Το Advanced Format είναι μια νέα μορφή διαμερισμάτων σκληρού δίσκου που απαιτείται για την αντιμετώπιση μεγάλων ποσοτήτων μνήμης δίσκου. Όλοι οι κατασκευαστές σύγχρονων σκληρών δίσκων, συμπεριλαμβανομένου του HGST, αλλάζουν σε αυτήν τη μορφή.
Ένα από τα κύρια χαρακτηριστικά του Advanced Format είναι η αύξηση του μεγέθους του τομέα από 512 σε 4096 byte. Για να διατηρηθεί η συμβατότητα με προγράμματα που έχουν σχεδιαστεί για την προηγούμενη μορφή, οι νέοι δίσκοι έχουν μια λειτουργία εξομοίωσης που ονομάζεται "512e".
Τα περισσότερα σύγχρονα λειτουργικά συστήματα υποστηρίζουν προηγμένη μορφή. Για την επίτευξη βέλτιστης απόδοσης εισόδου/εξόδου, είναι σημαντικό ο δίσκος να έχει κατατμηθεί σωστά και τα δεδομένα να γράφονται σε μπλοκ 4K τόσο από το λειτουργικό σύστημα όσο και από τα προγράμματα εφαρμογής. Τα πιο πρόσφατα λειτουργικά συστήματα, από προεπιλογή, πληρούν όλες τις απαραίτητες προϋποθέσεις για την αποτελεσματική εργασία με το Advanced Format. Όταν χρησιμοποιείτε παλαιότερο λογισμικό, ενδέχεται να απαιτούνται ειδικά βοηθητικά προγράμματα για τη διαμόρφωση του υποσυστήματος δίσκου για βέλτιστη απόδοση.

Συσκευή προηγμένης μορφής
Το μεσαίο τμήμα του Σχήματος 1 δείχνει οκτώ διαδοχικούς τομείς 512 byte. Εκτός από τα δεδομένα χρήστη, κάθε τομέας περιέχει πληροφορίες υπηρεσίας: δεδομένα σήμανσης και κωδικό διόρθωσης σφαλμάτων. Αντικαθιστώντας οκτώ τομείς 512 byte με έναν τομέα 4 kilobyte, μειώνεται η ποσότητα των απαιτούμενων γενικών πληροφοριών (δείτε το κάτω μέρος του σχήματος). Έτσι, όταν εργάζεστε με μεγάλα αρχεία (και το μέσο μέγεθος αρχείου έχει αυξηθεί σε σύγκριση με τις φορές που χρησιμοποιήθηκε η μορφή 512 byte), ο χώρος στο δίσκο χρησιμοποιείται πιο αποτελεσματικά. Επιπλέον, διατίθεται περισσότερος χώρος για τον κωδικό διόρθωσης σφαλμάτων, διασφαλίζοντας έτσι καλύτερα την ακεραιότητα των δεδομένων.

Ρύζι. 1. Σύγκριση μορφών 512 byte και 4 KB(1).

Εξασφάλιση συμβατότητας
Μεγάλο μέρος του υλικού και του λογισμικού που χρησιμοποιείται έχει σχεδιαστεί για μέγεθος τομέα 512 byte και αναμένει ότι τα δεδομένα θα μεταφερθούν σε μπλοκ 512 byte. Η εξομοίωση μιας τέτοιας ανταλλαγής υλοποιείται σε νέους δίσκους σε επίπεδο διεπαφής. Όταν διαβάζεται ένα μπλοκ, ο δίσκος διαβάζει ολόκληρο τον τομέα (που δεν απαιτεί πολύ χρόνο) και περνά μόνο το απαιτούμενο μπλοκ στο πρόγραμμα. Εάν ένα πρόγραμμα λάβει ένα αίτημα για να γράψει ένα μπλοκ, ο δίσκος διαβάζει ολόκληρο τον τομέα, τοποθετεί το μπλοκ που προκύπτει σε αυτόν και ξαναγράφει ολόκληρο τον τομέα (βλ. Εικ. 2). Περνάει χρόνος μεταξύ ανάγνωσης και εγγραφής· ο δίσκος μπορεί να κάνει πολλές περιστροφές κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου.

Ρύζι. 2. Στη λειτουργία εξομοίωσης, όταν γράφετε ένα μπλοκ 512 byte, ο δίσκος πρώτα διαβάζει τον τομέα, τοποθετεί το μπλοκ σε αυτόν και στη συνέχεια γράφει τον τομέα

Εξασφάλιση απόδοσης
Για να επιτευχθεί η καλύτερη απόδοση, η μορφή εγγραφής στο δίσκο πρέπει να ταιριάζει με τη μορφή του δίσκου. Στην ιδανική περίπτωση, οι εγγραφές θα πρέπει να εκτελούνται σε μπλοκ 4 KB και κάθε μπλοκ θα πρέπει να γράφεται σε έναν τομέα. Αυτή η συνθήκη πληρούται εάν τόσο το λειτουργικό σύστημα όσο και τα προγράμματα εφαρμογής έχουν ρυθμιστεί να λειτουργούν με μπλοκ 4 KB και η κατάτμηση του δίσκου έχει γίνει σωστά.
Τα περισσότερα σύγχρονα λειτουργικά συστήματα χρησιμοποιούν συστήματα αρχείων στα οποία ο χώρος στο δίσκο κατανέμεται σε μπλοκ 4 kilobyte ή συμπλέγματα. Ένα μπλοκ 4K αντιστοιχεί σε οκτώ τομείς 512 byte (βλ. Εικόνα 3).

Ρύζι. 3. Αντιστοιχία του συμπλέγματος με τον τομέα σε λειτουργία εξομοίωσης.

Ευθυγράμμιση ορίων διαμερισμάτων
Όταν χρησιμοποιείτε λειτουργικά συστήματα που γράφουν δεδομένα σε συμπλέγματα 4 KB (τα περισσότερα σύγχρονα λειτουργικά συστήματα), είναι σημαντικό τα όριά τους να ευθυγραμμίζονται με τα όρια του τομέα δίσκου. Στη λειτουργία εξομοίωσης 512e, ο δίσκος δεν μπορεί να εμποδίσει την τοποθέτηση ενός διαμερίσματος σε έναν αριθμό μπλοκ που δεν είναι πολλαπλάσιο του οκτώ. Εάν συμβεί αυτό, ένα σύμπλεγμα θα βρίσκεται σε δύο τομείς (βλ. Εικ. 4). Έτσι, όταν διαβάζετε ή γράφετε ένα σύμπλεγμα 4 kilobyte, θα χρειαστεί να διαβάσετε ή να γράψετε 8 kilobyte αντίστοιχα - διπλάσια. Και αν κατά την ανάγνωση η διαφορά στην ταχύτητα δεν είναι μεγάλη, τότε κατά τη γραφή θα είναι αισθητή.

Ρύζι. 4. Η τοποθέτηση του cluster δεν είναι από την αρχή του κλάδου.

Λειτουργικά συστήματα που υποστηρίζουν προηγμένη μορφή
Στα ακόλουθα λειτουργικά συστήματα, το μέγεθος του συμπλέγματος είναι 4 KB και η κατάτμηση του δίσκου γίνεται σωστά κατά την εγκατάσταση:
Microsoft Windows Vista SP1 και νεότερη έκδοση.
Microsoft Windows 7;
Microsoft Server 2008;
Mac OS X 10.4 και νεότερη έκδοση.
Linux Ubuntu 8.04+, SUSE, Linux kernel 2.6.34+ (πρέπει να χρησιμοποιεί το Linux Partitioning Utility).

Λειτουργικά συστήματα που δεν αντιστοιχούν αυτόματα συμπλέγματα σε τομείς:
Microsoft Windows XP;
Microsoft Server 2003;
Microsoft Windows Home Server V1.

Εργαλείο ευθυγράμμισης HGST
Για να διορθώσετε τη λογική διάταξη δίσκων των οποίων τα διαμερίσματα δεν είναι ευθυγραμμισμένα με τα όρια τομέα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το βοηθητικό πρόγραμμα HGST για Windows. Μπορείτε να το κατεβάσετε από τη διεύθυνση www.hgst.com/support/downloads.
Επιπλέον, το Advanced Format υποστηρίζεται από μια σειρά από βοηθητικά προγράμματα δίσκου τρίτων κατασκευαστών:

Εργαλεία κατάτμησης δίσκων
Για Linux:
GPARTED 2.1+ (με -a βέλτιστη ή -α ελάχιστες επιλογές).
www.gnu.org/software/parted/manual/parted.html

Για Windows:
Acronis Disk Director Home 11 ή Paragon Partition Manager 11.

Για Mac:
Το Disk Utility (πακέτο με Mac OS X 10.4+), δημιουργεί ένα διαμέρισμα GPT (GUID Partition Table).

Επιπλέον πληροφορίες:
www.idema.org (Έγγραφα σύνθετης μορφής, συμπεριλαμβανομένων των προδιαγραφών)
en.wikipedia.org/wiki/Advanced_Format
www.t13.org, έγγραφο: ATA8-ACS (Σετ εντολών ATA)
www.t10.org, έγγραφο: SBC-3 (SCSI Block Commands)
Microsoft Windows 7 και επείγουσα επιδιόρθωση σύνθετης μορφής (KB981208):
support.microsoft.com/kb/982018
Intel Rapid Storage Technology (RST): www.intel.com/support/chipsets/imsm/sb/CS-031502.htm

Η παραδοσιακή πορεία ανάπτυξης των σκληρών δίσκων βασίζεται στη σταδιακή αύξηση της πυκνότητας εγγραφής σε μαγνητικές πλάκες, αλλά συνδέεται με μεγάλη επένδυση χρόνου, προσπάθειας και χρήματος. Επομένως, οι προγραμματιστές πρέπει να στραφούν σε νέες τεχνολογίες, και μία από αυτές είναι ο Long Physical Sector, που εισήχθη πρόσφατα από τη Western Digital με την ονομασία Advanced Format.

Η όγδοη αναθεώρηση του προτύπου ATA/ATAPI εισάγει δύο νέες παραμέτρους που δεν χρησιμοποιούνταν προηγουμένως για σκληρούς δίσκους: Long Physical Sector (LPS, long φυσικός τομέας) και Long Logical Sector (LLS, long logical sektor). Το πρώτο συνεπάγεται ότι στο στάδιο της λιθογραφίας, όταν δημιουργούνται τομείς στη μαγνητική πλάκα για μετέπειτα καταγραφή δεδομένων, θα επισημαίνονται με νέο τρόπο: αντί για τους παραδοσιακούς τομείς των 512 byte, οι πιο ευρύχωροι των 1, 2 ή 4 KB θα να χρησιμοποιηθεί. Το LLS εισήχθη για να γίνει διάκριση μεταξύ των εννοιών ενός φυσικού και λογικού τομέα στον οποίο έχει πρόσβαση το λειτουργικό σύστημα κατά τη διάρκεια λειτουργιών αρχείων (γνωστό και ως LBA). Στους παραδοσιακούς σκληρούς δίσκους με τομείς 512 byte, αυτές οι έννοιες είναι ουσιαστικά πανομοιότυπες, γι' αυτό και προηγουμένως απλά δεν υπήρχε ανάγκη διαχωρισμού LPS και LLS. Τώρα προκύπτουν ορισμένες αποχρώσεις που θα πρέπει να λύσουν οι κατασκευαστές σκληρών δίσκων.

