22
 Gerenciando o Armazenamento no Windows Server 2003 Conceitos Teóricos AndredeCardia  2009 Discos Rígidos Partições Volumes Sistemas de  Arquivos RAID

Gerenciando o Armazenamento No Windows Server 2003

Embed Size (px)

Citation preview

  • Gerenciando o Armazenamento no Windows Server 2003 Conceitos Tericos Andre de S Cardia

    2009

    Discos Rgidos

    Parties

    Volumes

    Sistemas de

    Arquivos

    RAID

  • SumrioGerenciando o Armazenamento no Windows Server 2003 ........................................................................... 5

    Discos Fsicos versus Parties Lgicas ................................................................................................... 5

    Partio Estendida ..................................................................................................................................... 5

    Espao Livre Versus Espao No-reservado ............................................................................................ 5

    Registro Mestre de Inicializao ................................................................................................................ 6

    Unidades de Discos Montadas .................................................................................................................. 6

    Discos Bsicos .......................................................................................................................................... 7

    Diviso dos Discos Bsicos ....................................................................................................................... 8

    Unidades Lgicas ...................................................................................................................................... 8

    Discos Dinmicos ...................................................................................................................................... 8

    Conjunto de Volumes ................................................................................................................................ 8

    Tolerncia a Falhas ................................................................................................................................... 9

    RAID ........................................................................................................................................................ 10

    RAID de Hardware x RAID de Software .................................................................................................. 10

    Tipos de RAID suportados pelo Windows Server 2003 ........................................................................... 11

    RAID-0 ..................................................................................................................................................... 11

    RAID-1 ..................................................................................................................................................... 12

    Duplexao de Discos ............................................................................................................................. 13

    RAID-5 ..................................................................................................................................................... 13

    Como funciona a segmentao de discos com paridade? ...................................................................... 13

    O que um XOR? ................................................................................................................................... 14

    Geometria dos Discos e Formatos de Arquivos ...................................................................................... 15

    Formatao de Discos ............................................................................................................................. 15

    Formatos de Discos Suportados no Windows Server 2003 .................................................................... 15

    FAT e FAT32 ........................................................................................................................................... 15

    NTFS ....................................................................................................................................................... 15

    Que Sistema de Arquivos Devo Usar? .................................................................................................... 16

    Desfragmentao dos Discos .................................................................................................................. 17

    Criptografia no NTFS ............................................................................................................................... 17

    Como o EFS usa a Criptografia ............................................................................................................... 17

    Cpia, Transferncia e Backup de Arquivos Criptografados ................................................................... 18

    Compactao de Pastas e Arquivos ........................................................................................................ 19

    Cpia e Transferncia de Arquivos Compactados .................................................................................. 19

    Cotas de Disco ........................................................................................................................................ 20

    Servio de Cpia de Sombra de Volume ................................................................................................. 21

    Cenrios de cpias de sombra ................................................................................................................ 21

    Caractersticas de Cpias de Sombra ..................................................................................................... 21

    Concluso ................................................................................................................................................ 21

    Bibliografia ................................................................................................................................................... 22

  • www.andrecardia.pro.br | Andr Cardia

    5Gerenciando o Armazenamento no Windows Server 2003 Conceitos Tericos

    Gerenciando o Armazenamento no Windows Server 2003 Quando o assunto armazenamento em um ambiente de computadores, estamos nos referindo s unidades de discos rgidos, os sistemas de arquivos dessas unidades e o que se pode fazer com esses sistemas a fim de organizar os dados, de forma que possam ser gerenciados. Neste documento abordaremos os fundamentos tericos do gerenciamento de discos no Windows Server 2003. Vale lembrar que muitos dos conceitos apresentados aqui, podem ser aplicados em outros sistemas operacionais como o Windows Server 2008.

    Discos Fsicos versus Parties Lgicas Um disco fsico o dispositivo de plstico e metal que se localizado em um gabinete do servidor ou empilhado ao seu lado. A ferramenta Disk Management (Gerenciamento de Disco) do Windows Server 2003 utilizada para identificar as unidades de discos fsicos por nmeros (Disco 0, 1, 2; CD 0, 1, 2), os quais no podem ser alterados.

    J uma partio ou volume ou unidade lgica um mtodo de organizar o espao disponvel no disco fsico (ou discos) que o Disk Management identifica no sistema. Uma vez criadas essas parties usando o Disk Management, elas passam a funcionar como se fossem unidades separadas de discos fsicos. Mesmo que voc queira utilizar toda capacidade de armazenamento de um disco fsico, ser necessrio a criao de uma partio, a fim de que ela seja reconhecida pelo sistema operacional. Uma partio lgica pode ser uma parte ou todo um disco fsico ou ainda, um conjunto de discos fsicos.

    Partio Estendida Existe um arquivo no disco fsico chamado de tabela de parties de disco, que onde o sistema operacional controla como os discos fsicos so divididos logicamente. Essa tabela pode descrever quatro parties em um disco bsico, porque cada partio tem 16 bytes e o arquivo da tabela de parties tem 64 bytes. Uma vez criada quatro parties, existe um nmero limitado de maneiras nas quais podemos dividir essa estrutura lgica. Somente uma dessas quatro parties pode ser ativa onde o sistema operacional ir iniciar (dar o boot). possvel termos quatro parties primrias ou trs parties primrias e uma estendida a qual, por si mesma, pode ter vrias unidades lgicas, ajudando a superar o limite de quatro parties.

    S podemos criar uma partio estendida em um disco bsico e ao contrrio de uma partio primria, uma partio estendida no formatada com um sistema de arquivos como FAT32 ou NTFS. Em vez disso, criamos uma ou mais unidades lgicas na partio estendida e, em seguida, as formatamos com um sistema de arquivos.

