Przejście do sektorów 4K: Dlaczego dyski twarde przechodzą do sektorów 4096 bajtów, a sektorów 512 bajtów?


15

Zauważyłem, że niektóre dyski twarde Western Digital mają teraz sektory 4K , to znaczy sektory są większe: 4096 bajtów w porównaniu z od dawna standardem 512 bajtów. Więc:

  • O co chodzi z sektorami 4K? Czy to marketingowy szum, czy prawdziwa zaleta?
  • Dlaczego ktoś, kto buduje nowy komputer, powinien dbać o sektory 4K?
  • Dlaczego ta zmiana ma miejsce teraz? Dlaczego nie stało się to wcześniej?
  • Czy są rzeczy, na które należy zwrócić uwagę przy zakupie dysku twardego sektora 4K? np. niezgodność?
  • Coś jeszcze powinniśmy wiedzieć o sektorach 4K?

Odpowiedzi:


10

Poza tym, to najlepszy artykuł, jaki przeczytałem na ten temat:

http://www.anandtech.com/show/2888

W skrócie, aby odpowiedzieć na twoje pytania:

  • O co chodzi z sektorami 4K?

Podstawową zaletą jest bardziej wydajne wykorzystanie surowego miejsca do przechowywania. Niezbędne obliczenia ECC zaczęły przynosić malejące zwroty przy użyciu 512-bajtowych sektorów, ale można je wykonać znacznie wydajniej na większych rozmiarach sektorów.

  • Czy to marketingowy szum, czy prawdziwa zaleta?

Prawdziwą zaletą jest to, że dyski większe niż 2 TB będą tańsze i bardziej niezawodne wcześniej niż bez przejścia. Ten sam pomysł dotyczy także mniejszych dysków, ale zwroty nie są tak dramatyczne. Istnieją teoretyczne zalety posiadania mapy wielkości sektora do wspólnego rozmiaru alokacji w wolumenie (4K dla NTFS jest tak samo powszechny jak brud), a strony pamięci mają również ogólnie rozmiar 4K (sprawia, że ​​plik stronicowania / zamiana jest szczęśliwy).

  • Dlaczego ktoś, kto buduje nowy komputer, powinien dbać o sektory 4K?

Dzisiaj - jedyną rzeczą, na którą powinieneś się tym przejmować, prawdopodobnie nie jest uzyskanie. Nadal pracuje się nad kilkoma dziwactwami, które, jeśli nie jesteś tego świadomy, mogą wywołać u Ciebie żal. Obsługa systemu Windows XP jest jedna, dyski leżące wokół ich geometrii są inne.

  • Dlaczego ta zmiana ma miejsce teraz? Dlaczego nie stało się to wcześniej?

Od wielu lat jest w fazie przejściowej, ale dyski konsumenckie dopiero zaczynają pojawiać się na rynku.

  • Czy są rzeczy, na które należy zwrócić uwagę przy zakupie dysku twardego sektora 4K? np. niezgodność?

Prawdopodobnie nie wystąpi problem z Windows 7 lub Vistą, ale każdy starszy system operacyjny Microsoft może powodować ból. Wbudowana jest kompatybilność, ale z powodu problemów z wyrównaniem sektorów może to spowodować spadek wydajności.

  • Coś jeszcze powinniśmy wiedzieć o sektorach 4K?

Przeczytaj artykuł, odświeżyć matematykę, a następnie przeczytaj ją ponownie. Naprawdę jest to dobra rzecz i pozwoli branży pamięci masowej na szybsze postępy.


Ponadto uważam, że równa się więcej miejsca na pojemność naklejki. arstechnica.com/microsoft/news/2010/03/…
Nathaniel

8

512 bajtów sektorów zaczynało się, gdy mieliśmy naprawdę małe nośniki, na przykład mniej niż 300 000 dyskietek. To miało sens, teraz tak naprawdę nie ma sensu. Problemem w sektorach 4k jest to, że wiele dysków już z niego korzysta, ale mają oprogramowanie układające 512 sektorów. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku Flash Media i dysków SSD. Uważam, że 4k to de facto wewnętrzny standard SSD.

Dlatego producenci postanowili wyeliminować pośrednika i pozwolić systemowi operacyjnemu obsługiwać sektory 4k w sposób, w jaki wie, co jest lepsze (co kończy się lepiej, gdy otrzymamy pełne wsparcie)

Jeśli budujesz nowy komputer, to ma znaczenie. Niektóre systemy operacyjne mogą w ogóle nie obsługiwać sektorów 4k (czytaj: starsze), a większość systemów operacyjnych i systemów plików jest nadal zoptymalizowana dla sektorów 512-bajtowych. Jedną z rzeczy, które przychodzą na myśl, jest OpenBSD. Obecnie nie radzi sobie tak dobrze z sektorami 4k w porównaniu z sektorami 512-bajtowymi. Jednym z problemów jest wyrównanie partycji. Domyślnie pierwsza partycja nie jest wyrównana na granicy 4k.