Αρχικά, ας μιλήσουμε για το τι δίνει η μετάβαση στη χρήση μεγάλων φυσικών τομέων. Κάθε κελί στη μαγνητική πλάκα είναι εξοπλισμένο με μια ζώνη υπηρεσίας Sync/DAM, η οποία χρησιμεύει για την τοποθέτηση των κεφαλών ανάγνωσης/εγγραφής, και μια ζώνη ECC, η οποία αποθηκεύει κωδικούς διόρθωσης σφάλματος σε περίπτωση σφάλματος ανάγνωσης. Επιπλέον, υπάρχει ένας μικρός χώρος μεταξύ όλων των κυψελών, ελαχιστοποιώντας την αμοιβαία επίδραση των μαγνητικών πεδίων σε αυτά και την υποβάθμιση του φορτίου. Ο όγκος της ζώνης ECC στους σύγχρονους σκληρούς δίσκους και η αποτελεσματικότητα των αλγορίθμων ανάκτησης δεδομένων σε περίπτωση σφάλματος είναι ένας από τους βασικούς παράγοντες που επηρεάζουν την αξιοπιστία της αποθήκευσης και την ταχύτητα εργασίας με περιεχόμενο. Όσο υψηλότερη είναι η πυκνότητα εγγραφής που επιτυγχάνουν οι προγραμματιστές, τόσο χειρότερη γίνεται η αναλογία σήματος προς θόρυβο, και επομένως εμφανίζονται περισσότερα σφάλματα ανάγνωσης. Εάν ο ελεγκτής αποτύχει να τα διορθώσει χρησιμοποιώντας ECC, το κελί θα πρέπει να ξαναδιαβαστεί, πράγμα που σημαίνει τουλάχιστον μία επιπλέον περιστροφή των πλακών. Σήμερα, το τυπικό μέγεθος ζώνης ECC είναι 40 byte ανά τομέα 512 byte. Στο μέλλον, με περαιτέρω αυξήσεις στη χωρητικότητα του πλακιδίου, οι προγραμματιστές θα πρέπει να διπλασιάσουν αυτό το ποσό για να αυξήσουν τις πιθανότητες επιτυχούς ανάκτησης.

Παραδοσιακές πλάκες τομέα 512 byte

Η μετάβαση στη χρήση μεγάλων τομέων επιτρέπει, πρώτον, τη μείωση του αριθμού των ζωνών Sync/DAM και των διατομεακών χασμάτων κατά τόσες φορές όσες είναι μεγαλύτερες από τις συνηθισμένες 512 byte, αλλά στην πραγματικότητα αυτή είναι η κορυφή του παγόβουνου . Η ιδιαιτερότητα των αλγορίθμων ανάκτησης δεδομένων που χρησιμοποιούν κωδικούς ECC είναι τέτοια που όσο μεγαλύτερος ο τόμος διαβάστηκε, τόσο πιο αποτελεσματικοί είναι και επομένως, απαιτείται λιγότερος χώρος για τους κωδικούς. Στην πράξη, αυτό σημαίνει ότι εάν χρειάζονται 40 byte ECC για έναν τομέα 512 byte, τότε 100 byte είναι αρκετά για 4 KB. Είναι εύκολο να υπολογίσετε ότι αυτό εξοικονομεί 220 byte. Συνολικά με άλλες ζώνες εξυπηρέτησης, σύμφωνα με την WD, ήδη σε σύγχρονους σκληρούς δίσκους, η αποδοτικότητα χρήσης χώρου στο δίσκο αυξάνεται κατά 7-11%, και σε σύγκριση με μελλοντικούς δίσκους με ζώνες ECC 80 byte - κατά 22%. Πρώτα απ 'όλα, αυτό είναι καλό στον καταναλωτή - με βάση τις ίδιες πιατέλες και κεφαλές (που αντιπροσωπεύει τη μερίδα του λέοντος στο κόστος ανάπτυξης του σκληρού δίσκου), οι πωλητές θα μπορούν να προσφέρουν 10-20% πιο ευρύχωρους δίσκους. Τελικά, η χρήση φυσικών τομέων των 512 byte είναι ουσιαστικά χωρίς νόημα σήμερα: κανένα από τα σύγχρονα συστήματα αρχείων δεν χρησιμοποιεί συμπλέγματα αυτού του μεγέθους, η τυπική παράμετρος NTFS κατά τη μορφοποίηση ενός διαμερίσματος είναι ακριβώς 4 KB και τα δεδομένα γράφονται και διαβάζονται μόνο τέτοιες μερίδες.

Νέες μακριές πιατέλες τομέα 4K

Το LPS/LLS έχει επίσης λιγότερο προφανή πλεονεκτήματα: το όριο στη χωρητικότητα διαμερισμάτων άνω των 2 TiB, το οποίο υπάρχει με διευθυνσιοδότηση 32 bit και τομείς 512 byte, καταργείται. Η μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα των αλγορίθμων διόρθωσης σφαλμάτων σημαίνει ότι η απόδοση ανάγνωσης θα αυξηθεί. μικρότερος αριθμός φυσικών τομέων σημαίνει μικρότερη πιθανότητα των λεγόμενων κακών μπλοκ. Ο αριθμός των λογικών τομέων μειωμένος κατά οκτώ φορές σημαίνει ριζική μείωση του μεγέθους των πινάκων διευθύνσεων και αναπόφευκτη αύξηση της απόδοσης του ελεγκτή υπό υψηλό φορτίο (μεγάλος αριθμός τυχαίων αιτημάτων ανάγνωσης και εγγραφής). Είναι αλήθεια ότι σήμερα αυτό δεν συζητείται, το οποίο συζητείται στο δεύτερο μέρος της περιγραφής της τεχνολογίας.

WD Advanced Format: μια σύνθετη λύση με απλό όνομα

Το Western Digital Advanced Format δεν είναι ένα απλό όνομα μάρκετινγκ για LPS/LLS. Το γεγονός είναι ότι δεν υποστηρίζουν όλα τα λειτουργικά συστήματα την εργασία με φυσικούς τομείς 4 KB: στην οικογένεια των Windows εμφανίστηκε μόνο με Vista, Server 2008 και 7, και τα υπόλοιπα δημοφιλή XP και Server 2003 δεν έχουν αυτήν την υποστήριξη. Στα στρατόπεδα MacOS και Linux, όλα είναι κάπως πιο αισιόδοξα: όλες οι λίγο πολύ τρέχουσες εκδόσεις αυτών των λειτουργικών συστημάτων λειτουργούν κανονικά με μεγάλους τομείς. Υπάρχει επίσης το ζήτημα της συμβατότητας προς τα πίσω σε επίπεδο υλικού: το BIOS της μητρικής πλακέτας, το υλικολογισμικό και το πρόγραμμα οδήγησης του ελεγκτή δίσκου πρέπει επίσης να υποστηρίζουν μεγάλα κελιά. Επομένως, η WD έκανε ένα δύσκολο, αλλά απαραίτητο βήμα για σήμερα: στους σκληρούς δίσκους της εταιρείας που χρησιμοποιούν Advanced Format, η εξομοίωση συμβατικών τομέων 512 byte από φυσικούς 4 kilobyte εφαρμόζεται σε επίπεδο ελεγκτή.

Προηγμένη μορφή - εξομοίωση παλιού δίσκου σε νέες πιατέλες

Κατά την προετοιμασία, η μονάδα δίσκου ενημερώνει τη μητρική πλακέτα ότι τα μικρά κελιά εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται και όταν λαμβάνει μια διεύθυνση λογικού μπλοκ (LBA) από το σύστημα αρχείων, τη μεταφράζει στη διεύθυνση του φυσικού τομέα. Το αποτέλεσμα είναι πλήρης συμβατότητα με παλαιότερα λειτουργικά συστήματα, αλλά έρχεται και με τις δικές του δυσκολίες. Πρώτον, αυτή η εξομοίωση απαιτεί μια πρόσθετη λειτουργία στη διαδρομή μεταξύ της αίτησης ανάγνωσης/εγγραφής και της υλοποίησης αυτής της λειτουργίας και, κατά συνέπεια, αυξάνει τον χρόνο εκτέλεσης. Δεύτερον, προκαλεί πρόσθετο φορτίο στον υπολογιστικό πυρήνα του ελεγκτή δίσκου και, κατά συνέπεια, μειώνει την απόδοση του υλικολογισμικού. Τρίτον, σε κάθε περίπτωση, τώρα κατά την φυσική ανάγνωση ακόμη και 512 byte δεδομένων, ο δίσκος θα πρέπει να διαβάσει 4 KB και να απορρίψει 3,5 KB από αυτά (πολύ παρόμοια με την ενίσχυση εγγραφής σε έναν SSD) και αν χρειάζεται να διαβάσετε δύο λογικούς τομείς σε μια σειρά που ανήκουν σε διαφορετικά φυσικά - θα πρέπει να επεξεργαστείτε 8 KB ταυτόχρονα. Τέταρτον, και το πιο σημαντικό, εμφανίζεται το κύριο πρόβλημα με αυτήν την τεχνολογία - μια τεράστια πτώση στην απόδοση όταν χρησιμοποιούνται εσφαλμένα δημιουργημένα διαμερίσματα.

Γεγονός είναι ότι όταν τα παλιά λειτουργικά συστήματα (πριν από τα Vista) δημιουργούν ένα διαμέρισμα, ξεκινούν τη σήμανση από το μπλοκ Νο. 63 (LBA63)· αυτό είναι μια «κληρονομιά» του DOS, πλέον αβάσιμη. Τονίζουμε ότι αυτό το πρόβλημα παρουσιάζεται μόνο κατά την κατάτμηση ενός δίσκου από Windows XP και παλαιότερα λειτουργικά συστήματα ή την κλωνοποίηση κατατμήσεων χρησιμοποιώντας βοηθητικά προγράμματα που δεν υποστηρίζουν τομείς 4 kilobyte σε κανένα λειτουργικό σύστημα. Τα Windows Vista και 7 σηματοδοτούν το πρώτο διαμέρισμα από τον 2048ο τομέα και τα επόμενα από το πλησιέστερο πολλαπλάσιο του οκτώ μετά το τέλος του πρώτου διαμερίσματος, ώστε να ευθυγραμμίζονται αμέσως. Για σκληρούς δίσκους με τομείς 512 byte δεν υπάρχει επίσης πρόβλημα - καθένα από τα κελιά υπάρχει φυσικά και μπορεί να αντιμετωπιστεί απευθείας. Για κελιά 4 KB, η έναρξη από έναν περίεργο λογικό τομέα σημαίνει ότι το σύμπλεγμα λειτουργικού συστήματος θα τοποθετηθεί σε δύο φυσικά κελιά ταυτόχρονα και η απόδοση του σκληρού δίσκου θα μειωθεί σημαντικά.

