Discos : 11/54 Arquitectura do DVD (1) Disco DVD-Digital Video Disc possui mesmas dimensões físicas de um CD, mas informação é armazenada de forma distinta. Laser de 650 nanómetros, permitindo ressaltos mais densos. Pode ter 2 camadas de ressaltos, com a inferior semi-transparente por forma o laser poder ler a camada superior. Alguns DVDs são impressos nos dois lados do disco, mas para ler o outro lado é necessário virar manualmente o disco no leitor. Lados Camadas Capacidade (GB) Programação de Sistemas Discos : 12/54

7 Arquitectura do DVD (2) Blu-ray 1, da Sony usa laser violeta de 405 nanómetros. Acabou por vencer a alternativa HD-DVD da Toshiba. Lados Camadas Capacidade (GB) sem e por ser impossível patentear nomes comuns. Programação de Sistemas Discos : 13/54 Sectores de um disco (1) Tipicamente, um sector contém 3 campos: Preâmbulo (número do sector e informação sobre localização) Dados Valor de detecção/correcção de erros no sector Nos CDs os blocos são de 2352B e existem dois tipos de faixas: audio e dados. Nos discos audio o bloco só possui dados. Nos discos de dados, os dados ocupam apenas 2KB, sendo o resto do espaço usado para código de correção de erro. Figura 5-24, Modern Operating Systems, A.S. Tanenbaum Programação de Sistemas Discos : 14/54

8 Sectores de um disco (2) Todos os sectores do HDD são etiquetados, por forma a que a cabeça de escrita/ leitura saiba a sua posição. Formas de etiquetagem: Cilindro/faixa/sector Número sequencial (usado pelos discos actuais): na faixa a ordenação é sequencial, com deslocamento entre faixas para optimizar tempo de acesso de ficheiros longos. Figura 5-25, Modern Operating Systems, A.S. Tanenbaum Programação de Sistemas Discos : 15/54 Sectores de um disco (3) A partida dos sectores varia nos cilindros ( skew ) para minimizar tempo de leitura de uma sequência de sectores que atravesse vários cilindros. A variação deve ser igual a t H /t S % S, em que t H = tempo deslocamento da cabeça entre 2 cilindros consecutivos t S = tempo de leitura de um sector S = número de sectores por cilindro Ex: seja um disco com velocidade de rotação RPM, cada cilindro contendo 300 sectores e cabeça a demorar 800 µs a deslocar-se entre dois cilindros. skew = 8*10-4 / ((60/10 000)/300) % 300 = 8*10-4 / 2*10-5 % 300 = 40 Programação de Sistemas Discos : 16/54

9 Sectores de um disco (4) Informação sobre disco recolhida pelo comando hdparm rgc]# /sbin/hdparm -i /dev/sda /dev/sda: Model=ST380013AS, FwRev=3.00, SerialNo= 4MR2G6X8 Config={ HardSect NotMFM HdSw>15uSec Fixed DTR>10Mbs RotSpdTol>.5% } RawCHS=16383/16/63, TrkSize=0, SectSize=0, ECCbytes=4 BuffType=unknown, BuffSize=8192kB, MaxMultSect=16, MultSect=?16? CurCHS=16383/16/63, CurSects= , LBA=yes, LBAsects= IORDY=on/off, tpio={min:240,w/iordy:120}, tdma={min:120,rec:120} PIO modes: pio0 pio1 pio2 pio3 pio4 DMA modes: mdma0 mdma1 mdma2 UDMA modes: udma0 udma1 udma2 udma3 udma4 udma5 AdvancedPM=no WriteCache=enabled Drive conforms to: ATA/ATAPI-6 T D revision 2: ATA/ATAPI-1,2,3,4,5,6 * signifies the current active mode [root@asterix rgc]# /sbin/hdparm -tt /dev/sda1 /dev/sda1: Timing cached reads: 1972 MB in 2.00 seconds = MB/sec Timing buffered disk reads: 170 MB in 3.00 seconds = MB/sec [root@asterix rgc]# Programação de Sistemas Discos : 17/54 Tempo de leitura (1) O tempo de leitura de um sector de disco é dividido em. 1. Deslocamento ( seek ) da cabeça de disco. 2. Latência, de rotação do disco até o sector ficar posicionado debaixo da cabeça. 3. Varrimento do sector, que depende da velocidade de rotação do disco. T = T 1 + 2r A S + Tempo deslocamento b rn Tempo leitura r b N - velocidade rotação - número Bytes lidos - número Bytes por faixa Programação de Sistemas Discos : 18/54

