Curso Técnico em Informática. Informática Aplicada Rafael Barros Sales

Curso Técnico em Informática

Informática Aplicada

Rafael Barros Sales

A palavra ”INFORMÁTICA” pode ser traduzida como a

ciência que trata e usa a ”INFORMAÇÃO”.

História dos HD'S

●

O primeiro disco rígido foi

construído pela IBM em

1956, e foi lançado em 16

de Setembro de 1957. Era

formado por 50 discos

magnéticos com capacidade

de 5 megabytes, incrível

para a época. Este primeiro

disco rígido foi chamado de

305

RAMAC

e

tinha

dimensões

de

152,4

centímetros

de

comprimento,

172,72

centímetros de largura e

73,66 centímetros de altura.

Partições de Disco – Formatação Fisica

Originalmente, os discos magnéticos do HD são um terreno inexplorado, uma mata virgem sem qualquer organização. Para que os dados possam ser armazenados e lidos de forma organizada, é necessário que o HD seja previamente formatado. Em primeiro lugar, temos a formatação física, na qual os discos são divididos em trilhas, setores e cilindros e são gravadas as marcações servo, que permitem que a placa lógica posicione corretamente as cabeças de leitura.

Partições de Disco – Formatação Lógica

● Em seguida, temos a

formatação lógica, que adiciona as estruturas utilizadas pelo sistema operacional. Ao contrário da formatação física, ela é feita via software e pode ser refeita quantas vezes você quiser. O único problema é que, ao reformatar o HD, você perde o acesso aos dados armazenados, embora ainda seja possível recuperá-los usando as ferramentas apropriadas, como veremos mais adiante.

● Chegamos então ao sistema de

arquivos, que pode ser definido como o conjunto de estruturas lógicas que permitem ao sistema operacional organizar e otimizar o acesso ao HD. Conforme cresce a capacidade dos discos e aumenta o volume de arquivos e acessos, esta tarefa torna-se mais e mais complicada, exigindo o uso de sistemas de arquivos cada vez mais complexos e robustos.

Formatação

● A formatação do HD é feita em duas etapas. A primeira é o

particionamento, onde o HD será dividido e o tamanho de cada uma. Mesmo que você não pretenda instalar dois sistemas em dual boot, é sempre interessante dividir o HD em duas partições, uma menor, para o sistema operacional, e outra maior, englobando o restante do disco para armazenar seus arquivos.

● Podemos ter um total de 4 partições primárias ou três partições primárias

e mais uma partição estendida, que pode englobar até 255 partições lógicas. É justamente a partição lógica que permite dividir o HD em mais de 4 partições.

Um Pouco de História

Esta limitação das 4 partições primárias é uma limitação que existe desde o primeiro PC, lançado em 1981. Os projetistas que escreveram o BIOS para ele precisavam economizar memória e chegaram à conclusão que 2 bits (4 combinações) para o endereço das partições seriam suficientes, pois na época os HDs mais vendidos tinham apenas 5 MB e só existia um sistema operacional para PCs (o MS-DOS)

Em vez de criar 4 partições primárias e ficar sem endereços para criar novas partições, você cria uma "partição estendida", que é uma espécie de container, que permite criar mais partições. A partição estendida contém uma área extra de endereçamento, que permite endereçar até 255 partições lógicas. É possível criar até 4 partições estendidas, de forma que (em teoria) é possível dividir o HD em até 1020 partições.

Tipos de Sistemas de Arquivo

● No mundo Windows, temos apenas três sistemas de arquivos:

FAT16, FAT32 e NTFS. O FAT16 é o mais antigo, usado desde os tempos do MS-DOS, enquanto o NTFS é o mais complexo e atual. No Linux (e outros sistemas Unix), que incluem o EXT2, EXT3, EXT4, ReiserFS, XFS, JFS e muitos outros. Pode parecer exótico, mas eles são velhos conhecidos de quem trabalha com servidores, já que neles o Linux é o sistema mais popular.

● FAT16 e FAT32

● O sistema FAT16 é uma espécie de "pau pra toda obra", já que é

compatível com praticamente todos os sistemas operacionais e também dispositivos como câmeras, palmtops, celulares e mp3players. Ele é o sistema de arquivos usado por padrão nos cartões SD e também nos pendrives de até 2 GB. Só recentemente os cartões passaram a utilizar FAT32, com a introdução do padrão SDHC¹.