Μη ευθυγραμμισμένο σύμπλεγμα συστήματος αρχείων σε δύο φυσικούς τομείς

Για παράδειγμα, εάν ένας δίσκος χρειάζεται να διαβάσει ή να γράψει n συμπλέγματα στη σειρά, θα πρέπει στην πραγματικότητα να έχει πρόσβαση σε n+1 κελιά και αν μιλάμε για λειτουργίες με τυχαία πρόσβαση και μικρά μεγέθη μπλοκ, μπορούμε με ασφάλεια να μιλήσουμε για διπλασιασμό του δεδομένα που πραγματικά διαβάζονται και γράφτηκαν. Εάν δύο κελιά βρίσκονται σε διαφορετικές διαδρομές, τότε η συνήθης διαδικασία «διεύθυνσης-τοποθέτησης-ανάγνωσης» συμπληρώνεται με την περιστροφή των πλακών, την αναζήτηση του δεύτερου τομέα και την τοποθέτηση, η οποία προσθέτει τουλάχιστον 8,3 ms για έναν σκληρό δίσκο με ταχύτητα περιστροφής 7200 rpm. . Επομένως, είναι εξαιρετικά σημαντικό το διαμέρισμα που δημιουργείται στο δίσκο να «ευθυγραμμίζεται» με τα φυσικά κελιά, δηλ. Η αρχή του συνέπεσε με την έναρξη του τομέα στον σκληρό δίσκο.

Η ευθυγράμμιση διαμερισμάτων είναι το κλειδί για την απόδοση

Η WD προσφέρει αρκετούς τρόπους για να επιτευχθεί αυτό. Αρχικά, μπορείτε απλά να κλείσετε τις ακίδες 7 και 8 του δίσκου με ένα βραχυκυκλωτήρα. Στη συνέχεια, κατά τη διευθυνσιοδότηση, ο ελεγκτής θα προσθέσει 1 στο LBA που λαμβάνεται από το λειτουργικό σύστημα (ανάλογα, κατά την πρόσβαση στο LBA63, ο σκληρός δίσκος θα απευθύνεται πραγματικά στον 64ο λογικό τομέα), ολόκληρη η σειρά διευθύνσεων θα μετατοπιστεί και θα συμπέσει με τα φυσικά κελιά. Αυτή η επιλογή λειτουργεί μόνο εάν δημιουργήσετε ένα μεμονωμένο διαμέρισμα και μόνο πριν από την κατάτμηση του δίσκου, εάν εγκαταστήσετε ένα βραχυκυκλωτήρα μετά από αυτό, το διαμέρισμα δεν θα αναγνωρίζεται πλέον, εάν δημιουργήσετε ένα δεύτερο διαμέρισμα, δεν θα ευθυγραμμιστεί, καθώς θα υπάρχει ξανά να είναι ένα κενό 63 λογικών τομέων μεταξύ αυτού και του πρώτου.

Η δεύτερη, πιο καθολική επιλογή περιλαμβάνει τη χρήση του βοηθητικού προγράμματος WD Align, που διατίθεται δωρεάν από τον ιστότοπο του κατασκευαστή. Αναπτύχθηκε από την Paragon Software, γνωστή για το λογισμικό διαχείρισης δίσκων, και σας επιτρέπει να ευθυγραμμίζετε κατατμήσεις εν κινήσει σύμφωνα με φυσικούς τομείς χωρίς να χάνετε δεδομένα ή να χρειάζεται να τα αντιγράψετε κάπου. Υποστηρίζει εργασία τόσο από δίσκο εκκίνησης (σε αυτή την περίπτωση η λειτουργία θα είναι πιο γρήγορη) όσο και απευθείας από λειτουργικό σύστημα που λειτουργεί (η ευθυγράμμιση γίνεται μετά από επανεκκίνηση, παρόμοια με την κλωνοποίηση ενός διαμερίσματος). Σε αυτήν την περίπτωση, τα ήδη εγγεγραμμένα αρχεία αντιγράφονται σε μια νέα θέση (η ταχύτητα είναι περίπου ίδια με την κανονική αντιγραφή) και ο κενός χώρος απλώς ανακατανέμεται γρήγορα με τις κατάλληλες αλλαγές στο MFT. Για παράδειγμα, ένα άδειο διαμέρισμα 2 TB ισοπεδώθηκε σε περίπου 3 λεπτά. Κατά την εκκίνηση, το βοηθητικό πρόγραμμα ελέγχει εάν ο δίσκος χρησιμοποιεί όντως προηγμένη μορφή και το διαμέρισμα δεν είναι ευθυγραμμισμένο, επομένως δεν υπάρχει κίνδυνος κατά λάθος ευθυγράμμισης ενός κανονικού διαμερίσματος.

Δοκιμές

Ας περάσουμε από τη θεωρία στην πράξη. Μέχρι σήμερα, οι μόνοι σκληροί δίσκοι που χρησιμοποιούν τομείς 4 KB είναι το Western Digital Caviar Green με το επίθημα EARS στο όνομα του μοντέλου. Το χαρακτηριστικό είναι ότι πρόκειται για τους πρώτους δίσκους της οικονομικής σειράς, σχεδιασμένοι ως δίσκοι για συστήματα αποθήκευσης υψηλής χωρητικότητας, αθόρυβης και ψυχρής αποθήκευσης, που χρησιμοποιούν buffer 64 MB - η ανάγκη λειτουργίας με μπλοκ 4 kilobyte αντί για 512 byte. μπλοκ τοποθετεί αυξημένες απαιτήσεις στην κρυφή μνήμη.

Δοκιμάσαμε το κορυφαίο μοντέλο αυτής της σειράς - WD Caviar Green WD20EARS με χωρητικότητα 2 TB. Ο δίσκος μορφοποιήθηκε σε Windows XP και Windows 7 (με αυτόν τον τρόπο ελήφθησαν οι αναγνώσεις για στοιχισμένα και μη ευθυγραμμισμένα διαμερίσματα). Για σύγκριση, χρησιμοποιήσαμε HDD WD AV-GP WD20EVDS - ένα ανάλογο του Caviar Green, τοποθετημένο ως μονάδα δίσκου για διακομιστές πολυμέσων, συσκευές εγγραφής κ.λπ. Αυτή η μονάδα χρησιμοποιεί πλατφόρμες κανονικού τομέα και είναι εξοπλισμένη με buffer 32 MB. Και οι δύο δοκιμασμένες συσκευές βασίζονται σε τέσσερις πλάκες των 500 GB, αλλά δεν μπορούν να συγκριθούν άμεσα: Το AV-GP είναι βελτιστοποιημένο για γραμμικές λειτουργίες με ένα νήμα και το WD20EARS έχει επίσης διπλάσια μνήμη cache. Ωστόσο, μπορείτε να πάρετε μια ιδέα για το τι επίδραση έχει η εξομοίωση στον ελεγκτή στην απόδοση και πώς την επηρεάζει η κακή ευθυγράμμιση διαμερισμάτων. Για τη μέτρηση γραμμικών ταχυτήτων και χρόνων απόκρισης, καθώς και για την εξομοίωση ενός σταθμού εργασίας, αρχείων και διακομιστών ιστού, το βοηθητικό πρόγραμμα IOMeter χρησιμοποιήθηκε σε λειτουργία πρόσβασης δίσκου (χωρίς διαχωρισμό), επίσης λόγω των ιδιαιτεροτήτων της εργασίας του IOMeter με κατατμήσεις για να καταδείξει την ανάγκη για Στοίχιση αντ' αυτού χρησιμοποιήθηκε το Intel NAS Performance Toolkit.

Όπως φαίνεται από τα διαγράμματα, η ανάγκη να μεταφραστούν οι λογικές διευθύνσεις σε φυσικές σε επίπεδο ελεγκτή δεν έχει ουσιαστικά καμία επίδραση στις γραμμικές λειτουργίες. Το WD20EARS επιδεικνύει καλές επιδόσεις, αισθητά μπροστά από τον αδελφό του. Είναι δύσκολο να πούμε τι οφείλεται σε αυτή την υπεροχή: πιο ευρύχωρο buffer, υψηλότερη τελική πυκνότητα εγγραφής λόγω της απουσίας των περισσότερων ζωνών εξυπηρέτησης ή απλά χαρακτηριστικά υλικολογισμικού. Δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι η WD αποφάσισε να δοκιμάσει το Long Physical Sector ειδικά στη σειρά Caviar Green - αυτοί οι σκληροί δίσκοι προορίζονται κυρίως για οικιακή αποθήκευση υψηλής χωρητικότητας, όπου εγγράφονται κυρίως μεγάλα αρχεία πολυμέσων. Σε αυτήν την περίπτωση, η φύση των κλήσεων προς αυτές θα είναι γραμμική (εκτός από τα συστήματα κοινής χρήσης αρχείων) και δεν θα προκύψουν προβλήματα λόγω εξομοίωσης, καθώς θα αντισταθμιστούν σε μεγάλο βαθμό από την αποτελεσματικότητα της προσωρινής αποθήκευσης.

Ταυτόχρονα, κρίνοντας από τους δείκτες χρόνου πρόσβασης ανάγνωσης και εγγραφής, η εξομοίωση τομέων 512 byte έχει πολύ ισχυρό αποτέλεσμα κατά τη διευθυνσιοδότηση: ενώ οι δείκτες ανάγνωσης εξακολουθούν να είναι ανεκτές (20,5 ms για WD20EARS έναντι 17,4 ms για WD20EVDS), τότε η ομοιόμορφη αποθήκευση στην κρυφή μνήμη δεν βοηθάει στην εγγραφή σε αυτόν τον δίσκο - σχεδόν 33 ms δίνουν τέλος στη δυνατότητα χρήσης αυτού του σκληρού δίσκου ως συστήματος.

Η απόδοση είναι χειρότερη όταν εργάζεστε με μικρά αρχεία: έως και μέγεθος μπλοκ 16 KB, το WD20EARS τα εγγράφει με ταχύτητες έως και 5,5 MB/s (4 KB, που είναι ίσο με ένα σύμπλεγμα συστήματος αρχείων, εγγράφεται κατά μέσο όρο 1,4 MB/s και τα περιβόητα 512 byte - γενικά με γελοία 50 byte ανά δευτερόλεπτο). Ο λόγος για αυτό είναι απλός: όσο μικρότερα είναι τα αρχεία και όσο περισσότερα υπάρχουν, τόσο μεγαλύτερο είναι το φορτίο στον ελεγκτή, ο οποίος πρέπει να εκτελέσει πολλές περισσότερες λειτουργίες για να βρει τον πραγματικό προορισμό των δεδομένων που του αποστέλλονται για αποθήκευση. Μόνο ξεκινώντας από τα 32 KB, η αποτελεσματικότητα της εξομοίωσης αυξάνεται απότομα - μέχρι τα 92,6 MB/s.