10 Tempo de leitura (2) Tempo gasto dominado pelo posicionamento da cabeça. Nota: O número médio de faixas deslocadas entre dois acessos aleatórios varia entre N/2- para faixas extremas e N/4-para a faixa do meio. Em média, número médio de faixas deslocadas entre dois acessos aleatórios é N/3. Atrasos rotacional e tempo de transferência limitados mecanicamente pela velocidade de rotação. O posicionamento da cabeça é decidido pelo algoritmo de despacho quando estiverem pendentes vários pedidos (situação normal em sistemas operativos com multiprocessamento). Os algoritmos de posicionamento divididos pela prioridade: Ordem de chegada dos pedidos (FCFS) Minimizar o deslocamento ao pedido seguinte (SSTF) Manter sentido de deslocamento do braço (varrimentos S-SCAN,S-LOOK,...) Problema: o disco tem 40 cilindros, a cabeça está posicionada no cilindro 11 e a lista pedidos de acesso é 1,36,16,34,9 e 12. Programação de Sistemas Discos : 19/54 Algoritmos de posicionamento (1) 1. Despacho sequencial (FCFS- First Come, First Served ) Ordem seguida: 1, 36, 16, 34, 9 e 12 Distância percorrida = = 111 cilindros Posição inicial Pedidos pendentes x 0 5 x x x 10 x x x 35 V: Fácil de implementar D: Gera deslocamentos desnecessários Discos : 20/54

11 Algoritmos de posicionamento (2) 2. Despacho deslocamento mais curto primeiro (SSTF- Shortest Seek Time First ) Ordem seguida: 12, 9, 16, 1, 34 e 36 Distância percorrida = = 61 cilindros Figura 5-27, Modern Operating Systems, A.S. Tanenbaum D: Pedidos podem ficar à espera muito tempo, por entretanto aparecerem outros mais próximos. Discos : 21/54 Algoritmos de posicionamento (3) 3. Despacho por varrimento (Scan) ou elevador: segue um sentido até ao pedido mais afastado, executando todos os pedidos pelo caminho, revertendo depois o sentido de deslocamento. Ordem seguida: 12, 16, 34, 36, 9 e 1 Distância percorrida = = 60 cilindros x 0 5 x x x 10 x x x 35 V: Tempo de espera mais uniforme nos extremos do disco. Nota: Existem 4 versões alternativas do algoritmo de elevador Discos : 22/54

12 Algoritmos de posicionamento (4) 3a: C-SCAN (Circular SCAN): semelhante ao SCAN serve pedidos apenas no sentido ascendente. atinge as faixas mais interna e mais externa. regressa logo a 0 quando chega à ultima faixa. Nota: pedidos pendentes armazenados numa lista circular Ordem seguida: 12, 16, 34, 36, 39, 0, 1 e 9. Distância percorrida = = 76 cilindros x 0 5 x x x 10 x x x 35 V: Tempo de espera mais uniforme. Programação de Sistemas Discos : 23/54 Algoritmos de posicionamento (5) 3b: C-LOOK: semelhante ao C-SCAN, mas não ultrapassa pedidos situados nas faixas extremas. Ordem seguida: 12, 16, 34, 36, 1 e 9. Distância percorrida = = 68 cilindros x 0 5 x x x 10 x x x 35 V: Poupança de tempo no acesso aos pedidos nas faixas exteriores. Programação de Sistemas Discos : 24/54