● SDHC (Secure Digital High Capacity), onde a tabela de endereçamento foi expandida e o sistema de arquivos

FAT32 passou a ser oficialmente usado. Todos os cartões que seguem o novo padrão carregam o logotipo "SDHC" ou "microSDHC" (que permite diferenciá-los dos cartões de 4 GB "não-oficiais") e trazem um número de classe, que indica a taxa de transferência mínima em operações de escrita. Veja um exemplo de cartão com o logotipo:

FAT 32

reconhecido por todos os sistemas exceto pelo MS-DOS, Windows 3.x, Windows 95 Primeira Edição, Windows NT 3.5 e 4. Os discos podem ter até 2 TB (1 Terabyte vale 1024 GB).

● Outra limitação é que o

particionador usado com o XP se recusa a formatar partições FAT32 maiores do que 32 GB. Este é um limite do software e não do sistema de arquivos em si. A solução para criar partições FAT maiores é utilizar um outro particionador. Ex PartedMagic.

● Todos os vários sistemas de

arquivos são constituídos de um conjunto de estruturas lógicas, que permitem ao sistema operacional organizar os dados gravados e acessá-los com a maior velocidade e confiabilidade possíveis.

● Tudo começa com o setor de

boot, que é lido pelo BIOS da placa-mãe no início do boot, logo após a contagem de memória e outros procedimentos executados durante o POST.

Estruturas Lógicas

chamado de MBR ou trilha zero, contém dois componentes essenciais. O primeiro é um bootstrap, o software responsável por iniciar o carregamento do sistema operacional. Tipicamente, é utilizado um gerenciador de boot, como o NTLDR (usado pelo Windows XP) ou o Grub (usado pela maior parte das distribuições Linux). A função do gerenciador de boot é mostrar uma lista com os sistemas operacionais instalados no início do boot e carregar o sistema escolhido.

● O bootstrap ocupa os primeiros

446 bytes do MBR. Os 66 bytes restantes são usados para armazenar a tabela de partições, que guarda informações sobre onde cada partição começa e termina. Alguns vírus, além de acidentes em geral, podem danificar os dados armazenados na tabela de partição, fazendo com que pareça que o HD foi formatado. Mas, na maioria dos casos, os dados continuam lá, intactos, e podem ser recuperados.

Tabela de Alocação de Arquivos

● Depois que o disco rígido foi formatado e dividido em clusters, mais

alguns setores são reservados para guardar a FAT ("file allocation table" ou "tabela de alocação de arquivos"). A função da FAT é servir como um índice, armazenando informações sobre cada cluster do disco. Através da FAT, o sistema sabe se uma determinada área do disco está ocupada ou livre e pode localizar qualquer arquivo armazenado.

● Cada vez que um novo arquivo é gravado ou apagado, o sistema

operacional altera a FAT, mantendo-a sempre atualizada. A FAT é tão importante que, além da tabela principal, é armazenada também uma cópia de segurança, que é usada sempre que a tabela principal é danificada de alguma maneira.

● Em seguida, temos o diretório raiz. Se fôssemos comparar um disco

rígido, formatado em FAT16 ou FAT32 com um livro, as páginas seriam os clusters, a FAT serviria como as legendas e numeração das páginas, enquanto o diretório raiz seria o índice, com o nome de cada capítulo e a página onde ele começa.

NTFS

● O NTFS é um sistema de arquivos mais antigo do que muitos acreditam.

Ele começou a ser desenvolvido no início da década de 1990, quando o projeto do Windows NT dava os seus primeiros passos.

● Outro ponto importante onde o NTFS é superior ao sistema FAT é na

tolerância a falhas. No sistema FAT, sempre que o sistema trava ou é desligado enquanto estão sendo atualizados arquivos e diretórios no HD, existe uma possibilidade muito grande do sistema tornar-se inconsistente, com arquivos interligados, agrupamentos perdidos e outros problemas. Surge, então, a necessidade de rodar o scandisk depois de cada desligamento incorreto.

● No NTFS, o sistema mantém um log de todas as operações realizadas.

Com isto, mesmo que o micro seja desligado bem no meio da atualização de um arquivo, o sistema poderá, durante o próximo boot, examinar este log e descobrir exatamente em que ponto a atualização parou, tendo a chance de automaticamente corrigir o problema. Além de reduzir a perda de tempo, a possibilidade de perda de dados é muito menor.

Estruturas lógicas do NTFS

NTFS são incluídas várias estruturas lógicas no HD. Apesar da idéia ser basicamente a mesma, estas estruturas são bem diferentes no NTFS.