    Podemos criar at 24 unidades lgicas em uma partio estendida, sendo atribudas a elas letras de unidades de C a Z, visto que as letras de unidade A e B so reservadas para disquete.

    Espao Livre Versus Espao No-reservado Quando tratamos de espao livre sua definio parece lgica: Espao livre de um disco o espao vazio, que est vago, certo? Errado. No definimos espao livre a reas no usadas em uma unidade de disco. Na verdade, espao livre significa uma partio estendida que ainda no tem uma unidade lgica nela, ou que o espao nessa partio ainda no tenha sido dividido em uma unidade lgica.

  • www.andrecardia.pro.br | Andr Cardia

    6Gerenciando o Armazenamento no Windows Server 2003 Conceitos Tericos

    J o espao no-reservado so espaos em um disco que no faz parte de um volume. Ele no obrigado a fazer parte de nenhum volume ou partio. Em outras palavras, espao no-reservado um espao no-alocado de um disco.

    Registro Mestre de Inicializao Cada disco precisa definir um ponto inicial, um lugar onde sistema pode encontrar informaes crticas sobre o disco, como o nmero e o tipo de divises lgicas que existem no disco, utilizadas em sua inicializao. Tambm preciso um lugar onde o BIOS possa armazenar o programa inicial de boot (de inicializao) que serve para carregar o sistema operacional. Esse lugar chamado de MBR (Master Boot Record ou Registro Mestre de Inicializao).

    Localizado na MBR, o arquivo conhecido como Tabela de Partio de Disco, descreve as unidades lgicas no disco. Possui espao suficiente para dados de quatro parties (64 bytes) em que somente uma pode ser ativa, o que significa que o sistema operacional pode inicializar a partir dessa partio.

    Unidades de Discos Montadas Para superar as limitaes de espao de um disco fsico, ou de uma unidade lgica, o Windows Server 2003 suporta a montagem de pastas vazias em volumes NTFS. Os volumes montados s funcionam em sistemas de arquivos NTFS, porque dependem de certos atributos que o FAT e o FAT32 no suportam. Contudo, as unidades montadas funcionam tanto nos discos bsicos como nos discos dinmicos,

    A idia bsica da montagem de uma partio em uma pasta o redirecionamento para a partio de todas as requisies de leitura e escrita enviadas para essa pasta. Monte uma partio em x:\Mounted Folder e todas as requisies de I/O (Input/Output, Entrada/Sada) de arquivos enviadas para essa pasta sero redirecionadas para a nova partio, mesmo se a unidade x: original estiver completamente em um disco fsico diferente. Podemos montar um volume com quantos caminhos quiser. As nicas restries so que a pasta precisa estar vazia na hora da montagem, no mapeada para nenhum outro volume e em volumes NTFS no computador local. O NTFS 5.1 o nico formato de sistema de arquivos suportado pelo Server 2003 que pode usar os pontos de diviso que direcionam informaes sobre caminho.

    Os volumes montados aparecem como unidades de disco no caminho em que foram montados,

    em vez de pastas, como observamos na figura 1. Apartirdeagoranoestamosmaislimitadosasletrasdoalfabetodaspartieslocaisouemredeparaorganizarmososnossosarquivos.Asunidadesmontadastornamirrelevantealimitaode26letras.Almdisso,osmapeamentosde volumes so transparentes para o usurio. Este no se preocupa com a localizao daunidadex:,seencontrasenodiscofsicorestantedaunidadex:ouemoutrodisco.Tambmpossvelmontarumaunidadeemmltiploscaminhosoumontlaeatribuirlheumaletradeunidade.

  • www.andrecardia.pro.br | Andr Cardia

    7Gerenciando o Armazenamento no Windows Server 2003 Conceitos Tericos

    Figura 1 - Volumes montados em uma pasta.

    Discos Bsicos Quando instalamos o Windows 2000, o Windows XP ou o Windows Server 2003 e criamos a primeira partio na qual ser instalado o sistema operacional, o disco ser bsico. Armazenamento bsico o tipo de armazenamento que existe desde o DOS, primeiro sistema operacional da Microsoft, permitindo parties primrias e estendidas, alm das unidades lgicas. As parties de um disco bsico so definidas na MBR (Master Boot Recorder ou Registro Mestre de Incializao, j visto anteriormente). O MBR fica no primeiro setor de um disco bsico, assim como a tabela de parties. Esses arquivos contm informaes crticas relativas estrutura do disco, incluindo os setores final e inicial, o nmero total de setores e informaes sobre parties.

    Figura 2 - Diviso dos discos bsicos.

  • www.andrecardia.pro.br | Andr Cardia

    8Gerenciando o Armazenamento no Windows Server 2003 Conceitos Tericos

    Diviso dos Discos Bsicos As maneiras que podemos organizar o espao em um disco fsico so bsico ou dinmico. Os discos bsicos suportam trs tipos de divises: parties primrias, parties estendidas e unidades lgicas de disco.

    A partio primria uma parte do disco fsico que o sistema operacional marca como inicializvel (pode dar boot por ela). No Windows Server 2003 possvel ter quatro parties primrias em uma unidade de disco, limitado pelo tamanho de 64 Bytes da tabela de parties (16 Bytes por partio). Somente uma partio de cada vez pode ser ativa, o que significa que o boot ser dado a partir dela. Podemos particionar um disco rgido de modo que uma partio execute o Windows Server 2003 e outra execute o Linux, mas somente um disco poder ser ativo de cada vez.