13 Algoritmos de posicionamento (6) 3c: N-stepScan: divide sequência de pedidos em subsequências de comprimento N, aplicando SCAN a cada uma delas. Nota: para N=1 degenera em FCFS, para N= degenera em SCAN. Considerando a sequência de pedidos: 1, 34, 16, 36, 9 e 12. Para N=3, o SCAN é aplicado às subsequências <1,34,16> e <36,9,12> Distância percorrida = = 91 cilindros x 0 5 x x x 10 x x x 35 V: Atende primeiro pedidos mais antigos sem grande aumento de deslocamentos desnecessários. Programação de Sistemas Discos : 25/54 Algoritmos de posicionamento (7) 3d: F-SCAN: existem duas filas (despacho e espera): Disco atende pedidos na fila de despacho, pelo algoritmo SCAN. Enquanto despacha a fila, os novos pedidos são armazenados na fila de espera. Quando a fila de despacho for tratada, trocar as filas. Qual o algoritmo a escolher? Para sistemas operativos com pouca carga, usar o SSTF. Paa sistemas operativos de carga elevada (ex: servidores), usar o C-SCAN ou C-LOOK. O Linux adoptou o algortimo C-LOOK. Programação de Sistemas Discos : 26/54

14 Algoritmos de posicionamento (8) Comparação tempos médios de acesso Cabeça posicionada no cilindro 100. Pedidos: Programação de Sistemas Discos : 27/54 Partição de disco [Def] Uma partição, por vezes designado volume, é um grupo contínuo de cilindros contendo um único sistema de ficheiros. Um disco inteiro é dividido em: Cilindro 0, Cabeça 0, Sector 1 : MBR- master boot record, com Código boot loader para seleccionar a partição de onde será carregado o sistema operativo. Como exemplo de boot loader temse o GRUB-GRand Unified Bootloader No final do MBR existe a tabela das partições no disco. Partições primárias (máximo de 4 em discos ATA - Advanced Technology Attachment, designados por IDE- Integrated Drive Electronics pela Western Digital). Programação de Sistemas Discos : 28/54

15 Partição de disco - MBR (1) Primeiros 446B (0676 em octal): boot loader primário, contendo código executável* e mensagens de erro. 64B seguintes: tabela de partição. Termina com 2B (número mágico) para verificação de validade do MBR. * Sendo o espaço reduzido, a interface é muito pobre e o boot loader continua depois do MBR. Nota: Para ler o MBR, executar em modo root dd if=/dev/hda of=mbr.bin bs=512 count=1 od xa mbr.bin # lê ficheiro binário # imprime fich. em ASCII Programação de Sistemas Discos : 29/54 Partição de disco - MBR (2) Formato de cada entrada na tabela de partições: Byte 0: partição activa (0x80) ou inactiva (0x00) Nota: apenas uma partição pode ser activa ( bootable ) Cabeça Bytes 1-3: início da partição na forma h7-h0 c9-c8 s5-s0 c7-c0 Byte 4: tipo da partição Sector Bytes 5-7: fim da partição Bytes 8-12: sector LBA do sector de início (notação little-endian) Bytes 13-16: dimensão da partição (número de sectores) Ex: fe f 00 3f a 00 Cilindro sectores=0x9a2000 LBA início=0x3f003f H=0xE,C=0x228,S=0x3 Tipo 1 (12b FAT) Inactivo H=1,C=0x200,S=0 Programação de Sistemas Discos : 30/54 4.8GB