Τα διαγράμματα του Intel NAS Performance Toolkit υποδεικνύουν ότι η WD δεν πρέπει απλώς να κολλάει μικρές οδηγίες στη συσκευασία των νέων σκληρών δίσκων της σχετικά με τον τρόπο επισήμανσης τους κάτω από διαφορετικά λειτουργικά συστήματα, αλλά δεν θα ήταν κακό να το κάνετε αυτό με μεγάλα κόκκινα γράμματα. Η ταχύτητα εγγραφής σε ένα μη ευθυγραμμισμένο διαμέρισμα διαφέρει σχεδόν 4 φορές σε σύγκριση με έναν σωστά επισημασμένο σκληρό δίσκο! Υπό βαρύ φορτίο, η απόδοση πέφτει κατά 5 φορές και όταν δύο νήματα με γραμμική πρόσβαση τρέχουν ταυτόχρονα - κατά μιάμιση έως δύο φορές. Μόνο κατά την γραμμική ανάγνωση σε ένα νήμα δεν υπάρχει σχεδόν καμία διαφορά - ο δίσκος δεν ενδιαφέρεται για το πώς σχετίζονται τα συμπλέγματα με τους τομείς, καθώς εξακολουθεί να περνά μέσα από αυτά διαδοχικά.

Αποτελέσματα

Είναι δύσκολο να εξαχθούν σαφή συμπεράσματα με βάση τα αποτελέσματα αυτής της δοκιμής. Αφενός, η μετάβαση στη χρήση τομέων χωρητικότητας 4 KB είναι ένα δικαιολογημένο και μακροπρόθεσμο μέτρο, το οποίο θα αρχίσουν να αντιμετωπίζουν άλλοι κατασκευαστές σκληρών δίσκων στο εγγύς μέλλον. Αυτή η προσέγγιση έχει πολλά πλεονεκτήματα, αλλά υπάρχει μόνο ένα μειονέκτημα - ασυμβατότητα με λειτουργικά συστήματα προηγούμενων γενεών. Μπορείτε να το καταπολεμήσετε ενεργά, όπως κάνει η WD μέσω εξομοίωσης σε μονάδες που υποστηρίζουν προηγμένη μορφή, ή μπορείτε παθητικά - περιμένοντας έως ότου η βάση εγκατάστασης του υπολογιστή με περιορισμούς υλικού για τη χρήση κελιών 4 kilobyte στον σκληρό δίσκο και την εκτέλεση των Windows XP γίνει μικρή αρκετά για να μπορεί να παραμεληθεί. Πιθανότατα, αυτή η στιγμή θα πλησιάσει το 2014, όταν η Microsoft θα σταματήσει επιτέλους να υποστηρίζει τα Windows XP. Ωστόσο, αυτό δεν σημαίνει ότι μέχρι τότε θα μπορούμε να βλέπουμε τη νέα τεχνολογία μόνο με τη μορφή Advanced Format· είναι πιθανό ότι οι μονάδες δίσκου ανώτερης τεχνολογίας για υπολογιστές υψηλής τεχνολογίας θα κυκλοφορήσουν με απενεργοποιημένη εξομοίωση και τοποθέτηση σε σύγχρονους υπολογιστές τρέχει σύγχρονο λειτουργικό σύστημα.

Όσο για συγκεκριμένους σκληρούς δίσκους Western Digital Caviar Green της σειράς EARS, τότε, όταν τους εξετάζετε ως επιλογή αγοράς, πρέπει να είστε προσεκτικοί: είναι κατάλληλοι μόνο για αποθήκευση, αλλά εάν σχεδιάζετε ένα περισσότερο ή λιγότερο σοβαρό μη γραμμικό φορτίο , θα πρέπει να δώσετε προσοχή στα παραδοσιακά μοντέλα με το επίθημα EADS. Σε αυτήν την περίπτωση, εξετάζουμε περισσότερο μια «δοκιμή πεδίου» και η WD κατά κάποιο τρόπο αξίζει ακόμη και επαίνους για το γεγονός ότι η εταιρεία πήρε το ρίσκο να ξεκινήσει ανεξάρτητα την αγορά για τη μελλοντική μετάβαση στη χρήση μεγάλων τομέων .

Τα πλεονεκτήματα της νέας μορφής σκληρού δίσκου είναι η δυνατότητα δημιουργίας μονάδων δίσκου τριών terabyte και η υψηλή αξιοπιστία, το μειονέκτημα είναι η μείωση της απόδοσης στα Windows XP.

Στο όριο των 2 TB, η αύξηση της χωρητικότητας του σκληρού δίσκου σταμάτησε: η παραδοσιακή αρχιτεκτονική έχει φτάσει στο όριο της ανάπτυξής της. Το νέο πρότυπο, που ονομάζεται Advanced Format, θα σας επιτρέψει να δημιουργήσετε πιο μεγάλους και αξιόπιστους σκληρούς δίσκους χρησιμοποιώντας μεγαλύτερους τομείς. Όλοι οι κατασκευαστές υπόσχονται να στραφούν σε αυτό φέτος.

Μεγαλύτεροι τομείς: αξιόπιστη προστασία δεδομένων

Η αύξηση της χωρητικότητας του σκληρού δίσκου τις τελευταίες δεκαετίες έχει επιτευχθεί με την αύξηση της πυκνότητας εγγραφής. Ωστόσο, όταν η τιμή φτάσει περίπου τα 2 TB, αυτή η μέθοδος καθίσταται αναποτελεσματική. Με μια πιο πυκνή διάταξη τομέων, ο κίνδυνος σφαλμάτων και απώλειας δεδομένων αυξάνεται.

Η λύση ήταν η αύξηση του μεγέθους των τομέων. Επί του παρόντος, στους περισσότερους δίσκους είναι 512 byte. Τώρα οι κατασκευαστές αρχίζουν να παράγουν μοντέλα με τομείς τεσσάρων kilobyte (4096 bytes). Κάθε ένα από αυτά είναι εξοπλισμένο με μια ετικέτα εισόδου (Sync/DAM) και έναν κωδικό διόρθωσης σφαλμάτων (Error Correcting Code, ECC). Όπως και πριν, μετά από κάθε τομέα υπάρχει μια κενή ενδιάμεση περιοχή. Εφόσον ένας τομέας 4096 byte αντιστοιχεί σε οκτώ τομείς 512 byte, επτά ενδιάμεσες περιοχές μπορούν να εξαλειφθούν. Αυτό ελευθερώνει επιπλέον πολύτιμο χώρο στο δίσκο.

Ένα άλλο πλεονέκτημα της μορφής είναι η κατάργηση των περιορισμών χωρητικότητας αποθήκευσης.

Το λειτουργικό σύστημα χρησιμοποιεί τον μηχανισμό LBA (Logical Block Addressing) με διαθέσιμο χώρο διευθύνσεων 48 bit για τη διεύθυνση και την πρόσβαση σε δεδομένα στον σκληρό δίσκο, που αντιστοιχεί σε μέγιστη χωρητικότητα αποθήκευσης άνω των 130.000 terabyte με μέγεθος τομέα 512 byte. Ωστόσο, στην πράξη, μια τέτοια τεράστια χωρητικότητα δεν μπορεί να επιτευχθεί, καθώς ο πίνακας διαμερισμάτων που περιέχεται στην κύρια εγγραφή εκκίνησης δεν επιτρέπει τη διευθυνσιοδότηση περισσότερων από 32 bit. Με τομείς 512 byte, αυτό αντιστοιχεί σε δύο terabyte - περισσότερα από όσα μπορούν να επιτευχθούν χρησιμοποιώντας μια παραδοσιακή αρχιτεκτονική.

Για την πλήρη χρήση πιο ευρύχωρων μονάδων δίσκου με τομείς 512 byte, απαιτείται διαφορετική μορφή για την τοποθέτηση πινάκων διαμερισμάτων (GUID Partition Table, GPT).

Τα Windows Vista και 7 το υποστηρίζουν, αλλά τα XP το υποστηρίζουν μόνο σε έκδοση 64-bit. Ωστόσο, οι περισσότερες γεύσεις BIOS δεν λειτουργούν με τον πίνακα διαμερισμάτων GPT. Η μετάβαση στο UEFI θα βοηθήσει στην επίλυση του προβλήματος, αλλά αυτή η διεπαφή λογισμικού εμφανίστηκε μόλις πρόσφατα σε νέες μητρικές πλακέτες για επεξεργαστές με αρχιτεκτονική Sandy Bridge. Ως εκ τούτου, απαιτείται προηγμένη μορφή ως μια ενδιάμεση λύση για να ξεπεραστούν τα εμπόδια που σχετίζονται με το BIOS και να χρησιμοποιηθούν δίσκοι έως 16 TB ακόμη και με διευθυνσιοδότηση MBR 32-bit.

Windows XP: πολύ παλιά για νέους σκληρούς δίσκους

Τα Windows XP δεν μπορούν να λειτουργήσουν με μεγάλους τομείς τεσσάρων kilobyte, επομένως οι συσκευές με προηγμένη μορφή εξακολουθούν να χρησιμοποιούν εξομοίωση 512 byte. Αυτό σας επιτρέπει να εξαπατήσετε το λειτουργικό σύστημα, δημιουργώντας την εμφάνιση ότι χρησιμοποιείτε μια συμβατή επιλογή. Αυτός ο συμβιβασμός καθιστά δυνατή την εγκατάσταση πιο ευρύχωρων μονάδων δίσκου στα Windows XP. Ωστόσο, αυτό μειώνει σημαντικά την απόδοση. Το XP δημιουργεί το πρώτο διαμέρισμα με αριθμό τομέα LBA 63 και στην περίπτωση τομέων 4K πρέπει να ξεκινά με LBA 64. Ως αποτέλεσμα, το διαμέρισμα ξεκινά με το τελευταίο μπλοκ του τομέα (βλ. εικόνα).

Τα Windows XP, με τη σειρά τους, χωρίζουν τον σκληρό δίσκο σε συμπλέγματα, το μέγεθος των οποίων είναι επίσης 4 KB. Ως αποτέλεσμα, ο ελεγκτής σκληρού δίσκου πρέπει να διαβάσει ή να γράψει δύο μπλοκ 4K για κάθε σύμπλεγμα 4K, γεγονός που μειώνει την απόδοση της μονάδας.

Αυτό το πρόβλημα μπορεί να λυθεί με δύο τρόπους. Πρώτον, πριν συνδέσετε τον σκληρό δίσκο, μπορείτε να εγκαταστήσετε ένα βραχυκυκλωτήρα για να διασφαλίσετε τη σωστή τοποθέτηση των μπλοκ. Το μειονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι η πιθανή απώλεια δεδομένων κατά την αφαίρεση του βραχυκυκλωτήρα.

Μια άλλη λύση είναι η χρήση ειδικού λογισμικού. Έτσι, από τον ιστότοπο της Western Digital (http://wdc.com) μπορείτε να κάνετε λήψη του βοηθητικού προγράμματος WD Align System, το οποίο μπορεί να πραγματοποιήσει ευθυγράμμιση διαμερισμάτων. Παρόμοια προγράμματα προσφέρονται από τρίτους προγραμματιστές - για παράδειγμα, το Paragon με το Εργαλείο ευθυγράμμισης. Ωστόσο, παρά το γεγονός αυτό, οι χρήστες των Windows XP θα πρέπει να σκεφτούν το γεγονός ότι αυτό το λειτουργικό σύστημα είναι ήδη ξεπερασμένο για τις νέες τεχνολογίες.