● Em primeiro lugar, temos a MFT

(Master File Table), que substitui a FAT, armazenando as localizações de todos os arquivos e diretórios, incluindo os arquivos referentes ao próprio sistema de arquivos. Mas, a forma como este mapeamento é feito difere um pouco do sistema FAT.

● Em seguida, temos a questão das

permissões de acesso, uma parte importante da configuração de um servidor, ou de qualquer máquina que vá ser utilizada por diversos usuários.

● Para configurar as permissões de

acesso, abra a guia "Segurança" dentro das propriedades do arquivo. As configurações valem tanto para acessos locais quanto acessos através da rede. O Windows aplica as permissões de acesso de acordo com o usuário logado na máquina.

Sistema de Arquivos Linux

O sistema de arquivos ext2 é conhecido como "Second Extended FileSystem". Foi desenvolvido para ser mais "eficiente" que o sistema de arquivos "Minix", seu antecessor. O Minix era muito utilizado nas primeiras versões do Linux, e foi utilizado por muitos anos.

O sistema de arquivos ext2 não possui journaling e foi substituído pelo ext3.

● Ext3

O sistema de arquivos ext3 é uma versão do ext2 com suporte a journaling. Portanto, o ext3 tem as mesmas características do ext2, mas com suporte journaling. Essa característica foi uma evolução e tornou o ext3 um sistema de arquivos muito estável e robusto. Como no ext3 só foi adicionado o suporte a journaling, podemos converter um sistema de arquivos ext2 para ext3, adicionado suporte a journaling, e também podemos converter um sistema de arquivos ext3 para ext2, removendo o suporte a journaling.

ReiserFS e EXT4

O sistema de arquivos ReiserFS foi criado recentemente. Mas atualmente quase todas as distribuições Linux o suportam. Sua performance é muito boa, principalmente para um número muito grande de arquivos pequenos. ReiserFS também possui suporte a journaling.

● SWAP

SWAP é um espaço reservado para troca de dados com a memória RAM. Em alguns lugares ele não é mencionado como um Sistema de Arquivos, mas resolvi descrever aqui pois faz parte deste artigo.

● Ext4

O ext4 é a evolução do conhecido ext3, hoje o file-system padrão do GNU/Linux. O Linux oferece suporte a uma infinidade de file-systens e em uma instalação normal do sistema, os file-systens mais famosos são o reiserfs e o ext3.

● Com o passar dos tempos, muitos

eventos forçaram a equipe de desenvolvimento do extfs (o nome da familia de file-system, compostas pelo ext2, ext3 e o atual ext4) a desenvolver essa nova versão.

Journaling

O sistema de journaling grava qualquer operação que será feita no disco em uma área especial chamada "journal", assim se acontecer algum problema durante alterações no disco, ele pode voltar ao estado anterior do arquivo, ou finalizar a operação.

# mkdir /mnt/sdb1

# mount /dev/sdb1 /mnt/sdb1

Para gerar a imagem do HD "/dev/sda", salvando-a no arquivo "sda.img", dentro da partição que acabamos de montar, o comando seria:

Recuperando a MBR e tabela de

partições

Ao trocar de sistema operacional, você geralmente subscreve a MBR com um novo gerenciador de boot, mas a tabela de particionamento só é modificada ao criar ou deletar partições. Caso, os 66 bytes da tabela de particionamento sejam danificados, você perde acesso a todas as partições do HD. O HD fica parecendo vazio, como se tivesse sido apagado. Para evitar isso, você pode fazer um backup da trilha MBR do HD. Assim, você pode recuperar tudo caso ocorra qualquer eventualidade. Para fazer o backup, dê boot usando um live-cd, logue-se como root e use o comando:

# dd if=/dev/hda of=backup.mbr bs=512 count=1

O comando vai fazer uma cópia dos primeiros 512 bytes do "/dev/hda" no arquivo "backup.mbr" (salvo no diretório atual). Lembre-se de substituir o "hda" pelo dispositivo correto do HD, que você pode conferir usando o Gparted. Para Restaurar:

Eliminando dados com segurança

Destruir um HD é fácil. "Amacie" usando uma marreta de 20 kg, depois incinere. Se preferir, você pode usar o HD como alvo em um clube de tiro, ou destruir a superfície magnética dos discos com ácido. ;)

Claro, nada disso é realmente necessário se você sabe o que está fazendo. Da mesma maneira que é possível recuperar dados usando as ferramentas corretas, também é possível apagá-los de forma que seja impossível recuperá-los.