16 Partição de disco - MBR (3) Nota 1: uma vez que o número de sectores de uma partição tem 4B=32 bits, o espaço máximo ocupado por uma partição é igual a 2 32 * 512 = 4GB * 512 = 2TB. Para sistema de ficheiros de maior dimensão, usar outro formato de partição, ex: GPT- GUID Partition Table. Nota 2: Alguns códigos de sistema de ficheiros: 0x83 Linux ext 0x87 NTFS (FS do Windows) 0xde Dell Utility é invisível ao Windows e permite armazenar ficheiros de recuperação do sistema operativo. Programação de Sistemas Discos : 31/54 Partição de disco - MBR (4) No Linux, a gestão de partições (criação, eliminação, listagem) é feita pelo comando /sbin/fdisk dispositivo O comando é interactivo com diversas opções l lista códigos dos sistemas de ficheiros m - lista opções p imprime tabela de partição t altera sistema de ficheiros na partição w escreve no disco a tabela de partição Nota: as alterações têm efeito só depois de executada a opção w. Programação de Sistemas Discos : 32/54

17 Partição de disco - MBR (5) Exemplo 1: listagem das partições [root@asterix rgc]# /sbin/fdisk -l /dev/sda Disk /dev/sda: 80.0 GB, bytes 255 heads, 63 sectors/track, 9729 cylinders Units = cylinders of * 512 = bytes Disk identifier: 0x05f105f0 Device Boot Start End Blocks Id System /dev/sda1 * Linux /dev/sda e Linux LVM Programação de Sistemas Discos : 33/54 Partição de disco - MBR (6) Exemplo 2: criar novo disco A. Verificar se o controlador de disco existe em/dev. Os descritores de dispositivos de disco residem em /dev /dev/hd[a-h] /dev/sd[a-p] /dev/ed[a-d] /dev/xd[a-b] discos IDE discos SCSI discos ESDI discos XT B. Cada partição é referida por um número. Por exemplo, /dev/sda1 é a primeira partição do primeiro disco SCSI. C. Criar partição com comandon, oub(se a partição contiver sistema operativo). Programação de Sistemas Discos : 34/54

18 Partição de disco - MBR (7) O local da partição é indicado pelos cilindros iniciais e finais. Exemplo: Considere um disco com 5721 cilindros, 255 cabeças, 63 sectores/cilindro e 512B/sector. A capacidade do disco é 5721 * 255 * 63 * 512B = B = 43.8GB Pretende-se criar uma partição para Swap, num computador com 1GB de RAM. A partição ser da ordem dos 2GB. O número de ciclindros a reservar é dado por 2*(1024) 3 / (255*63*512) 261 cilindros. Sendo aconselhável um múltiplo de 2 para o número de cilindros, a partição é delimitada pelos cilindros 256 e 511. Programação de Sistemas Discos : 35/54 Partição de disco - MBR (8) D. Alterar o tipo da partição com comandot(nota: destroi dados). E. actualizar a tabela de partições com comandowe terminar com comandoq F. Criadas as partições, elas devem ser formatadas. Para o sistema de ficheiros ext2, usar comando /sbin/mkfs /dev/hda1 G. Montar a partição de forma permanente no /etc/fstab. Programação de Sistemas Discos : 36/54

19 Partição de disco - MBR (9) O limite de 4 partições é contornado por partições estendidas. MBR Partição primária 1ª Partição estendida MBR Partição lógica 2ª Partição estendida ept1 MBR Partição lógica ept2 Programação de Sistemas Discos : 37/54 Partição de disco - GRUB (1) Permite utilizador seleccionar o sistema operativo a carregar ( dual boot ). Configuração armazenada no ficheiro /boot/grub.conf, existente na partição /boot Master Boot Record Partition 1: 100M EXT3 (Linux) /boot Partition 2: 10GB NTFS (Windows XP) Partition 3: 512MB Linux Swap Partition 4: 10GB EXT3 (Linux) / GRUB MBR Passes control to the /boot partition GRUB then boots to an OS (Windows or Linux) Programação de Sistemas Discos : 38/54