    J a partio estendida pode ser criada a partir de um espao no-reservado em um disco fsico. Uma vez feito isso, teremos uma nova rea de espao livre na unidade de disco. S pode haver uma partio estendida em um disco fsico, ou seja, uma estendida e trs primrias, respeitando a tabela de parties conforme visto anteriormente.

    No possvel gravar nenhum dado em uma partio estendida ou lhe atribuir uma letra de unidade de disco at que sejam criadas uma ou mais unidades lgicas nessa partio estendida.

    Unidades Lgicas Uma unidade lgica uma diviso lgica de uma partio estendida que se comporta como se fosse uma unidade independente. No existe limite de divises em uma partio estendida e podemos criar quantas unidades lgicas forem necessrias.

    Discos Dinmicos Inicialmente os discos dinmicos foram introduzidos pela primeira vez o Windows 2000. Esto presentes no Windows Server 2003, de modo que, se quisermos usar qualquer tipo de tolerncia a falhas ou volumes de mltiplos discos, os discos dinmicos sero empregados.

    Nos discos bsicos temos uma tabela de parties e o Registro Mestre de Inicializao (MBR). Ao convertemos o disco em dinmico, o contedo da tabela de parties trocado por uma entrada nica que basicamente significa Leia o banco de dados de discos dinmicos para obter os dados de meus volumes pois eu sou um disco dinmico. Um arquivo de 1MB de informaes gravado ao final desse volume de disco, criando um banco de dados, controlado pelo servio LDM (Logical Disk Manager Gerenciamento de Discos Lgicos), com informaes das divises lgicas (volumes) de cada um dos discos instalados. Esse arquivo de 1MB duplicado em todos os outros discos dinmicos do sistema. O contedo do banco de dados idntico em todos os discos.

    As principais vantagens dos discos dinmicos em relao aos discos bsicos que suportam um nmero ilimitado de volumes, alm disso, podemos criar sistemas de armazenamento de dados tolerantes falha como volume estendido, espelhado (RAID-1) e distribudo com paridade (RAID-5)

    Conjunto de Volumes Genericamente a palavra volume utilizada para se referir genericamente a qualquer diviso lgica de um disco, mas para o Windows Server 2003 um volume uma diviso lgica do espao no-reservado de um disco dinmico, diferenciando de uma partio de um disco bsico.

  • www.andrecardia.pro.br | Andr Cardia

    9Gerenciando o Armazenamento no Windows Server 2003 Conceitos Tericos

    Enquanto as unidades lgicas e as parties primrias precisam ficar confinadas a um nico disco, os volumes usando o sistema de arquivos NTFS podem existir em um ou vrios discos fsicos, tornando-os flexveis e mais eficientes quanto utilizao de espao em comparao com as parties. Observe a figura 2, muito mais fcil entender como colocar 300MB de dados em um conjunto de volumes de 350MB do que coloc-los em uma unidade lgica de 200MB mais uma de 150MB. Especialmente se esses 300MB forem de um nico banco de dados.

    O Windows Server 2003 suporta dois tipos de conjuntos de volumes: volumes simples que ocupam espao em um disco, e volumes espalhados (ou volumes estendidos), que ocupam espao em vrios discos (at 32 discos fsicos podem participar de um volume estendido).

    Os conjuntos de volumes no protegem os dados, ou seja, no so tolerantes a falhas. Eles permitem usar espao disponvel de forma mais eficiente. Se algo ocorrer com um dos discos rgidos usados em um conjunto de volumes, todo conjunto falhar, mesmo que os demais discos continuem funcionando normalmente. Quanto mais discos rgidos houver, maior ser a probabilidade de que um defeito ocorra. importante a realizao peridica de cpias de segurana do conjunto de volumes.

    150MB 150MB

    200MB 150MB

    650MB

    Figura 3 - 650MB de espao livre esto disponveis, porm no mais que 200MB desse espao so contguos. Para tornar mais eficiente o uso dele, poderamos combin-los em um conjunto de volumes; assim todos os dados seriam considerados em um espao amplo. Uma vez que o espao livre tivesse sido convertido em um conjunto de volumes, voc poderia armazenar 650MB de dados nele, mesmo que o espao contguo maior tivesse apenas 200MB de tamanho.

    Tolerncia a Falhas Em aeronaves comerciais, os principais instrumentos de navegao so no mnimo duplicados. O mesmo para todos os computadores de um moderno Boeing, onde caso algum instrumento falhe, existiro outros operando em paralelo, garantindo assim a tranqilidade da tripulao. Por segurana, determinados instrumentos so quadruplicados em um cockpit. Como piloto de avio sei bem a importncia da redundncia em equipamentos de navegao area. Este um exemplo do que chamarei de tolerncia a falhas.

  • www.andrecardia.pro.br | Andr Cardia

    10Gerenciando o Armazenamento no Windows Server 2003 Conceitos Tericos

    O que a tolerncia a falhas realmente significa a capacidade de um software ou hardware suportar determinada quantidade de defeitos e, ainda assim, continuar realizando o seu trabalho corretamente, como pousar uma aeronave com segurana.

    O Windows Server 2003 tem a capacidade de propiciar certo nvel de tolerncia a falhas de software. Claro que tolerncia a falhas de software tem suas limitaes.

    RAID Redundant Array of Independent Disks ou Conjunto Redundante de Discos Independentes (RAID) um grupo de unidades de discos associados que, agindo em conjunto, propiciam velocidade, capacidade e tolerncia a falhas. O Windows Server 2003 oferece solues de RAID de Software, atravs do Disk Management (Gerenciador de Discos), possvel selecionar um grupo de discos rgidos e montar um sistema RAID.