Σκληροι ΔΙΣΚΟΙ

Μετάβαση σε σκληρούς δίσκους με τομείς 4 KB (Advanced Format)

Οφέλη και πιθανοί κίνδυνοι μετάβασης από τομείς 512 byte σε τομείς 4096 byte

Ανασκόπηση

Η βιομηχανία σκληρών δίσκων υφίσταται σημαντικές αλλαγές. Ενώ τα τελευταία χρόνια παρατηρήθηκε ταχεία αύξηση στην πυκνότητα αποθήκευσης, μία από τις θεμελιώδεις παραμέτρους σχεδιασμού των σκληρών δίσκων - το μέγεθος ενός λογικού μπλοκ, που ονομάζεται τομέας - παρέμεινε σταθερή.

Από το 2010 περίπου, οι κατασκευαστές σκληρών δίσκων άρχισαν να απομακρύνονται από το παραδοσιακό μέγεθος τομέα (512 byte) σε ένα νέο, πιο αποτελεσματικό μέγεθος τομέα 4096 byte. Συνήθως αναφέρεται ως 4KB, ονομάζεται πλέον Advanced Format από τη Διεθνή Ένωση Κατασκευαστών Σκληρών Δίσκων IDEMA.

Αυτό το άρθρο περιγράφει τους λόγους για τη μετακίνηση και τα πιθανά οφέλη για τους καταναλωτές, καθώς και πιθανές παγίδες που πρέπει να αποφευχθούν κατά τη μετάβαση από τομείς 512 byte σε τομείς 4 KB.

Αντί για πρόλογο

Για περισσότερα από 30 χρόνια, τα δεδομένα στους σκληρούς δίσκους έχουν διαμορφωθεί σε μικρά λογικά μπλοκ των 512 byte που ονομάζονται τομείς. Αυτή η τυπική μορφή εξακολουθεί να χρησιμοποιείται ως βάση για το σχεδιασμό σύγχρονων υπολογιστών.

Ένας τέτοιος τομέας περιέχει ένα τμήμα διαστήματος, ένα τμήμα συγχρονισμού, ένα τμήμα ετικέτας διεύθυνσης, μια περιοχή δεδομένων και μια περιοχή κωδικού εντοπισμού και διόρθωσης σφαλμάτων (Εικ. 1).

Ρύζι. 1. Θέση των παραδοσιακών τομέων στο σκληρό δίσκο

Ο τομέας του δίσκου έχει την ακόλουθη δομή

• Διάστημα: ο χώρος μεταξύ των τομέων.
• Κωδικός συγχρονισμού: Ένα σημάδι συγχρονισμού που σηματοδοτεί την αρχή ενός τομέα και επιτρέπει τον συγχρονισμό του δίσκου.
• Ετικέτα διεύθυνσης: Μια ετικέτα που περιέχει δεδομένα για τον προσδιορισμό του αριθμού και της τοποθεσίας τομέα. Αποθηκεύει επίσης πληροφορίες σχετικά με την κατάσταση του τομέα.
• Περιοχή δεδομένων: Αυτή η περιοχή αποθηκεύει δεδομένα χρήστη.
• Περιοχή διόρθωσης σφαλμάτων: Αυτή η περιοχή αποθηκεύει κωδικούς διόρθωσης σφαλμάτων που διορθώνουν και αποκαθιστούν δεδομένα που μπορεί να έχουν καταστραφεί κατά την ανάγνωση ή την εγγραφή.

Αυτή η μορφή χαμηλού επιπέδου χρησιμοποιείται στον κλάδο μας εδώ και πολλά χρόνια. Ωστόσο, καθώς η χωρητικότητα του σκληρού δίσκου αυξάνεται, το μέγεθος του τομέα γίνεται αναπόφευκτα περιορισμός σχεδιασμού για περαιτέρω βελτιώσεις στη χωρητικότητα της μονάδας δίσκου και την αποτελεσματικότητα διόρθωσης σφαλμάτων. Για παράδειγμα, αν συγκρίνετε το μέγεθος του τομέα με τη χωρητικότητα των απαρχαιωμένων και σύγχρονων δίσκων, μπορείτε να δείτε ότι η ανάλυση τομέα έχει μειωθεί πολλές φορές. Η ανάλυση τομέα (ο λόγος του μεγέθους του τομέα προς τη συνολική χωρητικότητα του δίσκου, εκφρασμένη ως ποσοστό) έχει μειωθεί σημαντικά και, ως εκ τούτου, έχει καταστεί αναποτελεσματική (Πίνακας 1).

Η χαμηλή ανάλυση είναι κατάλληλη για τη διαχείριση μικρών, ανόμοιων ακολουθιών δεδομένων. Ωστόσο, οι σύγχρονες εφαρμογές λειτουργούν συνήθως σε μπλοκ δεδομένων που είναι πολύ μεγαλύτερα από το μέγεθος του τομέα των 512 byte.

Το πιο σημαντικό είναι ότι μικροί τομείς 512 byte καταλαμβάνουν όλο και λιγότερη επιφάνεια δίσκου καθώς αυξάνεται η πυκνότητα εγγραφής. Αυτό γίνεται πρόβλημα στο πλαίσιο της διόρθωσης σφαλμάτων και λόγω ελαττωμάτων επίστρωσης. Στο Σχ. 2, για παράδειγμα, τα δεδομένα σε έναν τομέα ενός σκληρού δίσκου καταλαμβάνουν μικρότερη περιοχή, γεγονός που καθιστά τη διόρθωση σφαλμάτων πιο δύσκολη, καθώς ελαττώματα επίστρωσης ίδιου μεγέθους καταστρέφουν μεγαλύτερο ποσοστό των δεδομένων και απαιτούνται πιο προηγμένα εργαλεία για την ανάκτησή τους.

Ρύζι. 2. Ελαττώματα μέσου και πυκνότητα εγγραφής

Σε έναν τομέα 512 byte, ένα ελάττωμα μήκους έως και 50 byte μπορεί συνήθως να διορθωθεί. Οι σημερινοί σκληροί δίσκοι με την υψηλότερη πυκνότητα έχουν σχεδόν φτάσει στο όριο διόρθωσης σφαλμάτων. Επομένως, η πρωταρχική ανάγκη του κλάδου να αναπτύξει περαιτέρω τη διόρθωση σφαλμάτων και να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα των σκληρών δίσκων ήταν η μετάβαση σε μεγαλύτερους τομείς.

Μετάβαση σε τομείς 4 KB (προηγμένη μορφή)

Η βιομηχανία αποθήκευσης συνεργάζεται εδώ και αρκετά χρόνια για να κινηθεί προς μεγαλύτερους τομείς. Η Seagate, μαζί με τους συνεργάτες της, εκτελεί εργασίες μεγάλης κλίμακας προς αυτή την κατεύθυνση από το 2005 (Εικ. 3). Τον Δεκέμβριο του 2009, ως αποτέλεσμα κοινών προσπαθειών της IDEMA, δημιουργήθηκε και εγκρίθηκε μια νέα μορφή, η Advanced Format. Αυτό έγινε το επίσημο όνομα για το πρότυπο τομέα 4 KB. Επιπλέον, όλοι οι κατασκευαστές σκληρών δίσκων συμφώνησαν να ξεκινήσουν την αποστολή νέων μοντέλων μονάδων δίσκου αυτής της μορφής για επιτραπέζιους και φορητούς υπολογιστές έως τον Ιανουάριο του 2011. Ωστόσο, οι μονάδες εκτεταμένης μορφής εμφανίστηκαν στην αγορά ακόμη νωρίτερα. Η Seagate ήταν η πρώτη που παρείχε τέτοιους δίσκους σε κατασκευαστές υπολογιστών και τους συμπεριέλαβε στα προϊόντα τους.

Ρύζι. 3. Σημαντικά ορόσημα στην ανάπτυξη του προτύπου Advanced Format

Μελλοντικά οφέλη των τομέων 4KB

Εφόσον οι κατασκευαστές σκληρών δίσκων συμφώνησαν να μεταβούν στη νέα μορφή τομέα έως τον Ιανουάριο του 2011, η υπόλοιπη βιομηχανία πληροφορικής έπρεπε να προετοιμαστεί για αυτή τη μετάβαση για να αποφευχθούν πιθανές αρνητικές συνέπειες. Βραχυπρόθεσμα, τα οφέλη τέτοιων δίσκων δεν ήταν ιδιαίτερα αισθητά στους τελικούς χρήστες, επειδή η νέα μορφή δεν αύξησε αμέσως τη χωρητικότητα, αλλά μακροπρόθεσμα, η μετάβαση σε τομείς 4 KB επέτρεψε την αύξηση της πυκνότητας δεδομένων και της χωρητικότητας των σκληρών δίσκων, καθώς και βελτιωμένη αξιοπιστία διόρθωσης σφαλμάτων .

Αύξηση της αποτελεσματικότητας της μορφής με τη μείωση του χώρου στον κώδικα διόρθωσης σφαλμάτων

Στο Σχ. Το σχήμα 4 δείχνει τη δομή ενός παραδοσιακού τομέα 512 byte, ο οποίος δείχνει ότι για κάθε τομέα 512 byte, γράφονται επιπλέον 50 byte στο δίσκο που περιέχει τον κωδικό διόρθωσης σφάλματος και άλλα 15 byte με το διάστημα, τον κωδικό συγχρονισμού και τη διεύθυνση επιγραφή. Η προκύπτουσα απόδοση μορφής τομέα 1 είναι περίπου 88% (512/(512 65)).

Ρύζι. 4. Δομή ενός παραδοσιακού τομέα 512 byte

Το νέο πρότυπο προηγμένης μορφής χρησιμοποιεί ένα μέγεθος τομέα 4 KB, το οποίο συνδυάζει οκτώ παραδοσιακούς τομείς 512 byte σε έναν τομέα 4 KB (Εικόνα 5).

Ρύζι. 5. Νέα μορφή: Δομή τομέα 4 KB

Στη νέα μορφή, εκχωρείται ο ίδιος χώρος για το διάστημα, τον κωδικό συγχρονισμού και το σήμα διεύθυνσης όπως πριν, και ο κωδικός διόρθωσης σφάλματος αυξάνεται στα 100 byte. Ως αποτέλεσμα, η αποτελεσματικότητα της μορφής τομέα 1 αυξάνεται στο 97% (4096/(4096 115)), δηλαδή σχεδόν κατά 10%.

Με την πάροδο του χρόνου, αυτή η βελτίωση στην αποτελεσματικότητα της μορφής θα αποδώσει καρπούς και θα βοηθήσει στην επίτευξη μεγαλύτερης χωρητικότητας και βελτιωμένης ακεραιότητας δεδομένων.