20 Partição de disco - GRUB (2) Configuração #boot=/dev/sda default=0 timeout=20 splashimage=(hd0,1)/grub/splash.xpm.gz Opção por omissão Tempo de espera para utilizador escolher hiddenmenu Título da partição title Fedora ( fc10.i686) root (hd0,1) Imagem do núcleo a carregar (mais opções) kernel /vmlinuz fc10.i686 ro root=/dev/volgroup00/logvol00 rhgb quiet initrd /initrd fc10.i686.img title WinXP rootnoverify (hd0,0) chainloader +1 Programação de Sistemas Discos : 39/54 Partição de disco - GRUB (3) Em caso de esquecimento da passwd de root, o GRUB permite arrancar o núcleo no nível 1. Depois de seleccionar a partição, premir comando e (editar). Adicionar no fim da linha a opção single. Premir return e depois premir comando b (comando boot ). No nível 1 pode-se alterar directament a passwd com o comando passwd root. Nota: o teclado é o Inglês, porque no nível 1 não são carregados outros dispositivos. Como evitar que um intruso se aproprie do PC c/ Linux? Introduzir no grub uma passwd de acesso, acrescentando depois do initrd password --md5 $1$w7Epf0$vX6rxpozznLAVxZGkcFcs Programação de Sistemas Discos : 40/54

21 RAID (1) Falha de disco pode resultar em perda de informação valiosa Frequentemente valor de informação superior ao HW! Backup não elimina todos os inconvenientes: informação alterada desde a última salvaguarda não pode ser recuperada. tempo entre falha e recuperação do backup pode ser crítico. RAID ::= Redundant Array of Inexpensive Disks (or Independent Disks) Proposto em 1988 por Patterson et al. Ideia: distribuir o conteúdo de um disco grande por um conjunto de vários discos pequenos, usando redundância e códigos de correcção de erros para recuperar informação. Programação de Sistemas Discos : 41/54 RAID (2) Aplicações onde RAID é recomendado: Servidores WWW Servidores de Servidores de Arquivos RAID pode ser implementado por SW, por HW, ou ambos RAID por SW: protecção por duplicação de informação Gasta mais recursos de sistema (maior número de portos e canais). Maior carga nas operações de escrita e cópia de dados. RAID por HW: protecção por paridade Mais caro, por exigir controlador de RAID. O agrupamento de discos é feito em diversos níveis, 0-5 Programação de Sistemas Discos : 42/54

22 RAID (3) RAID 0 Não protege falhas Alto desempenho na transferência de dados (a) RAID 0 Linear Dados divididos pelos diversos discos disponíveis Programação de Sistemas Discos : 43/54 RAID (4) (b) RAID 0 Distribuição ( Stripping ) dados subdivididos em segmentos consecutivos (stripes, ou faixas) que são escritos sequencialmente através de cada um dos discos do array. Stripe 0 Stripe 1 Stripe 2 Stripe 3 Stripe 4 Stripe 5 Stripe 6 Stripe 7 Stripe 8 Stripe 9 Stripe 10 Stripe 11 Figura 5-19, Modern Operating Systems, A.S. Tanenbaum Programação de Sistemas Discos : 44/54

23 RAID (5) RAID 1 espelhamento ( mirroing ) Todos os dados são escritos no disco primário e disco espelho: se um disco falhar, o outro continua a disponibilizar informação. Escrita lenta, leitura rápida. Stripe 0 Stripe 1 Stripe 2 Stripe 3 Stripe 0 Stripe 1 Stripe 2 Stripe 3 Stripe 4 Stripe 5 Stripe 6 Stripe 7 Stripe 4 Stripe 5 Stripe 6 Stripe 7 Stripe 8 Stripe 9 Stripe 10 Stripe 11 Stripe 8 Stripe 9 Stripe 10 Stripe 11 Discos dados Figura 5-19, Modern Operating Systems, A.S. Tanenbaum Cópias espelho Programação de Sistemas Discos : 45/54 RAID (6) RAID 2 Dados divididos por faixas, com alguns discos contendo códigos correctores de erros-ecc, ex: nibble -4 bits em 4 discos e 3 bits EEC em 3 discos. Todos os discos sincronizados, o que torna controlador complexo. Em desuso, porque discos modernos incorporam EECs. Bit 0 Bit 1 Bit 2 Bit 3 Bit 4 Bit 5 Bit 6 Discos dados Discos ECC Figura 5-19, Modern Operating Systems, A.S. Tanenbaum Programação de Sistemas Discos : 46/54