    RAID de Hardware x RAID de Software O RAID de software fcil de configurar e, se estiver sendo usado um sistema operacional que o suporte, possvel montar um sistema RAID sem nenhum custo adicional, alm das unidades de disco necessrias para o tipo de RAID selecionado. Porm o RAID de Software do Windows Server 2003 tem algumas desvantagens em relao ao RAID de Hardware:

    Acessibilidade Os volumes de RAID do Windows Server 2003 so invisveis para qualquer outro sistema operacional que no ele mesmo.

    Tempo de Recuperao Se um dos discos de um conjunto tolerante a falhas parar de funcionar, ser necessrio desligar o servidor para realizar a troca do disco defeituoso, tirando os servios do ar. Por outro lado, um sistema de RAID de hardware, um gabinete contendo vrias unidades de disco coordenadas por um controle independente e operando como um bloco, parecendo ao Server 2003 uma nica unidade de disco. O RAID de Hardware tem um custo mais elevado, porm consegue voltar a operar mais rpido que o RAID de software. A maioria das atuais solues de RAID de hardware permitem a substituio da unidade com defeito sem precisar desligar o servidor (Hot-Swap).

    Gerenciamento O RAID de software utilizam parties individuais de disco agrupadas para criar uma partio RAID,o que pode complicar o gerenciamento com RAID de software e trs discos podemos configurar at trs RAID 5, cada um exigindo clculos de paridade prprios que sobrecarregam o servidor ( O processamento exigido pelo RAID 5 degrada demais o desempenho do servidor). J o RAID de hardware geralmente trata os discos como se fossem entidades de uma s partio, deixando os clculos para a controladora independente, o que evita sobrecarga do sistema.

  • www.andrecardia.pro.br | Andr Cardia

    11Gerenciando o Armazenamento no Windows Server 2003 Conceitos Tericos

    Figura 4 - RAID de Hardware X RAID de Software.

    Tipos de RAID suportados pelo Windows Server 2003 O Windows Server 2003 suporta os seguintes tipos de RAID:

    RAID-0 Volume Distribudo. RAID-1 Volume Espelhado. RAID-5.

    RAID-0 Os conjuntos de volumes geralmente so teis porque permitem combinar reas de tamanhos diferentes de espao em disco no usado em um nico volume. Porm, no observado nenhum benefcio de desempenho. Para utilizar vrios discos e reduzir o tempo de escrita e leitura, pode-se utilizar o RAID-0. Um volume distribudo combina reas de espao livre com tamanhos iguais de vrios discos em um volume lgico. Ao contrrio de um volume estendido (conjunto de volumes), os dados so distribudos em

    todos os segmentos.

    A segmentao de discos apresenta uma vantagem de velocidade em relao aos volumes estendidos (conjunto de volumes), mas devemos considerar o seguinte:

    No podemos estender um conjunto de discos da mesma maneira como podemos expandir volumes ou estend-los por mais discos, uma vez criado. O tamanho do conjunto de discos determinado no ato de sua criao e no possvel alter-lo depois. Para a criao de um volume distribudo (RAID-0) so necessrios pelo menos 2 discos e no mais que 32.

  • www.andrecardia.pro.br | Andr Cardia

    12Gerenciando o Armazenamento no Windows Server 2003 Conceitos Tericos

    Figura 5 - Diagrama de funcionamento do RAID-0.

    RAID-1 Os conjuntos de espelhos so a forma mais simples de tolerncia da falhas. Os dados so gravados nos volumes contidos em dois discos separados, de modo que, se um dos discos apresentar defeito, os dados estaro disponveis no outro, evitando a falha do sistema.

    Coletivamente, os dois volumes so chamados de conjunto de espelhos, ou RAID-1. Eles apresentam as seguintes vantagens:

    possvel copiar um conjunto simples existente, tornando-os tolerante a falhas. So necessrios apenas dois discos para criar um conjunto de espelhos, em vez de

    trs, no mnimo, que os volumes RAID-5 exigem.

    Podem ser criados volumes espelhados no Windows Server 2003 sem a necessidade de reinicializar o sistema (dar boot), e no necessrio refazer os dados para recuperar o sistema caso um dos discos apresente defeito. Os dados continuaro disponveis o sistema apenas no ser tolerante a falhas enquanto os dados forem espelhados novamente.

    Figura 6 - Volume Espelhado.

    Podemos optar pelo volume distribudo (RAID-0) quando:

    Carregar imagens de programas, bibliotecas de vnculo dinmico (DLLs) ou bibliotecas de tempo de execuo.

    Desejar fornecer o melhor desempenho para arquivos de alto uso que podem ser restaurados facilmente, por exemplo, arquivos de paginao.

  • www.andrecardia.pro.br | Andr Cardia

    13Gerenciando o Armazenamento no Windows Server 2003 Conceitos Tericos

    Ao decidirmos proteger ou no os dados utilizando volumes espelhados, devemos considerar o seguinte:

    O espelhamento de discos operando da mesma controladora no protege os dados quanto a defeitos na controladora.

    Use uma controladora para cada unidade de disco. Isso aumentar o desempenho de leitura de disco e a tolerncia a falhas ser maior.

    O espelhamento de disco efetivamente reduz o espao em disco pela metade. O espelhamento de disco reduz a velocidade de escritas em disco, pois os dados

    precisam ser gravados em dois lugares; no entanto acelera as leituras, j que a controladora de I/O tem dois lugares de onde ler os dados. Representa o melhor desempenho dos nveis RAID de tolerncia a falhas.