Αξιοπιστία και διόρθωση σφαλμάτων

Το φυσικό μέγεθος των τομέων στους δίσκους μειώνεται και κάθε τομέας καταλαμβάνει όλο και λιγότερο χώρο, ενώ το μέγεθος των επιφανειακών ελαττωμάτων παραμένει το ίδιο. Στο Σχ. Το 6 δείχνει αντικείμενα που θεωρούμε πολύ μικρά. Ωστόσο, σε σύγκριση με το μέγεθος του κενού μεταξύ της κεφαλής ανάγνωσης-εγγραφής και της επιφάνειας του σκληρού δίσκου, αυτά τα αντικείμενα είναι μεγάλα. Τα ελαττώματα στην επιφάνεια του σκληρού δίσκου μπορεί να εμφανιστούν από μικροσκοπικά σωματίδια που είναι πολύ μικρότερα από αυτά που φαίνονται στην εικόνα.

Ρύζι. 6. Το μέγεθος του κενού μεταξύ της κεφαλής και του σκληρού δίσκου σε κλίμακα

Ο τομέας 4 KB της νέας Προηγμένης Μορφής σχεδόν διπλασιάζει το μέγεθος μπλοκ ECC 2 από 50 σε 100 byte, παρέχοντας πολυαναμενόμενες βελτιώσεις στην απόδοση διόρθωσης σφαλμάτων και την ανοχή σε λεπτά σωματίδια και ελαττώματα επιφάνειας.

Έτσι, το συνδυασμένο όφελος από την αυξημένη απόδοση της νέας μορφής και τη βελτιωμένη αξιοπιστία διόρθωσης σφαλμάτων καθιστά τη μετάβαση σε τομείς 4 KB αρκετά δικαιολογημένη. Το κύριο καθήκον των κατασκευαστών σκληρών δίσκων είναι να οργανώσουν σωστά αυτή τη μετάβαση προκειμένου να επιτύχουν τη μεγαλύτερη απόδοση στο μέλλον με ελάχιστες παρενέργειες.

Αντίκτυπος της μετάβασης σε τομείς 4 KB

Όπως σημειώθηκε, σε πολλές περιπτώσεις τα σύγχρονα συστήματα υπολογιστών εξακολουθούν να υποθέτουν ότι το μέγεθος του τομέα είναι πάντα 512 byte. Όταν μεταφέρετε μια ολόκληρη βιομηχανία στο νέο πρότυπο 4K, δεν μπορείτε να περιμένετε να αλλάξουν αμέσως όλες αυτές οι απαρχαιωμένες υποθέσεις. Φυσικά, με την πάροδο του χρόνου θα υπάρξει μια μετάβαση στη χρήση τομέων 4 KB, όταν τόσο ο υπολογιστής όσο και ο σκληρός δίσκος θα χρησιμοποιούν μπλοκ αυτού του ακριβώς μεγέθους κατά την ανταλλαγή δεδομένων. Αλλά μέχρι τότε, οι κατασκευαστές σκληρών δίσκων θα πρέπει να διαχειριστούν τη μετάβαση σε τομείς 4 KB χρησιμοποιώντας μια τεχνική που ονομάζεται εξομοίωση τομέα 512 byte.

Προσομοίωση τομέων 512 byte

Η υλοποίηση τομέων 4 KB εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την τεχνολογία εξομοίωσης τομέων 512 byte. Αυτός ο όρος αναφέρεται στη διαδικασία μετατροπής δεδομένων από τη νέα μορφή μεγέθους τομέα 4 KB που χρησιμοποιείται από νεότερες μονάδες δίσκου στην παραδοσιακή μορφή μεγέθους τομέα 512 byte που χρησιμοποιείται από υπολογιστές.

Η εξομοίωση τομέων 512 byte είναι αποδεκτή επειδή δεν απαιτεί σημαντικές αλλαγές στα υπάρχοντα συστήματα υπολογιστών. Ωστόσο, μπορεί να προκαλέσει υποβάθμιση της απόδοσης, ειδικά όταν γράφετε δεδομένα που δεν είναι πολλαπλάσιο των παραδοσιακών οκτώ τομέων. Για να το εξηγήσουμε αυτό, ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στις διαδικασίες ανάγνωσης και εγγραφής που θα χρησιμοποιηθούν κατά την εξομοίωση τομέων 512 byte.

Διαδικασίες ανάγνωσης και εγγραφής κατά την εξομοίωση

Η διαδικασία ανάγνωσης δεδομένων από τομείς 4 KB σε λειτουργία εξομοίωσης τομέα 512 byte είναι αρκετά απλή, όπως φαίνεται στην Εικ. 7.

Ρύζι. 7. Πιθανή ακολουθία ανάγνωσης δεδομένων σε λειτουργία εξομοίωσης τομέα 512 byte

Η ανάγνωση ενός μπλοκ δεδομένων 4 KB και η επαναδιαμόρφωση ενός συγκεκριμένου τομέα 512 byte που ζητείται από τον υπολογιστή γίνεται στο σωρό του δίσκου και δεν έχει αξιοσημείωτο αντίκτυπο στην απόδοση.

Η διαδικασία εγγραφής μπορεί να είναι λίγο πιο περίπλοκη, ειδικά όταν τα δεδομένα που ο υπολογιστής προσπαθεί να γράψει στο δίσκο είναι υποσύνολο του φυσικού τομέα των 4 KB. Σε αυτήν την περίπτωση, ο σκληρός δίσκος αναγκάζεται πρώτα να διαβάσει ολόκληρο τον τομέα ενδιαφέροντος των 4 KB, να συνδυάσει τα δεδομένα ανάγνωσης με νέα δεδομένα και στη συνέχεια να γράψει ολόκληρο τον τομέα των 4 KB (Εικ. 8).

Ρύζι. 8. Πιθανή ακολουθία εγγραφής δεδομένων σε λειτουργία εξομοίωσης τομέα 512 byte

Ο σκληρός δίσκος πρέπει να εκτελέσει πρόσθετες μηχανικές ενέργειες - ανάγνωση ενός τομέα 4 KB, αλλαγή του περιεχομένου του και εγγραφή δεδομένων. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται κύκλος ανάγνωσης-τροποποίησης-εγγραφής και είναι ανεπιθύμητη λόγω του αρνητικού αντίκτυπού της στην απόδοση του δίσκου. Προκειμένου η μετάβαση σε τομείς 4 KB να είναι ανώδυνη και με τις λιγότερες δυσκολίες, το πιο σημαντικό είναι να ελαχιστοποιηθεί η πιθανότητα και η συχνότητα των κύκλων ανάγνωσης-τροποποίησης-εγγραφής.

Αποτροπή κύκλων ανάγνωσης-τροποποίησης-εγγραφής

1. Τα αιτήματα εγγραφής δεν ευθυγραμμίζονται με τα όρια τομέα επειδή η λογική δομή του διαμερίσματος δίσκου δεν ταιριάζει με τη φυσική του δομή
2. Γράψτε αιτήματα με μέγεθος δεδομένων μικρότερο από 4 KB.

Συμμόρφωση και αναντιστοιχία λογικής και φυσικής δομής διαμερισμάτων

Μέχρι τώρα, δεν έχουμε συζητήσει πώς η θέση ενός τομέα στα μέσα είναι συνεπής μεταξύ του υπολογιστή και του σκληρού δίσκου. Ήρθε η ώρα να μιλήσουμε για λογικές διευθύνσεις μπλοκ (LBA).

Σε κάθε τομέα 512 byte εκχωρείται μια μοναδική λογική διεύθυνση, αριθμημένη από 0 έως μια μέγιστη τιμή που εξαρτάται από τη χωρητικότητα του δίσκου. Ο υπολογιστής έχει πρόσβαση στο επιθυμητό μπλοκ δεδομένων μέσω της λογικής του διεύθυνσης. Όταν ένας υπολογιστής υποβάλλει αίτημα εγγραφής δεδομένων, η λογική διεύθυνση του μπλοκ επιστρέφεται μετά την εγγραφή ως πληροφορία σχετικά με το πού γράφτηκαν τα δεδομένα. Αυτό γίνεται σημαντικό κατά τη μετάβαση σε τομείς 4KB, καθώς υπάρχουν οκτώ διαφορετικές επιλογές για το πού ξεκινά ένα λογικό μπλοκ.

Εάν η διεύθυνση λογικής μπλοκ 0 αντιστοιχεί στο πρώτο εικονικό μπλοκ 512 byte σε έναν φυσικό τομέα 4 KB, αυτή η κατάσταση αντιστοίχισης της φυσικής και λογικής δομής στη λειτουργία εξομοίωσης τομέα 512 byte ονομάζεται Στοίχιση 0. Είναι πιθανό η διεύθυνση λογικού μπλοκ 0 να εκχωρείται σε ένα δεύτερο εικονικό μπλοκ 512 byte σε έναν φυσικό τομέα 4 KB. Αυτή η κατάσταση ευθυγράμμισης ονομάζεται στοίχιση 1. Μια σύγκριση αυτών των καταστάσεων φαίνεται στο Σχ. 9. Υπάρχουν άλλες έξι δυνατότητες όταν η λογική δομή ενός διαμερίσματος δεν ταιριάζει με τη φυσική του δομή, με αποτέλεσμα βρόχους ανάγνωσης-τροποποίησης-εγγραφής. Αυτές οι περιπτώσεις είναι παρόμοιες με την περίπτωση Στοίχιση 1.

Ρύζι. 9. Κράτη ευθυγράμμισης

Η κατάσταση Alignment 0 λειτουργεί πολύ καλά με νέους τομείς 4KB στην εκτεταμένη μορφή. Ο σκληρός δίσκος μπορεί εύκολα να αντιστοιχίσει οκτώ διαδοχικούς τομείς 512 byte σε έναν τομέα 4 KB. Αυτό επιτυγχάνεται με την αποθήκευση αιτημάτων εγγραφής για τομείς 512 byte στη μνήμη cache του σκληρού δίσκου έως ότου ληφθούν αρκετά διαδοχικά μπλοκ 512 byte για την εγγραφή ενός τομέα 4 KB. Δεδομένου ότι οι σύγχρονες εφαρμογές συνήθως λειτουργούν με ακολουθίες δεδομένων μεγαλύτερες από 4 KB, τα μπλοκ νάνων εμφανίζονται πολύ σπάνια. Ταυτόχρονα, η κατάσταση Alignment 1 προκαλεί ορισμένες δυσκολίες.

Εάν τα διαμερίσματα του σκληρού δίσκου δημιουργούνται με τέτοιο τρόπο ώστε η λογική δομή να μην αντιστοιχεί στη φυσική δομή, όπως φαίνεται στο Σχ. 9, αρχίζουν να συμβαίνουν κύκλοι ανάγνωσης-τροποποίησης-εγγραφής, γεγονός που οδηγεί σε μείωση της απόδοσης του σκληρού δίσκου. Κατά την εισαγωγή νέων μορφών σκληρού δίσκου, αυτή η κατάσταση θα πρέπει να αποφεύγεται πρώτα, όπως συνιστάται παρακάτω.

