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Série Hardware para Iniciantes Parte 7: Armazenamento

Introdução

Armazenar informações nos computadores sempre foi algo complicado no início da informática. Em seus primórdios, já foi usado fitas furadas, memórias RAM com baterias e fitas magnéticas. As fitas magnéticas eram as mais promissoras, pois armazenavam informações usando a polaridade de uma fita (igual as fitas cassetes, só que bem maiores) e registravam os bits conforme a polaridade variava. O problema é que essas fitas são contínuas, caso o usuário quisesse um arquivo que estava no começo da fita, teria que voltar para a trilha onde ele se encontrava. Eis que os engenheiros da IBM tiveram um surto de criatividade e tiveram a brilhante ideia de implantar a tecnologia não em fita, mas em discos polarizados extremamente polidos onde um agulha caminhava pelas trilhas magnéticas de forma livre, sem ser limitada pelo problema da continuidade. Quer um arquivo que fica do outro lado do HD? O disco gira e a agulha se desloca na direção dele, lê as informações magnéticas e manda para o processador ou para a memória RAM.

O pai da fita cassete. Sem trocadilhos por favor.

Os discos rígidos

Inventados pela IBM em 1956, os discos rígidos eram monstruosamente grandes e tinham armazenamento de cerca de 3MB. Para os padrões da época isso era muita coisa, mas hoje em dia minha câmera digital tira uma foto que é suficientemente grande para ocupar todo esse espaço. Então como os discos rígidos evoluíram diminuindo seu espaço físico e aumentando seu espaço em disco? Simples. Eles diminuíram o tamanho da agulha e o espaço existente entre ela e o disco para mínimos nanômetros. Trilhas menores significa que o espaço do disco é mais bem aproveitado com uma agulha menor, e assim temos Discos Rígidos SATA de 2TB para mais, cerca de 2048 GB! Nas placas-mãe modernas, o modelo de conexão usado por um disco rígido é chamado de SATA, que substituiu o antigo modelo IDE. O modelo SATA permite transferências mais rápidas, cabos mais finos e simples e a possibilidade de fazer Hotswap, uma atividade que consiste em adicionar ou remover um disco rígido enquanto o computador está funcionando, muito útil em servidores que necessitam de funcionamento constante.

Um HD visto por dentro

Os discos rígidos também tem um cuidado deveras grande na sua fabricação com controle de qualidade que beira a perfeição. Na sua fabricação, eles são magnetizados, polidos incansavelmente e testados quanto a sua qualidade e depois fechado numa caixa metálica lacrada para evitar a entrada de qualquer tipo de poeira. Qualquer saliência mínima no disco pode fazer a agulha nanométrica quebrar e comprometer todo o funcionamento do disco.

Sistemas de arquivo

O sistema operacional precisa entender e planejar uma maneira de “encaixar” os arquivos nos diversos “trilhos” no HD. Para isso, ele cria um arquivo especial nas primeiras trilhas do HD que vai ditar o seu funcionamento quanto ao gerenciamento de arquivos formando blocos.  Isso é chamado de sistema de arquivos. O sistema de arquivos vai gerar uma espécie de tabela e dividir as trilhas do disco em blocos para facilitar seu gerenciamento, dando um tamanho a esse bloco (1 bloco = x bytes). Quando formatamos um HD, além de apagar seu conteúdo (dependendo do tipo de formatação) estamos inserindo um sistema de arquivos, e não apenas instalando um sistema operacional “do zero”.

Sistemas operacionais trabalham com diferentes sistemas de arquivos: o Windows usa o NTFS, no Linux é popular o EXT4 e no Mac OS X o HFS+. Todos esses sistemas de arquivos mais atuais usam uma tecnologia chamada Journal. O Journal é um registro de todas as atividades feitas com os arquivos: toda vez que movemos um arquivo de uma pasta para outra (e isso implica a mudança desse arquivo de um grupo de blocos do HD para outro grupo de blocos), o Journal vai registrar essa movimentação. No caso de uma queda elétrica no meio da movimentação dos arquivos, por exemplo, o HD ao ser ligado novamente vai checar o Journal e verificar que essa operação ficou incompleta. Por conseguinte, ele vai desfazer a movimentação e realizá-la novamente.

RAID

RAID (Redundant Array of Independent Drives, Conjunto Reduntante de Discos Independentes) é uma forma de gerenciar mais de um disco rígido no computador. Existem vários tipos de RAID e cada um deles é específico para cada atividade, sendo esses os principais e mais comuns:

  • RAID 0: Pelo fato do HD ser especificamente mecânico, sua velocidade de leitura (mesmo tendo em média 5.400 rotações por minuto) não é das mais velozes perto da velocidade de leitura de uma memória RAM. O RAID 0 tem como objetivo aumentar a velocidade e diminuir a confiabilidade colocando vários discos físicos funcionando como apenas um disco virtual. Ao salvar um arquivo grande, ele é dividido e levado para mais de um disco. Ao ser lido, a velocidade é maior, pois ao mesmo tempo que um HD lê uma parte, outro HD lê a outra parte. O problema é quando um desses HD’s ficam com defeito. Você perde todos os arquivos, pois vão faltar partes deles.
  • RAID 1: Muito comum em servidores de hospedagens de arquivos, dois ou mais discos são conectados de forma que os arquivos sejam copiados para todos os HD’s. Caso um disco der defeito, os arquivos não são perdidos, pois estão salvos no outro disco também. Muito útil para backups, mas há perdas significativa de desempenho.
  • RAID 0+1: Uma mistura do RAID 1 com o RAID 0. Quatro ou mais discos pares são colocados nesse sistema. ao serem salvos, os arquivos são divididos como no RAID 0, porém é dividido novamente para cada disco de segurança (chamado de disco “mirror”) fique com uma parte do arquivo. Se um HD “titular” quebra, o mirror que tem seus arquivos assume seu lugar.

HD vs SSD

Uma tecnologia emergente vêm surgindo para aposentar os HD’s. São os SSD’s ou Solid State Drives. Em termos bem práticos, o SSD é uma placa cheia de chips com semicondutores, as chamadas memórias Flash. Elas se diferenciam da memória RAM pelo simples fato de que não perdem seus dados ao perder a corrente elétrica. Esse tipo de memória é muito usado em iPod’s, Smartphones, MP3 Players (isso ainda existe?), celulares e pendrives, pois é pequena, rápida e consome menos energia, além de não usar nenhum tipo de força mecânica. Então o SSD é um “pendrivezão“? Sim. Então porque não está sendo amplamente usado nos computadores atuais?

Um SSD.

Simples. Apesar de pequeno, econômico e de velocidade superior, o SSD ainda é caro e tem pouco espaço. Chips de silício não dão em árvores e tem um custo de produção ainda elevado. Um SSD de 128GB esta na mesma faixa de preço que um HD de 1TB, mas a tendência é que o preço do SSD abaixe conforme sua popularidade aumenta, rivalizando e quem sabe até extinguindo o HD.

Tags: Hardware

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