Przejście prawdopodobnie odbywa się teraz z powodu dużej fali dysków SSD. Dyski SSD, jak powiedziałem, i tak używają sektorów 4k wewnętrznie, więc o wiele lepiej jest pozwolić systemowi operacyjnemu przetwarzać te dane surowe, niż pozostawić oprogramowanie układowe, aby zgadnąć, czego chce system operacyjny.

Jestem pewien, że niektóre stare płyty główne mogą mieć problemy z takimi dyskami twardymi, ale wszystko, co kupiłeś ostatnio (ostatnie 5 lat), zdecydowanie powinno być kompatybilne.


Co się stanie, jeśli napiszę własny system operacyjny? Czy nadal muszę dbać o 4k na początku, czy będzie dobrze działać?
Cole Johnson

@ColeJohnson to zależy. Jeśli piszesz własny sterownik ATA, to tak, musisz upewnić się, że rozmiar sektora nie przyjmuje 512 bajtów. Jeśli używasz systemu BIOS (ala int 13h), zależy to od systemu BIOS. Wyobrażam sobie, że niektórzy mogą próbować emulować sektory 512-bajtowe w celu zachowania zgodności, ale tak naprawdę nie wiem
Earlz

Myślałem, że to dysk twardy emuluje go, a nie bios
Cole Johnson,

@ColeJohnson to sprzęt na dysku twardym. Niektóre systemy BIOS mogą mieć problemy z uruchomieniem z dysków sektora 4K lub ładują tylko 512 bajtów. Nie twierdzę, że tak jest w przypadku każdej płyty głównej, ale jest to możliwe, ponieważ wiele lat temu było powszechnym założeniem, że sektory mają 512 bajtów
Earlz


0

Interesujące jest to, że powiązany artykuł koncentruje się na dyskach twardych, gdy przewaga wydajności większych rozmiarów sektorów z nośnikami flash może być jeszcze większa. W przeciwieństwie do dysku twardego, na którym sektory mogą z natury być zapisywane niezależnie, a pisanie do jednego sektora 31 razy na sekundę przez rok spowodowałoby nie więcej zużycia niż zapisywanie 31 różnych sektorów na sekundę przez rok, typowy układ flash zostanie podzielony na duże bloki, z których każdy zawiera wiele stron o długości 528 bajtów, z zastrzeżeniem następujących ograniczeń:

  1. Można napisać pustą stronę lub usunąć wszystkie strony w bloku. Nie można pisać na stronie, która nie jest pusta, z wyjątkiem usunięcia wszystkich stron w bloku.

  2. Jeśli blok zostanie usunięty więcej niż kilka tysięcy razy, jego wydajność i niezawodność pogorszą się do tego stopnia, że ​​nie będzie już przydatny.

Z powodu tych ograniczeń prawie wszystkie dyski flash są zaprojektowane w taki sposób, że zapis sektora nie zastępuje fizycznie zawartości strony, która poprzednio przechowywała dane tego sektora, ale przechowuje kopię nowych danych w innym miejscu, a następnie aktualizuje w jakiś sposób struktury danych, aby wskazać, że dane powinny zostać znalezione w nowej lokalizacji, a poprzednią kopię należy uznać za „śmieci”. Jeśli ilość dostępnego miejsca na dysku spadnie, dysk zidentyfikuje bloki, które zawierają głównie „śmieci”, przeniesie wszystko na te bloki, które nie są śmieciami, a następnie usunie bloki. Ponadto, ponieważ obowiązuje limit czasu, w którym liczba bloków może być użyta, pliki, które nie były dotykane przez jakiś czas, ale znajdują się na blokach, które nie mają „

W przypadkach, w których użytkownik napędu często zmieniałby poszczególne sektory, fakt, że zapis każdego sektora wymaga tylko zapisu i recyklingu pojedynczej strony o długości 528 bajtów, może być zaletą dla mniejszego rozmiaru sektora w porównaniu z tym, że każda siła zapisu zmienia cykl ośmiu 528 bajtów stron. Z drugiej strony koszty „księgowości” związane z pojedynczą logiczną aktualizacją sektora o wielkości 4096 bajtów prawdopodobnie stanowiłyby ułamek kosztów związanych z ośmioma niezależnymi aktualizacjami sektora o wielkości 512 bajtów [w rzeczywistości mogłyby być niższe niż związane z tym koszty nawet z jedną 512-bajtową aktualizacją sektora, ponieważ dysk musiałby zarządzać tylko 1/8 tylu sektorów.]

W zależności od wzorców dostępu byłyby przypadki, w których dysk flash z sektorami 4K działałby gorzej niż jeden z sektorami 512-bajtowymi, ale byłyby inne, w których wydajność napędu 4K mogłaby być zauważalnie lepsza.

Korzystając z naszej strony potwierdzasz, że przeczytałeś(-aś) i rozumiesz nasze zasady używania plików cookie i zasady ochrony prywatności.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.