Diit.cz - Novinky a informace o hardware, software a internetu

Advanced Format: přicházejí pevné disky se 4K sektory

Kapacita pevných disků v podstatě dosáhla na své momentální technologické maximum, kterým jsou 2 TB. Výrobci jakoby nevěděli, jak dál a pomalu, ale jistě směřují k Solid State technologiím (flash pamětem). Jenže jak to tak vypadá, ještě se dočkáme jedné obezličky na zvýšení nejen kapacity datových úložišť s magnetickými otáčejícími se kotoučky. Není to o moc, ale v momentě, kdy nikdo ne a ne přijít s větším než 2TB diskem, se asi i toto počítá, a to i za cenu jisté formy „nekompatibility“ se staršími operačními systémy, mezi těmi od Microsoftu jsou to jmenovitě Windows XP a starší (včetně Windows Serveru 2003). Ona ta „nekompatibilita“ není úplně korektní slovo, ale těmto starším systémům to rozhodně jisté problémy způsobit může. Kompatibilitu totiž řeší nové disky po svém emulací starého přístupu k věci, což ovšem může mít negativní dopad na výkon, a to nikoli zanedbatelným způsobem. A oč tedy jde? Doposud byly pevné disky vyráběny tak, že nejmenší sektor, který šlo naráz přečíst, nebo zapsat, byl velký přesně 512 bajtů. Starší systémy počítají pouze s takto velkými sektory. Nové disky s tzv. „Advanced Format“ (tzv. AFD) strukturou mají fyzické sektory 4kBajtové (4 096 bajtů). Proč?
AFD - Advanced Format Drive, WD

Kapitoly článků

1.  Advanced Format Drive: 4kB sektory na HDD

Fyzická struktura dat na HDD s 512B sektory

Každý fyzický sektor obsahující 512 bajtů uživatelských dat, obsahuje kromě jiného i jistou „omáčku“, bez které se disk pro korektní fungování neobejde. Jsou to Sync/DAM bloky (v podstatě takový „Lead-in“ pro každý sektor), ECC korekce a konečně také fyzické mezery mezi samotnými sektory.

Advanced Format: fyzická struktura dat na HDD s 4096B sektory

Sektory dlouhé celých 4 096 bajtů mají stejně velké Sync/DAM bloky (takže na danou kapacitu jich odpadá 7), ale trochu delší ECC kódy, i když v součtu celkový ECC blok pro 4kB sektor zabírá méně místa než původních osm ECC bloků pro osm 512kB sektorů. Tím získáváme přibližně 7 až 11 % kapacity navíc.

Vyplatí se to? To nebudeme raději vůbec rozebírat, spíše se podívejme, co na to operační systémy. Jak již bylo řečeno, některé jsou na to připravené, jiné nikoli. Ve světě Windows, který pravděpodobně postihuje valnou většinu uživatelů PC, je tomu tak, že Windows XP, Windows Servery 2003 a všechny starší systémy Windows na to připraveny nejsou. Windows Vista, Windows 7 a novější (včetně serverových ekvivalentů) na to připraveny jsou a počítají s tím. Pokud jde o jablíčkáře, jejich systém by být připraven měl a pokud je nám známo, tučňákovcům to také nedělá problémy. Pak jsou tu samozřejmě ale samostatné nástroje na práci s disky na nižší úrovni než jsou diskové oddíly (typicky klonovací nástroje, popř. nástroje na práci s diskovými oddíly) a s nimi také může být potíž, dokonce mohou tyto nástroje způsobovat problémy i systémům, které se 4kB sektory počítají.