Καταγραφή μικρών ποσοτήτων δεδομένων

Στις σύγχρονες εφαρμογές, δεδομένα όπως έγγραφα, εικόνες και βίντεο ροής είναι πολύ μεγαλύτερα από 512 byte. Επομένως, ο σκληρός δίσκος μπορεί εύκολα να αποθηκεύσει αιτήματα εγγραφής για αυτά τα μπλοκ στη μνήμη cache μέχρι να συγκεντρώσει αρκετά μπλοκ 512 byte για να γράψει έναν τομέα 4 KB. Εάν η λογική δομή διαμερισμάτων ενός δίσκου ταιριάζει με τη φυσική του δομή, τότε ο σκληρός δίσκος μπορεί εύκολα να αντιστοιχίσει τομείς 512 byte σε τομείς 4 KB χωρίς να θυσιάζει την απόδοση. Ωστόσο, υπάρχουν διαδικασίες χαμηλού επιπέδου που μπορούν να προκαλέσουν τη λειτουργία του σκληρού δίσκου με μπλοκ νάνους, ανεξάρτητα από το εάν η λογική και η φυσική δομή ταιριάζουν. Αυτό συμβαίνει σε σπάνιες περιπτώσεις, όταν ο υπολογιστής στέλνει μεμονωμένα αιτήματα στο σκληρό δίσκο που είναι μικρότερα από 4 KB. Συνήθως, τέτοια αιτήματα αποστέλλονται από το λειτουργικό σύστημα όταν εργάζεστε με το σύστημα αρχείων, γράφετε ημερολόγιο και εκτελείτε άλλες παρόμοιες εργασίες χαμηλού επιπέδου. Γενικά, τέτοια ερωτήματα είναι σπάνια και δεν έχουν σημαντικό αντίκτυπο στην απόδοση. Ωστόσο, συνιστάται στους σχεδιαστές λογισμικού να επανεξετάσουν τέτοιες διαδικασίες για να επιτύχουν τη βέλτιστη απόδοση μετά τη μετάβαση σε τομείς 4 KB.

Προετοιμασία και οργάνωση της μετάβασης σε τομείς 4 KB

Τώρα που τα πλεονεκτήματα της μετάβασης σε τομείς 4 KB, καθώς και ο πιθανός αντίκτυπος στην απόδοση μιας τέτοιας κίνησης, είναι κατανοητοί, είναι καιρός να καθοριστεί ο καλύτερος τρόπος χειρισμού της μετάβασης. Είναι καλύτερο να συζητήσουμε αυτό το θέμα στο πλαίσιο των δύο πιο δημοφιλών σύγχρονων λειτουργικών συστημάτων: των Windows και του Linux.

Οργάνωση μετάβασης σε τομείς 4 KB στο λειτουργικό σύστημα Windows

Το πιο σημαντικό ζήτημα για την οργάνωση της μετάβασης σε τομείς 4 KB είναι το ζήτημα της αντιστοίχισης της φυσικής και της λογικής δομής, που ήδη συζητήθηκε παραπάνω. Οι μονάδες δίσκου νέας μορφής λειτουργούν καλά στην κατάσταση Ευθυγράμμιση 0, στην οποία τα φυσικά και λογικά σημεία εκκίνησης είναι τα ίδια. Η συνθήκη ευθυγράμμισης προκύπτει όταν δημιουργούνται τα διαμερίσματα του σκληρού δίσκου. Τα διαμερίσματα δημιουργούνται από λογισμικό, τα οποία μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες:

1. εκδόσεις λειτουργικού συστήματος Windows.
2. Ειδικά μέσα για την κατάτμηση ενός σκληρού δίσκου σε διαμερίσματα.

Όταν δημιουργούνται διαμερίσματα από τα Windows, υπάρχουν τρεις εκδόσεις αυτού του λειτουργικού συστήματος που πρέπει να ληφθούν υπόψη: Windows XP, Windows Vista και Windows 7. Η Microsoft συμμετείχε στη συζήτηση και τον σχεδιασμό για τη μετάβαση σε μεγαλύτερο μέγεθος τομέα. Ως αποτέλεσμα, ξεκινώντας με το Windows Vista Service Pack 1, τα προϊόντα της παρουσίασαν υποστήριξη για τομείς 4 KB. Τα προϊόντα λογισμικού που δημιουργούν κατατμήσεις "Στοίχιση 0" (διαμερίσματα που λειτουργούν καλά με τη νέα μορφή) ονομάζονται προϊόντα με δυνατότητα τομέα 4K. Ο Πίνακας 2 δείχνει την κατάσταση για τις τρέχουσες γενιές του Microsoft Windows OS.

Έκδοση λειτουργικού συστήματος	Υποστήριξη για τομείς 4 KB	Αποτελέσματα
Windows XP	Οχι	Δημιουργεί ένα πρωτεύον διαμέρισμα στην κατάσταση Στοίχιση 1 (χωρίς στοίχιση)
Windows Vista - χωρίς Service Pack 1	Οχι	Υποστηρίζονται μεγάλοι τομείς, αλλά τα διαμερίσματα δημιουργούνται λανθασμένα (μη ευθυγραμμισμένα)
Windows Vista - Service Pack 1 ή νεότερη έκδοση	Ναί
Windows 7	Ναί	Τα διαμερίσματα δημιουργούνται στην κατάσταση "Στοίχιση 0" (με στοίχιση)
Windows 10	Ναί	Τα διαμερίσματα δημιουργούνται στην κατάσταση "Στοίχιση 0" (με στοίχιση)

Προφανώς, οι νέοι υπολογιστές με τις πιο πρόσφατες εκδόσεις των Windows είναι καλύτερα προετοιμασμένοι να χρησιμοποιήσουν τη νέα μορφή σκληρού δίσκου. Ωστόσο, σε υπολογιστές με Windows XP ή Windows Vista χωρίς Service Pack 1, υπάρχει σημαντικός κίνδυνος υποβάθμισης της απόδοσης κατά τη χρήση κατατμήσεων που δημιουργούνται από το λειτουργικό σύστημα.

Εκτός από τον κίνδυνο αναντιστοιχιών λογικής και φυσικής δομής δίσκου κατά τη χρήση παλαιότερων εκδόσεων των Windows, υπάρχουν πολλά εργαλεία που χρησιμοποιούνται ενεργά από κατασκευαστές συστημάτων, OEM, μεταπωλητές και διαχειριστές IT. Η χρήση αυτών των εργαλείων μπορεί επίσης να προκαλέσει ασυμφωνία μεταξύ της λογικής και της φυσικής δομής του δίσκου. Στην πραγματικότητα, είναι πιο συνηθισμένο να βλέπουμε κατατμήσεις που δημιουργούνται με αυτά τα εργαλεία παρά με χρήση των Windows. Επομένως, υπάρχει μεγάλος κίνδυνος δημιουργίας κατατμήσεων στα οποία η λογική δομή δεν ταιριάζει με τη φυσική δομή, γεγονός που οδηγεί σε απώλεια απόδοσης όταν χρησιμοποιούνται δίσκοι με μέγεθος τομέα 4 KB. Για να περιπλέξει περαιτέρω αυτό το πρόβλημα, οι σκληροί δίσκοι που συνοδεύουν τους υπολογιστές σήμερα περιέχουν συνήθως πολλαπλά διαμερίσματα. Αυτό σημαίνει ότι κάθε διαμέρισμα ενός τέτοιου δίσκου πρέπει να δημιουργηθεί χρησιμοποιώντας ένα πρόγραμμα που υποστηρίζει τομείς 4 KB για να διασφαλιστεί η συνέπεια μεταξύ της λογικής και της φυσικής δομής, και επομένως υψηλή απόδοση. Στο Σχ. Το σχήμα 10 δείχνει τα πιθανά αποτελέσματα της δημιουργίας πολλαπλών κατατμήσεων σε έναν σκληρό δίσκο χρησιμοποιώντας ένα πρόγραμμα που δεν υποστηρίζει τομείς 4 KB.

Ρύζι. 10. Πολλαπλές τομές και συνθήκες ευθυγράμμισης

Χωρίσματα με αναντιστοιχία μεταξύ λογικής και φυσικής δομής

Υπάρχουν τρεις τρόποι για να αποφύγετε ή να διορθώσετε μια ασυμφωνία μεταξύ της λογικής και της φυσικής δομής ενός δίσκου για να αποτρέψετε την απώλεια απόδοσης.

1. Χρησιμοποιήστε μια νεότερη έκδοση των Windows ή αγοράστε ένα εργαλείο κατάτμησης που υποστηρίζει τομείς 4 KB.
2. Ευθυγραμμίστε τα διαμερίσματα του σκληρού δίσκου χρησιμοποιώντας ένα ειδικό εργαλείο.
3. Βασιστείτε στον προμηθευτή του σκληρού δίσκου για απόδοση, ανεξάρτητα από την κατάσταση της δομής της μονάδας.

Η χρήση μιας έκδοσης των Windows που υποστηρίζει τομείς 4 KB είναι ο ευκολότερος και συντομότερος τρόπος για να διασφαλιστεί η συνέπεια μεταξύ της λογικής και της φυσικής δομής του δίσκου. Οι προμηθευτές άλλων εργαλείων κατάτμησης μπορούν να σας πουν εάν υπάρχουν εκδόσεις των εργαλείων τους που υποστηρίζουν τομείς 4 KB. Εάν υπάρχουν τέτοιες εκδόσεις, μεταβείτε σε αυτές για να αποφύγετε προβλήματα.

Ορισμένοι κατασκευαστές σκληρών δίσκων προσφέρουν ειδικά εργαλεία που σας επιτρέπουν να ελέγξετε τη δομή των διαμερισμάτων στον σκληρό σας δίσκο και να αλλάξετε την ευθυγράμμιση των διαμερισμάτων εάν είναι απαραίτητο. Αυτό απαιτεί επιπλέον χρόνο και βήματα κατά την κατασκευή ή την αναβάθμιση του υπολογιστή σας.

Τέλος, οι κατασκευαστές σκληρών δίσκων θα αναπτύσσουν όλο και περισσότερο καλύτερους τρόπους αντιμετώπισης κατατμήσεων όπου υπάρχει αναντιστοιχία μεταξύ της λογικής και της φυσικής δομής. Αυτές οι μέθοδοι θα σας βοηθήσουν να αποφύγετε τις απώλειες παραγωγικότητας.

Καθώς η διευρυμένη μορφή αυξάνεται σε δημοτικότητα, χρησιμοποιούνται και οι τρεις μέθοδοι, καθεμία από τις οποίες βοηθά τους καταναλωτές να επιτύχουν τα μεγαλύτερα οφέλη και να αποφύγουν τις απώλειες παραγωγικότητας.

Οργάνωση μετάβασης σε τομείς 4 KB σε λειτουργικό σύστημα Linux

Η βασική στρατηγική για τη μετάβαση σε τομείς 4KB στα Windows ισχύει και για το Linux. Οι περισσότεροι χρήστες Linux έχουν πρόσβαση στον πηγαίο κώδικα του λειτουργικού συστήματος, ο οποίος τους δίνει τη δυνατότητα να προσαρμόσουν τη συμπεριφορά του σύμφωνα με τις ανάγκες τους. Αυτό καθιστά δυνατή την εκ των προτέρων ενημέρωση του λειτουργικού συστήματος Linux για να λειτουργεί σωστά με σκληρούς δίσκους της νέας μορφής.