    No possvel expandir um volume espelhado.

    Duplexao de Discos Como as operaes de gravao dupla podem degradar o desempenho do sistema, vrias configuraes de volumes espelhados usam a duplexao, na qual cada disco no volume espelhado reside em seu prprio controlador de disco. Um volume espelhado com duplex tem a melhor confiabilidade de dados, pois todo o subsistema de entrada/sada (E/S) duplicado. Isso significa que, se um controlador de disco falhar, o outro controlador e, conseqentemente, o disco nesse controlador, continuar a operar normalmente. Se voc no usar dois controladores, um controlador com falha far os dois espelhos em um volume espelhado ficarem inacessveis at que o controlador seja substitudo.

    RAID-5 Os volumes RAID-5 so a forma de RAID mais eficiente em termos de custo benefcio que o Windows Server 2003 oferece. Conhecido como conjunto de discos com paridade, o RAID-5 exige menos espao de disco para os dados redundantes que o espelhamento. A desvantagem que consomem muitos recursos de processamento.

    Como funciona a segmentao de discos com paridade? Todas vez que escrevemos dados em volumes RAID-5, eles so gravados por todos os discos do conjunto, semelhante a segmentao dados em um volume sem paridade (RAID-0). J as informaes de paridade tambm so gravadas, porm sempre em discos separados dos dados correspondentes. No existe um disco separado para paridade como no RAID-4, que no suportado do Windows Server 2003. Sendo assim, cada disco que faz parte do volume RAID-5 contm uma parcela de dados e informaes de paridade para construir dados. Para criar um volume RAID-5 so necessrio no mnimo 3 discos.

  • www.andrecardia.pro.br | Andr Cardia

    14Gerenciando o Armazenamento no Windows Server 2003 Conceitos Tericos

    Figura 7- RAID-5

    O uso de paridade representa um grande desperdcio de tempo e espao. Toda vez que um arquivo salvo, as informaes de paridade precisam ser atualizadas para refletir o estado atual. Caso contrrio, teramos de manter cpias das informaes de paridade para cada verso de um documento salvo.

    As informaes de paridade so atualizadas atravs de uma instruo XOR. Como a informao de paridade um XOR dos dados, o sistema poderia recalcular o XOR cada vez que os dados fossem gravados no disco.

    O que um XOR? Uma XOR (Ou Exclusivo) uma instruo que pega duas entradas de um bit e produz uma sada de 1 bit. O resultado 1 se as duas entradas so diferentes ou 0 se duas entradas so iguais. Observe a tabela abaixo:

    Tabela 1 - XOR - Tabela verdade.

    XOR (Ou Exclusivo) P Q p XOR q 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0

    Recalcular todos os dados armazenados no volume cada vez que os dados fossem gravados no disco seria muito demorado. O Windows Server 2003, l os dados antigos que sero sobrescritos e faz um XOR com os dados novos e determina as diferenas. Esse processo produz uma mscara de bits que tem 1 na posio de cada bit que mudou. Pode-se, ento, fazer o XOR dessa mscara de bits com a informao de paridade antiga para ver onde esto as diferenas e assim calcular a nova informao de paridade.

    Os volumes RAID-5 tornam o processo de gravao lento devido ao processo de caulo de paridade. Alm disso, o RAID-5 representa uma sria sobrecarga no processador.

  • www.andrecardia.pro.br | Andr Cardia

    15Gerenciando o Armazenamento no Windows Server 2003 Conceitos Tericos

    Geometria dos Discos e Formatos de Arquivos Um disco rgido formado por vrios discos metlicos cobertos com uma superfcie magntica onde os dados so gravados. Esses discos so chamados de Platters. Cada platter dividido de duas maneiras: fatias de torta e crculos concntricos. As partes definidas pela interao dessas divises so chamadas de setores e representam unidades fsicas de armazenamento em disco rgido. Cada setor em um disco rgido tem, normalmente, o tamanho de 512 bytes.

    Para que o sistema operacional consiga escrever e ler dados no disco, preciso criar uma estrutura lgica referente estrutura fsica do disco. Essa estrutura lgica conhecida com Sistema de Arquivos que agrupa setores em unidades lgicas conhecidas como clusters. O nmero de setores varia em relao ao tamanho da partio do disco e do seu formato. Todos os clusters tem pelo menos um setor em qualquer sistema de arquivos do Windows Server 2003 suporta.

    Um cluster a menor unidade organizacional que o sistema de arquivos consegue reconhecer, o que significa que se pode armazenar somente um arquivo por cluster. Se um arquivo for maior que o cluster, este ocupar vrios clusters, entretanto, se um arquivo for menor que um cluster, o espao que sobrar deste cluster ser desperdiado. Cluster maiores reduzem a probabilidade de arquivos ficarem fragmentados, porm clusters menores aproveitam melhor e com mais eficincia o espao do disco.

    Formatao de Discos A formatao de discos configura a partio com uma tabela de alocao de arquivos. O disco preparado para leitura e escrita. Ao formatar o disco, o sistema operacional apaga todas as tabelas de alocao de arquivos no disco, testa o disco para verificar se os setores so confiveis, marca setores defeituosos e cria a tabela de endereos internos usados posteriormente para localizar informaes.

    Formatos de Discos Suportados no Windows Server 2003 O Windows Server 2003 suporta trs formatos de sistema de arquivos: FAT, FAT32 e NTFS

    FAT e FAT32 O FAT o mais antigo sistema de arquivos da Microsoft, suportado por todos os sistemas operacionais da empresa de Bill Gates, desde o DOS at o Windows Server 2008 e Windows Vista. Ele um catlogo simples chamado de Tabela de Alocao de Arquivos utilizado para anotar em que cluster ou conjunto de clusters um arquivo foi gravado.