512 Byte Emulation

Aby bylo „kompatibilitě“ učiněno zadosti, tak ačkoli je pevný disk s Advanced Format strukturou „nasektorován“ po 4 kB, vnitřní rozhraní disku umí navenek pracovat se systémem postaru, tedy jakoby se nadále jednalo o 512B sektory. Není problém do disku poslat příkaz typu „přečti / zapiš 512 bajtů tam a tam“, disk to provede. V případě příkazu „přečti“ jednoduše přečte celý 4kB blok, vybere z něj příslušných 512 bajtů a pošle je do systému. Ovšem v případě „zapiš“ dochází k tomu, co na tento nový fyzický formát vrhá špatné světlo: Nejprve se totiž přečte 4kB sektor a uloží se do cache disku. Pak se požadovaných 512 bajtů na příslušném místě v cache změní a takto upravený celý 4kB sektor se celý znovu zapíše zpět na disk.

Advanced Format: 512-byte Emulated Device Sector Size

Je-li disk alespoň trochu rozumný, v případě zápisu souvislého bloku nedělá tuto operaci 8× pro každý 4kB sektor, ale pokud mu přijde osm požadavků na zápis osmi 512bajtových bloků, které dávají dohromady jeden fyzický 4096kB sektor, pak to provede naráz a zpomalení prakticky nezaznamenáte. Realita je však taková, že na disk se spíše zapisuje na různá místa než do souvislého bloku. A i když mohou souborové systémy používat velikost jednoho „clusteru“ („logický nejmenší sektor“ pro daný souborový formát) třeba i 4 096 bajtů a více, je tu jeden neduh, který je krásně vidět právě třeba na Windows XP. Tento operační systém má totiž pro 4kB sektory jeden neduh: při čisté instalaci na prázdný disk začíná první diskový oddíl na logickém sektoru (LBA) 63, tedy ve skutečnosti v 7/8 osmého fyzického sektoru na pevném disku. Ve výsledku pak žádná alokační jednotka souborového systému se 4kB clustery „nepasuje“ na 4kB sektory pevného disku, což ze při práci s „náhodnými“ bloky dat hlavně při zápisu projeví výrazným zpomalením (při čtení už tolik ne, jen se musí pro každou 4kB alokační jednotku přečíst dva fyzické 4kB sektory a vybrat z nich ty 4 kB, které patří oné 4kB alokační jednotce, tedy „clusteru“).

Nezarovnaný 4kB logický sektor na fyzické 4kB sektory

Kapitoly článků
1.  Advanced Format Drive: 4kB sektory na HDD

WIFT (Google+)

Bývalý dlouholetý redaktor internetového magazínu CDR-Server / Deep in IT, který se věnuje psaní článků o IT a souvisejících věcech prakticky od založení CD-R serveru.

více článků, blogů a informací o autorovi

Diskuse ke článku Advanced Format: přicházejí pevné disky se 4K sektory

Neděle, 4 Srpen 2013 - 21:04 | gigid pietro | Teď nevím, jestli to chápu dobře. Onen disk...
Pondělí, 25 Březen 2013 - 15:59 | mira fo | dekuji za vyborny clanek. mam mensi dotaz. Mam...
Úterý, 5 Leden 2010 - 12:09 | Anonym | Takze by pro dnesni disky bylo rychlejsi format...
Pátek, 1 Leden 2010 - 23:31 | WIFT | >> pcmaker: To, co říkáš, je pravda...
Čtvrtek, 31 Prosinec 2009 - 19:05 | Pe Le | Ma to jeden hacek. V okamziku, kdy budu ukladat...
Středa, 23 Prosinec 2009 - 22:51 | Anonym | Izak__u ty si vážně úkaz (WIFTovi ve tvém...
Středa, 23 Prosinec 2009 - 15:06 | Anonym | WIFT: tak to ani nahodou, jsi ignorant, jasne...
Středa, 23 Prosinec 2009 - 13:13 | Anonym | Limoto: bohuzel ty emulace zde budou - kvuli...
Středa, 23 Prosinec 2009 - 12:52 | Jakub Lužný | Doufám, že do takové prasárny (nevypnutelná...
Středa, 23 Prosinec 2009 - 11:56 | WIFT | >> Izak__: V zápalu nepřiměřeného...

Zobrazit diskusi