24 RAID (7) RAID 3 Um disco dedicado à guarda bit de paridade. Em caso de falha num disco, os restantes são suficientes para determinar o bit desaparecido. Bit 0 Bit 1 Bit 2 Bit 3 Parity Disco paridade Discos dados Figura 5-19, Modern Operating Systems, A.S. Tanenbaum Programação de Sistemas Discos : 47/54 RAID (8) RAID 4 Conjuga RAID 0 e RAID 3, com paridade determinada no bloco. Leitura rápida, mas escrita lenta (por sobrecarga no disco de paridade). Stripe 0 Stripe 1 Stripe 2 Stripe 3 P0-3 Stripe 4 Stripe 5 Stripe 6 Stripe 7 P4-7 Stripe 8 Stripe 9 Stripe 10 Stripe 11 P8-11 Disco paridade Discos dados Figura 5-19, Modern Operating Systems, A.S. Tanenbaum Programação de Sistemas Discos : 48/54

25 RAID (9) RAID 5 Paridade das faixas distribuída rotacionalmente pelos restante discos. Escrita um pouco mais rápida que no RAID 4. Stripe 0 Stripe 1 Stripe 2 Stripe 3 P0-3 Stripe 4 Stripe 5 Stripe 6 P4-7 Stripe 7 Stripe 8 P8-11 Stripe 9 Stripe 10 Stripe 11 Discos de dados e paridade Figura 5-19, Modern Operating Systems, A.S. Tanenbaum Programação de Sistemas Discos : 49/54 Centros computacionais (1) Centros computacionais (CC- Computer Centre) têm sido necessários desde o início. Anos 60-90: Computadores valiosos de grande dimensão. Geridos por equipas especializadas. Redes praticamente inexistentes. Anos 2000+: Densidade elevada (CPU, discos,...) exige ambientes de temperatura e humidades (45%-55%) mais restritos. Evita deslocações desnecessárias de equipas manutenção, de custo horário elevado. Programação de Sistemas Discos : 50/54

26 Centros computacionais (2) Espaço de dados armazenado nos CC pode ser gigantesco! 1MB fotografia digital 5GB vídeo DVD 1TB produção anual de livros 1PB produção anual de uma experiência no LHC do CERN 1EB produção anual de informação no mundo Número de servidores nos CC pode ser enorme! Ex: em 2010 estimou-se que o Google possui 36 server farms (19 nos EUA, 12 na Europa, 3 na Ásia, 1 na Rússia, 1 na América do Sul). Cada centro possui, em média, 150 bastidores. Cada bastidor contém 40 servidores. Logo, o número de servidores deve rondar os 200K. Programação de Sistemas Discos : 51/54 Centros computacionais (3) Servidores, discos,... são montados em bastidores ( racks ): 19 de largura para a caixa. Altura da caixa: múltiplos de 1.75 (1 U). Pontos de fixação em duas calhas laterais, distanciados de ½ Bastidores disponíveis em diversas capacidades: 12U,24U,36U,44U,50U. Programação de Sistemas Discos : 52/54

27 Centros computacionais (4) Para elevado número de equipamentos, o arrefecimento pode ser um problema crítico! Nota1: um servidor de 1U pode gerar 300W de calor um bastidor apenas pode libertar 12KW! Nota2: CC do CERN possui 2K PCs de processador duplo e armazena 5PB em disco e banda magnética. Programação de Sistemas Discos : 53/54 Centros computacionais (5) Os CCs de grande dimensão são vorazes consumidores de energia! Ex: estima-se que a Google gasta diariamente 425MWh de electricidade! CCs de pequena dimensão possuem UPS-Uninterruptible power supply, para absorver variações de tensão. disponibilizar energia durante cortes. Programação de Sistemas Discos : 54/54