# dd if=/dev/zero of=/dev/hda

(onde o /dev/hda é o dispositivo referente ao HD)

Aqui, todos os dados do HD são sobrescritos com bits zero e já não poderiam mais ser recuperados por via normais. Grandes empresas de recuperação, como a Seagate, Ontrack, etc. possuem aparelhos capazes de ler a carga residual das mídias. Como todo o HD passa a armazenar bits zero, um resquício de carga positiva sob a superfície indicaria que lá estava antes armazenado um bit.

Eliminando dados com + segurança

Uma forma mais segura seria encher o HD com bits aleatórios, modificando o comando para ler as informações de entrada a partir do "/dev/urandom", outro dispositivo virtual, que fornece bits aleatórios, criados com base em interrupções, operações realizadas e outras variáveis geradas pela atividade da máquina:

# dd if=/dev/urandom of=/dev/hda

Aqui, a recuperação fica muito mais complicada. Mas, em teoria, ainda seria possível recuperar alguns trechos dos arquivos usando os processos adequados. A Ontrack e alguns fabricantes oferecem serviços de recuperação neste nível a preços exorbitantes (bem além do custo de uma simples recuperação, que já é cara). Para realmente eliminar qualquer possibilidade de recuperação, você poderia executar o comando várias vezes. A cada passada a chance de recuperar qualquer coisa fica exponencialmente menor. Em vez de fazer isso manualmente, você pode usar o "shred", um pequeno utilitário encontrado na maioria das distribuições. Você pode usá-lo também a partir de um Live CD.

Um exemplo bem efetivo de uso seria:

Copiando dados de mídias

defeituosas

É difícil copiar arquivos a partir de um HD com badblocks, ou um CD-ROM riscado, por meios normais. Os programas fazem a cópia apenas até o ponto em que encontram o primeiro erro de leitura. Mesmo que exista apenas um setor defeituoso no meio do arquivo, você quase nunca conseguirá copiar o arquivo inteiro, apenas a metade inicial.

Existe um utilitário eficiente para fazer cópias a partir de mídias ruins, o dd_rescue. Ele faz a cópia das partes boas, ignorando os setores defeituosos. Funciona bem para recuperar arquivos de texto, imagens, vídeos, músicas, qualquer tipo de arquivo que possa ser aberto mesmo que estejam faltando alguns pedaços.

O dd_rescue é mais um pequeno utilitário que pode ser executado a partir de uma distribuição Linux live-CD. Se você está usando o Kurumin, Knoppix, Ubuntu, ou outra distribuição baseada no Debian, pode instalá-lo diretamente, via apt-get (instalá-logado como root):

# apt-get update

Copiando dados de mídias

defeituosas

Para usá-lo, indique a localização da partição ou CD-ROM que será copiado e um arquivo de destino. Ao copiar uma partição, você sempre precisa copiar o arquivo para dentro de uma partição diferente. A partição ou CD-ROM de origem deve sempre estar desmontada.

# dd_rescue /dev/cdrom /mnt/hda6/cdrom.img

(onde /mnt/hda6/cdrom.img é o arquivo onde os dados serão salvos)Para copiar uma partição:

# dd_rescue /dev/hda1 /mnt/hda6/hda1.img

Para acessar os arquivos dentro da imagem, você deve montá-la usando a opção "-o loop" do mount, que monta um arquivo como se fosse um dispositivo, indicando a pasta onde os arquivos ficarão acessíveis, como em:

# mount -o loop /mnt/hda6/cdrom.img /mnt/imgcdrom

ou:

Hardware Compatibility List

● A Lista de Compatibilidade de Hardware ( HCL ) é uma lista de hardware

do computador (normalmente, incluindo vários tipos de periféricos ), que é compatível com um determinado sistema operacional ou software de gerenciamento do dispositivo. No mundo de hoje há uma grande quantidade de hardware de computador em circulação, e muitos sistemas operacionais também. A lista de compatibilidade de hardware é um banco de dados de modelos de hardware e sua compatibilidade com um determinado sistema operacional.

● HCLs pode ser controlado centralmente (uma pessoa ou equipe mantém

a lista de hardware mantida) ou controlado pelo usuário (os usuários enviarem comentários sobre hardware que eles usaram).

● Há muitos HCLs, geralmente, cada sistema operacional terá uma HCL