    Nestes sistemas de arquivos, um conjunto simples de atributos registram as datas de criao e acesso dos arquivos, alm dos atributos de arquivos: oculto, sistema e somente-leitura. A principal diferena entre o FAT e o FAT32 est no tamanho dos clusters. O FAT (ou FAT16) utiliza um esquema de endereamento de 16 bits, permitindo enderear at 216 (65.536) clusters, limitando a formatao de volumes a 4GB. J o FAT32 usa endereos de 32 bits, conseguindo enderear at 232 (4.294.967.296) clusters. Assim, o FAT32 pode usar clusters muito menores (4KB) e formatar volumes at 8GB.

    O motivo pelo qual encontramos o FAT e FAT 32 no Windows Server 2003 e 2008 a compatibilidade com outros sistemas operacionais como o Windows NT.

    NTFS O NTFS (New Tecnology File System) o sistema de arquivos projetado para sistemas Operacionais Windows 2000, XP e NT, com suporte a nveis de segurana de arquivos (configurao de permisses e criptografia de arquivos), compresso de dados, montagem de

  • www.andrecardia.pro.br | Andr Cardia

    16Gerenciando o Armazenamento no Windows Server 2003 Conceitos Tericos

    volumes e cotas de disco. Alm disso, somente os volumes formatados com NTFS podem ser estendidos. No caso do Windows Server 2003 e XP, utilizam o NTFS verso 5.1.

    O NTFS mantm um log (registro) de atividades a fim de poder restaurar o disco aps uma falha de alimentao ou outra interrupo. Ele no substitui dados das unidades de disco NTFS, mas, se for interrompido nomeio de uma escrita, consegue restaurar a estrutura do volume, evitando assim que seja corrompido.

    Outro recurso valioso que o NTFS possui de poder localizar um atalho quando o arquivo correspondente movido para outro local. Por exemplo, digamos que haja um arquivo chamado dados.txt em \\servidor\andre\arquivosdetrabalho em um diretrio compartilhado. Foi criado um atalho em uma estao de trabalho para este arquivo e um determinado dia o arquivo dados.txt tenha sido movido de servidor para outro lugar, o atalho na estao de trabalho continuar funcionando, porque as propriedades do atalho vo registrar a nova localizao. Esse recurso chamado de Distributed Link Tracking (Controle de Link Distribudo) e foi introduzindo no Windows 2000.

    Uma diferena importante do NTFS em relao ao FAT e FAT32, que o primeiro utiliza a tabela MFT (Master File Table, Tabela de Arquivos Principal). Essencialmente, a tabela MFT mantm o controle de todos os arquivos de um volume o que similar Tabela de Alocao de Arquivos utilizado nas parties FAT.

    Que Sistema de Arquivos Devo Usar? A tabela abaixo faz uma comparao rpida entre os sistemas de arquivos NTFS e FAT:

    Tabela 2 - Comparao entre NTFS e FAT no Server 2003.

    Recurso NTFS FAT32 FAT Tamanho do nome de arquivo1

    256 caracteres 256 caracteres 256 caracteres no Windows 9x, NT, Win2K; 8.3 no DOS

    Atributos de Arquivos Estendidos Limitados Limitados Sistema Operacional associado

    Server 2008, Server 2003, Win2K e NT

    Server 2008, Server 2003, Win2K e NT, Windows 9x; OSR2

    DOS

    Organizao Estrutura em rvore Menu localizado centralmente

    Menu localizado centralmente

    Suporta RAID de software?

    Sim Sim Sim

    Acessvel ao dar boot no computador a partir de disquete

    No No Sim

    Tamanho mximo de volume suportado

    2TB menos 4KB (Bsico) 256TB menos 64KB (dinmico)

    32GB (e no formata volumes menores que 512MB)

    4GB

    Tamanho de cluster em volume de 1GB

    2KB 4KB 32KB

    Suporta volumes expansveis

    Sim No No

    1 Pode-se usar qualquer caractere, maisculo ou minsculo, em nome extenso ou curto, exceto os caracteres que tm significados especiais para o Server 2003: ? / \ < > * | :

  • www.andrecardia.pro.br | Andr Cardia

    17Gerenciando o Armazenamento no Windows Server 2003 Conceitos Tericos

    Desfragmentao dos Discos Uma forma de conseguirmos aumentar o desempenho de um disco , periodicamente, desfragment-los sempre que necessrio , gravando todas as partes de cada arquivo de forma contgua, facilitando a sua leitura.

    Quando um disco novo, os clusters disponveis esto todos disponveis um ao lado do outro, de modo que no importa muito se um arquivo distribudo por vrios clusters ou no. Conforme utilizamos o disco, apagando e gravando arquivos, os clusters vo se tornando vagos, de forma irregular. O Disco Rgido no consegue mais um grupo contguo de clusters livres, grande o suficiente par colocar todos os dados de um arquivo, gravando os dados nos primeiros clusters disponveis. Quando um disco fica assim, cheio de dados de arquivos no contguos em sua superfcie, diz-se que ele esta fragmentado.

    O sistema continua lendo todos os arquivos mesmo estando fragmentados, porm levar um pouco mais de tempo para abrir arquivos fragmentados. No caso de erros srios de disco, fica mais difcil recuperar arquivos muito fragmentados que gravados em clusters contguos.

    O Windows Server 2003, Windows XP e sistemas operacionais mais novos utilizam o desfragmentador de disco (Disk Defragmenter) afim de gravar dados de arquivos de forma contnua. Essa ferramenta requer 15% de espao livre em um volume para armazenar dados que estiver reorganizando.