Εάν κάνετε τις απαραίτητες αλλαγές στο λειτουργικό σύστημα Linux, μπορείτε να αποτρέψετε τα περισσότερα από τα προβλήματα που σχετίζονται με την ευθυγράμμιση διαμερισμάτων σύμφωνα με τη νέα μορφή δίσκου και την εμφάνιση αιτημάτων εγγραφής "νάνου" που δημιουργεί το λειτουργικό σύστημα.

Έχουν γίνει οι απαραίτητες αλλαγές τόσο στον πυρήνα του Linux όσο και σε πρόσθετα εργαλεία για την υποστήριξη της νέας μορφής δίσκου. Αυτές οι αλλαγές διασφαλίζουν ότι όλα τα διαμερίσματα στους δίσκους νέας μορφής ευθυγραμμίζονται με ακρίβεια σε όρια τομέα 4 KB. Η υποστήριξη για νέες μορφές δίσκου στον πυρήνα του λειτουργικού συστήματος έχει εφαρμοστεί από την έκδοση 2.6.31. Υποστήριξη για την κατάτμηση και τη μορφοποίηση νέων μορφών δίσκων παρέχεται στα ακόλουθα πρόσθετα εργαλεία Linux.

Fdisk: Το GNU Fdisk είναι ένα εργαλείο γραμμής εντολών για την κατάτμηση σκληρών δίσκων. Ξεκινώντας από την έκδοση 1.2.3, υποστηρίζονται νέες μορφές δίσκου.

Parted: Το GNU Parted είναι ένα γραφικό εργαλείο για την κατάτμηση σκληρών δίσκων. Ξεκινώντας από την έκδοση 2.1, υποστηρίζονται νέες μορφές δίσκου.

συμπέρασμα

Ο κλάδος της πληροφορικής απομακρύνεται αναπόφευκτα από το παραδοσιακό μέγεθος τομέα των 512 byte. Οι κατασκευαστές σκληρών δίσκων συμφώνησαν να εφαρμόσουν την εκτεταμένη μορφή το αργότερο τον Ιανουάριο του 2011 για νέα μοντέλα σκληρών δίσκων για φορητούς και επιτραπέζιους υπολογιστές.

Οι προγραμματιστές σκληρών δίσκων συνεχίζουν να αυξάνουν την πυκνότητα δεδομένων και να βελτιώνουν την αξιοπιστία διόρθωσης σφαλμάτων. Οι καταναλωτές επωφελούνται επειδή οι σκληροί δίσκοι συνεχίζουν να προσφέρουν την υψηλότερη χωρητικότητα, την καλύτερη τιμή ανά μονάδα και την αξιοπιστία που περιμένουν.

Το κλειδί για μια ανώδυνη μετάβαση ήταν η εκπαίδευση των χρηστών συστημάτων αποθήκευσης δεδομένων, ώστε να μπορούν να αποφύγουν παγίδες. Η πιο σημαντική απαίτηση για μια επιτυχημένη μετάβαση σε τομείς 4 KB είναι ο πολλαπλασιασμός των εργαλείων κατάτμησης σκληρού δίσκου που υποστηρίζουν τομείς 4 KB. Όλοι οι κατασκευαστές συστημάτων, οι OEM, οι ολοκληρωτές, οι επαγγελματίες πληροφορικής, ακόμη και οι τελικοί χρήστες που συναρμολογούν ή διαμορφώνουν υπολογιστές, συνιστάται να λαμβάνουν τις ακόλουθες προφυλάξεις.

• Δημιουργήστε διαμερίσματα σκληρού δίσκου χρησιμοποιώντας Windows Vista (με Service Pack 1 ή νεότερο) ή Windows 7.
• Όταν χρησιμοποιείτε λογισμικό και εργαλεία τρίτων για τη δημιουργία διαμερισμάτων σκληρού δίσκου, επικοινωνήστε με τον κατασκευαστή αυτών των εργαλείων ότι η έκδοση που χρησιμοποιείτε υποστηρίζει τομείς 4 KB.
• Εάν κάποιος πελάτης δημιουργεί και χρησιμοποιεί τακτικά εικόνες σκληρού δίσκου, βεβαιωθείτε ότι το λογισμικό απεικόνισης που χρησιμοποιείται υποστηρίζει τομείς 4 KB.
• Εάν χρησιμοποιείτε Linux, επικοινωνήστε με τον προμηθευτή Linux ή τον οργανισμό παροχής υπηρεσιών ότι έχουν γίνει οι απαραίτητες αλλαγές στο λειτουργικό σύστημα για την υποστήριξη τομέων 4 KB.
• Επικοινωνήστε με τον προμηθευτή του σκληρού δίσκου για συστάσεις και συμβουλές σχετικά με τη χρήση της νέας μορφής σκληρού δίσκου.

Μαζί με τους συναδέλφους και τους πελάτες μας στον κλάδο, μπορούμε να διασφαλίσουμε μια ανώδυνη και αποτελεσματική μετάβαση στη νέα μορφή σκληρού δίσκου μεγέθους τομέα 4 KB και να αποκομίσουμε τα μελλοντικά οφέλη για ολόκληρο τον κλάδο αποθήκευσης.

Υποσημειώσεις

1 Η μορφή τομέα αναφέρεται μόνο σε τομείς δεδομένων και δεν λαμβάνει υπόψη τον πρόσθετο γενικό χώρο και άλλο σπατάλη χώρου στο δίσκο.

2 Όχι κάθε υλοποίηση τομέων 4 KB όταν μετακινείται από τομείς 512 byte αυξάνει την περιοχή διόρθωσης σφάλματος ακριβώς δύο φορές.

Το Advanced Format (AF) είναι ένα πρότυπο που αυξάνει την απόδοση μορφοποίησης αυξάνοντας το μέγεθος των τομέων δεδομένων στους σκληρούς δίσκους πέρα ​​από το παραδοσιακό μέγεθος των 512 byte. Το πρότυπο Advanced Format αναπτύχθηκε από τη International Disk Drive Equipment and Materials Association (IDEMA), η οποία περιλαμβάνει την Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation και άλλους κατασκευαστές σκληρών δίσκων. Η ένωση IDEMA έχει εγκρίνει το πρότυπο Advanced Format για να διασφαλίσει τη συμβατότητα των συσκευών αποθήκευσης από διάφορους κατασκευαστές με γενιές αρχείων και λειτουργικών συστημάτων που υποστηρίζουν την τεχνολογία AF.

Η τεχνολογία Advanced Format βελτιώνει την αποτελεσματικότητα μορφοποίησης μειώνοντας τον αριθμό των περιττών επικεφαλίδων. Έτσι, χάρη στους ισχυρούς αλγόριθμους ανίχνευσης και διόρθωσης σφαλμάτων, αυξάνεται η αξιοπιστία της αποθήκευσης καταγεγραμμένων δεδομένων.

Ορισμένες γενιές αρχείων και λειτουργικών συστημάτων υποστηρίζουν ήδη λογικούς τομείς των οποίων το μέγεθος αντιστοιχεί στο μέγεθος ενός φυσικού τομέα 4096 byte. Τέτοια συστήματα υποδοχής αναφέρονται ως 4Kn (4K native - "με υποστήριξη για μέγεθος 4K"). Δεδομένου ότι ο φυσικός και ο λογικός τομέας (4096 byte) έχουν το ίδιο μέγεθος, δεν απαιτείται εξομοίωση παλαιού τύπου τομέων 512 byte, επιτρέποντας στο κεντρικό σύστημα 4Kn να χρησιμοποιεί πιο αποτελεσματικά τον διαθέσιμο χώρο αποθήκευσης της μονάδας δίσκου μορφής τομέα 4Kn. Προσφέρουμε σκληρούς δίσκους με εξομοίωση τομέα 512 byte, καθώς και μονάδες με μορφές τομέα 4Kn και 512n, για να διευκολύνουμε τους πελάτες να επιλέξουν τη βέλτιστη τεχνολογία τομέα για το σύστημα υποδοχής τους.

Τα ακόλουθα σύμβολα ενδέχεται να μην εμφανίζονται απαραίτητα σε προϊόντα με τα αναφερόμενα χαρακτηριστικά.

Εξομοίωση τομέα 512 byte (512e) Τα σύμβολα "Advanced Format AF" και "AF" συνήθως υποδηλώνουν μονάδες που υποστηρίζουν εξομοίωση τομέα 512 byte, αλλά μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν σε μονάδες που υποστηρίζουν εξομοίωση τομέα 512 byte. 512e και σε 4Kn τρόπος.

4K native (4Kn) Τα σύμβολα "Advanced Format 4Kn" και "4Kn" υποδεικνύουν μονάδες δίσκου που υποστηρίζουν μόνο τομείς 4096 byte.

Το Toshiba Alignment Tool για σκληρούς δίσκους με τη μορφή τομέα Advanced Format δεν είναι πλέον διαθέσιμο για λήψη

Η Toshiba Electronic Devices & Storage Corporation και οι θυγατρικές της (εφεξής Toshiba) έχουν διαθέσει το Partition Alignment Tool σε πελάτες που χρησιμοποιούν σκληρούς δίσκους τεχνολογίας Toshiba Advanced Format 4K στο λειτουργικό σύστημα Microsoft ® Windows ® XP. Λόγω του ότι η Microsoft ® τερματίζει την πλήρη υποστήριξη για το λειτουργικό σύστημα Windows ® XP στις 8 Απριλίου 2014, η Toshiba δεν θα παρέχει πλέον το Εργαλείο Ευθυγράμμισης Διαμερισμάτων.

Οι πελάτες που σχεδιάζουν να χρησιμοποιήσουν το λειτουργικό σύστημα Windows ® XP με σκληρούς δίσκους Toshiba εξοπλισμένους με τεχνολογία Advanced Format θα πρέπει να χρησιμοποιούν εργαλεία ευθυγράμμισης τομέα τρίτων, καθώς αυτό μπορεί να βελτιώσει τη συνολική απόδοση του συστήματος.

Ένας τέτοιος τρίτος προμηθευτής που παρέχει ένα εργαλείο ευθυγράμμισης για χρήση με ενισχυμένους σκληρούς δίσκους 4K είναι η Paragon Software (http://www.paragon-software.com/home/partition-alignment/). Είναι σημαντικό να κατανοήσουμε ότι η Toshiba δεν σκοπεύει να συστήσει ή να εγκρίνει τη χρήση βοηθητικών προγραμμάτων λογισμικού ευθυγράμμισης τομέα 4K από την Paragon Software ή οποιονδήποτε άλλο τρίτο προμηθευτή. Η χρήση τέτοιου λογισμικού είναι στην αποκλειστική κρίση του χρήστη. Ο χρήστης φέρει όλους τους κινδύνους που σχετίζονται με αυτό. Η Toshiba δεν φέρει καμία ευθύνη για τη χρήση τέτοιου λογισμικού.

• Τα Microsoft και Windows είναι εμπορικά σήματα ή σήματα κατατεθέντα της Microsoft Corporation στις Ηνωμένες Πολιτείες ή/και σε άλλες χώρες.