    Criptografia no NTFS Criptografia2 empregada no sistema de arquivos NTFS garante que somente indivduos autorizados tenham acesso a informao, ou ainda, que os dados no sero acessados pelo inimigo, garantindo assim a sua confidencialidade. Isso muito til para proteger dados compartilhados privativos ou proteger arquivos em uma mquina que poderia ser facilmente roubada, como um notebook por exemplo.

    No Windows Server 2003, quando tentamos acessar um arquivo criptografado, o sistema operacional faz uma verificao para ver se o usurio possui a chave correspondente que foi empregada na criptografia daquele arquivo. Se no tiver, o acesso a esse arquivo ser negado. Essa negao independe do aplicativo utilizado por exemplo, um documento do Word no ser acessvel em nenhum outro editor de textos. O usurio sem a chave correspondente no pode abrir o objeto arquivo.

    Como o EFS usa a Criptografia O algoritmo EFS (Encription File System) utiliza uma combinao de criptografia de chave pblica e chave secreta (simtrica) para assegurar que os arquivos sejam protegidos o acesso no autorizado as informaes.

    Os dados so cifrados utilizando a criptografia simtrica, onde a mesma chave usada para cifrar e decifrar um arquivo. Esse tipo de criptografia o mtodo comum de criptografia de grandes quantidades de dados, por ser mais rpido e mais seguro. Entretanto, a dificuldade de proteger a chave durante a transferncia entre redes requer segurana adicional para a chave simtrica.

    2 Cincia matemtica que lida com a transformao de dados para mudar o seu significado em algo ininteligvel para o inimigo. A criptografia de arquivos no sistema operacional um atributo, igual compactao ou ao bit de arquivamento. Ela s suportada em volumes NTFS no Windows XP, Server 2003 ou posterior.

  • www.andrecardia.pro.br | Andr Cardia

    18Gerenciando o Armazenamento no Windows Server 2003 Conceitos Tericos

    O EFS usa a criptografia de chave pblica para proteger a chave simtrica, que necessria para decifrar o contedo dos arquivos. Cada certificado3 de usurio contm uma chave pblica que utilizada para criptografar a chave simtrica. Em seguida, somente o usurio com a chave privada correspondente poder acessar a chave simtrica.

    Cpia, Transferncia e Backup de Arquivos Criptografados Todos arquivos e pastas criados em uma pasta cifrada herdam os atributos de criptografia desta pasta e sero cifrados automaticamente. Se a pasta no for cifrada, ento o arquivo no ser cifrado. A movimentao e cpia de arquivos e pastas cifradas podem alterar o estado da criptografia do arquivo ou pasta.

    Se copiarmos ou transferirmos um arquivo no cifrado para uma pasta NTFS criptografada, esse ser cifrado.

    Se copiarmos ou transferirmos um arquivo cifrado para uma pasta NTFS no criptografada, o arquivo continuar cifrado.

    Se copiarmos ou transferirmos um arquivo cifrado para uma pasta FAT ou FAT32, esse arquivo no ser mais cifrado. (pois criptografia um atributo do NTFS).

    Os backups de documentos cifrados so armazenados e restaurados no estado de criptografia, mesmo se o meio for uma unidade formatada FAT.

    Figura 8 - Criptografando pastas e arquivos no Windows Server 2003.

    3 Um certificado uma declarao digital emitida por uma Autoridade Certificadora (CA) que atesta a identidade do titular do certificado. Ele liga uma chave pblica identidade da pessoa, do computador ou do servio que contm a chave privada correspondente. Os certificados so usados por uma variedade de servios de segurana de chave pblica e aplicativos, para fornecer autenticao, integridade de dados e comunicao segura entre redes, como a Internet.

  • www.andrecardia.pro.br | Andr Cardia

    19Gerenciando o Armazenamento no Windows Server 2003 Conceitos Tericos

    Compactao de Pastas e Arquivos A compactao de arquivos e pastas diminui seu tamanho e reduz a quantidade de espao que utilizam em unidades e dispositivos de armazenamento removveis. O Windows Server 2003 oferece suporte a dois tipos de compactao: compactao NTFS e compactao com o recurso Pastas Compactadas (zipadas). A tabela abaixo compara os dois mtodos de compactao:

    Tabela 3 - Compactao NTFS x Pastas Compactadas.

    Atributo Compactao NTFS Pastas Compactadas (zipadas)

    Sistema de arquivos NTFS NTFS, FAT ou FAT32 Objetos compactveis Arquivos, pastas e unidades Arquivos e pastas Interao do usurio Transparente, ao salvar um

    arquivo em uma pasta que est compactada

    Manual

    Desempenho Diminui se os arquivos de sistema estiverem compactados

    No a diminuio

    Proteo por senha No Sim Criptografia No Sim Altera a cor de exibio Sim No

    Conseguimos obter compactao mxima de arquivos de texto, arquivos de bitmap, planilhas e apresentaes. A compactao ser menor com arquivos grficos e de vdeo, que j so compactados. Devemos evitar a compactao de arquivos e pastas do sistema, pois isso afeta o desempenho da mquina.

    Cpia e Transferncia de Arquivos Compactados A transferncia e cpia de arquivos e pastas compactadas podem alterar seu estado de compactao. Observe as situaes possveis:

    Copiar dentro de uma Partio NTFS

    O arquivo ou pasta herda o estado de compactao da pasta de destino.

    Mover dentro de uma partio NTFS

    O arquivo ou pasta seu estado de compactao original.

    Copiar entre parties NTFS

    O arquivo ou pasta herda o estado de compactao da pasta de desitno.

    Mover entre parties NTFS

    O arquivo ou pasta herda o estado de compactao da pasta de desitno.

    Copiar arquivos ou pastas em volumes NTFS

    Quando um arquivo em uma pasta j contm um arquivo do mesmo nome, o arquivo copiado assume o atributo de compactao do arquivo de destino, independente do seu estado de compactao.

    Movendo e copiando arquivos entre volumes FAT16, FAT32 e NTFS

    Arquivos copiados ou movidos de uma partio NTFS para uma partio FAT ou FAT32 so descompactados. No existe suporte a compactao de dados nos sistemas de arquivos FAT e FAT32. Quando os arquivos so movidos ou copiados de uma partio FAT ou FAT32 para uma NTFS, eles herdam o atributo de compactao da pasta em que so copiados.

  • www.andrecardia.pro.br | Andr Cardia

    20Gerenciando o Armazenamento no Windows Server 2003 Conceitos Tericos

    Diferentemente de arquivos e pastas compactadas em NTFS, as Pastas Compactadas (zipadas) podem ser movidas e copiadas sem alterar volumes, unidades e sistemas de arquivos. Isso ocorre devido porque uso do recurso Pastas Compartilhadas (zipadas) cria um novo arquivo (com extenso .zip) que de fato copiado ou movido.

    Cotas de Disco Os administradores devem gerenciar a demanda sempre crescente por espao em disco para armazenamento de arquivos. O NTFS possibilita configuraes de cota de disco para monitorar e gerenciar o uso de espaos da unidade de armazenamento de dados. As cotas impedem que usurios gravem dados adicionais em um volume de disco depois que excedem a cota estabelecida.

    As cotas no necessariamente limitam o espao. Podemos usar cotas para controlar o uso do espao em disco de cada usurio. Quando um administrador limita o espao, possvel especificar o log de um evento quando os usurios excederem os limites de cota ou os nveis de notificao de cota.

    As cotas so controladas por volume ou por partio. Se houver vrios compartilhamentos de arquivos de rede em um volume, as cotas se aplicaro soma de todos os compartilhamentos.

    Figura 9 - Habilitando cotas de disco.

    No possvel usar a compactao de arquivos para aumentar a capacidade de armazenamento dentro de um limite, pois os arquivos compactados so controlados com base em seu tamanho descompactado.

  • www.andrecardia.pro.br | Andr Cardia

    21Gerenciando o Armazenamento no Windows Server 2003 Conceitos Tericos

    Servio de Cpia de Sombra de Volume Um servio cpia de sombra (VSS ou Volume Shadow Copy) um recurso da famlia Windows Server 2003 que oferece cpias somente leitura de arquivos em compartilhamento de rede em um determinado momento. Com as Cpias de Sombra das pastas compartilhadas, possvel exibir o contedo de pastas de rede em diversos momentos.

    Cenrios de cpias de sombra Podemos usar o VSS em trs cenrios

    Recuperao de arquivos excludos acidentalmente Atravs de uma verso anterior do arquivo, o usurio poder abri-lo e copi-lo para um local seguro.

    Recuperao de arquivos substitudos - possvel usar cpias de sombra das pastas compartilhadas para recuperar a verso anterior do arquivo.

    Permitir a verificao de verso enquanto trabalha nos documentos.

    Caractersticas de Cpias de SombraAs caractersticas a seguir aplicam-se a cpias de sombra:

    Sua configurao no um substituto para a criao de backups regulares.As cpias de sombra pode no conseguir recuperar arquivos corrompidos e no recuperarem arquivos caso ocorra falha em um volume.

    So somente leitura. No possvel editar o contedo de uma cpia de sombra.

    So habilitadas por volume. No possvel habilitar cpias de sombra em recursos compartilhados nesse volume.

    Uma vez habilitada em um volume, elas estaro habilitadas para todas as pastas compartilhadas nesse volume.

    No fazem cpias dos arquivos; apenas controlam as alteraes efetuadas neles.

    A capacidade de acessar cpias de sombra de arquivos no vem incorporadas em computadores cliente. O software cliente Verses Anteriores precisa ser instalado em cada cliente que necessite de acesso a cpias de sombra de arquivos.

    Concluso Neste artigo, tratei de toda fundamentao terica necessria para o gerenciamento de armazenamento de Dados no Windows Server 2003. Em breve, estarei escrevendo mais sobre o assunto, porm, abordando de forma prtica, demonstrando tcnicas simples e rpidas de gerenciamento de um Servidor de Arquivos baseado em sistemas operacionais Microsoft.

    Figura 10 - Ativando Cpias de Sombra.

  • www.andrecardia.pro.br | Andr Cardia

    22Gerenciando o Armazenamento no Windows Server 2003 Conceitos Tericos

    Bibliografia Batisti, J. (2003). Windows Server 2003: Curso Completo. Rio de Janeiro: Axcel Books.

    Holme, D. (2006). Administrao e Manuteno do Ambiente Microsoft Windows Server 2003: Kit de Treinamento: exame 70-290. Porto Alegre: Bokman.

    Microsoft Corporation. (2006). Gerenciando um Ambiente Microsoft Windows Server 2003 - Curso. So Paulo: Microsoft Corporation.

    Microsoft Corporation. (2006). Mantendo um Ambiente Microsoft Windows Server 2003 - Curso. So Paulo: Microsoft Corporation.

    Minasi, M. (2003). Dominando o Windows Server 2003: A Bblia. So Paulo: Pearson Makron Books.