Переход 4K секторов: почему жесткие диски перемещаются в сектора 4096 байт, а секторы 512 байт?

15

Я заметил, что некоторые жесткие диски Western Digital в настоящее время имеют секторы 4K , то есть секторы больше: 4096 байт по сравнению с давним стандартом в 512 байт. Так:

  • В чем проблема с секторами 4K? Это маркетинговый обман или реальное преимущество?
  • Зачем кому-то создавать новый ПК или нет, о секторах 4K?
  • Почему этот переход происходит сейчас? Почему это не случилось раньше?
  • Есть ли на что обратить внимание при покупке жесткого диска 4K сектора? например несовместимость?
  • Что-нибудь еще, что мы должны знать о секторах 4K?
Крис В. Ри
источник

Ответы:

10

Не исключено, что это лучшая статья, которую я прочитал на эту тему:

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

В двух словах, чтобы ответить на ваши вопросы:

  • В чем проблема с секторами 4K?

Основным преимуществом является более эффективное использование свободного пространства для хранения. Необходимые вычисления ECC начинали давать убывающую отдачу, используя 512-байтовые сектора, но они могут быть сделаны намного более эффективно на больших размерах сектора.

  • Это маркетинговый обман или реальное преимущество?

Реальное преимущество заключается в том, что диски объемом более 2 ТБ станут более доступными и надежными быстрее, чем без перехода. Та же идея применима и к небольшим дискам, но отдача не столь впечатляющая. Есть некоторые теоретические преимущества в том, что соответствие размера сектора общему размеру выделения в томе (4 КБ для NTFS примерно так же часто, как грязь), а страницы памяти, как правило, также имеют размер 4 КБ (радует файл подкачки / подкачка).

  • Зачем кому-то создавать новый ПК или нет, о секторах 4K?

Сегодня - единственное, о чем вы должны заботиться, - вероятно, не получить его. Есть еще несколько изломов, которые разрабатываются, что, если вы не знаете, может вызвать у вас горе. Поддержка Windows XP - это одно, диски, лежащие вокруг их геометрии, - это другое.

  • Почему этот переход происходит сейчас? Почему это не случилось раньше?

Он находится на переходном этапе уже много лет, но потребительские диски только начинают появляться на рынке.

  • Есть ли на что обратить внимание при покупке жесткого диска 4K сектора? например несовместимость?

Вероятно, у вас не будет проблем с Windows 7 или Vista, но любая из более старых ОС Microsoft может вызвать у вас горе. Существует встроенная совместимость, но из-за проблем с выравниванием секторов это может привести к снижению производительности.

  • Что-нибудь еще, что мы должны знать о секторах 4K?

Прочитайте статью, освежите свою математику, а затем прочитайте ее снова. На самом деле это хорошая вещь, которая позволит индустрии хранения данных двигаться дальше быстрее.

Goyuix
источник
Кроме того, я считаю, что это означает больше места для емкости наклейки. arstechnica.com/microsoft/news/2010/03/…
Натаниэль
8

Сектора по 512 байт начинались всякий раз, когда у нас были действительно небольшие носители, например, менее 300 тыс. Дискет. Тогда это имело смысл, сейчас это не имеет смысла. Особенность секторов 4k заключается в том, что многие накопители уже используют их, но они имеют встроенное ПО, имитирующее 512 секторов. Это особенно верно для флэш-носителей и твердотельных накопителей. Я считаю, что 4k является де-факто внутренним стандартом SSD.

Поэтому производители просто решили вырезать посредника и позволить ОС обрабатывать сектора 4k так, как она знает, как это сделать (что в итоге станет лучше, когда мы получим полную поддержку)

Если вы создаете новый ПК, это имеет значение. Некоторые ОС могут вообще не поддерживать секторы 4 КБ (читай: старые), и большинство ОС и файловых систем все еще оптимизированы для секторов 512 байт. Одна вещь, которая приходит на ум, это OpenBSD. В настоящее время он не работает так же хорошо с секторами 4k по сравнению с секторами 512 байт. Среди проблем - выравнивание разделов. По умолчанию первый раздел не выровнен по границе 4К.

Переход, вероятно, происходит сейчас из-за большого всплеска SSD. Как я уже сказал, твердотельные накопители в любом случае используют 4 тыс. Секторов, поэтому гораздо лучше позволить ОС обрабатывать их в необработанном виде, чем предоставлять микропрограммному обеспечению возможность угадывать, чего хочет ОС.

Я уверен, что некоторые старые материнские платы могут иметь проблемы с такими жесткими дисками, но все, что вы купили недавно (последние 5 лет), должно быть совместимо.

Earlz
источник
Что если я напишу собственную ОС? Мне все еще нужно заботиться о 4К в начале или все будет работать нормально?
Коул Джонсон
@ColeJohnson это зависит. Если вы пишете свой собственный драйвер ATA, тогда да, вам нужно убедиться, что размер вашего сектора не должен составлять 512 байт. Если вы используете BIOS (ala int 13h), то это зависит от вашего BIOS. Я предполагаю, что некоторые могут попытаться эмулировать 512-байтовые сектора для совместимости, но я действительно не знаю
Earlz
Я думал, что это было аппаратное обеспечение жесткого диска, которое имитировало это не биос
Коул Джонсон
@ColeJohnson это аппаратное обеспечение жесткого диска. Некоторые BIOS могут иметь проблемы с загрузкой с дисков 4K сектора или загружать только 512 байт. Я не говорю, что это имеет место с любой материнской платой, но это возможно, так как много лет назад было распространенное предположение, что сектора имеют
размер
1

здесь подробно рассказывается о том, что и почему http://lwn.net/Articles/322777/

Windows XP не поддерживает это. Инструменты пользовательского пространства Linux еще не все.

xenoterracide
источник
0

Интересно, что связанная статья была сосредоточена на жестких дисках, когда преимущества производительности больших размеров секторов с флэш-носителями могут быть еще более значительными. В отличие от жесткого диска, где секторы могут быть записаны независимо друг от друга, а запись в один сектор 31 раз в секунду в течение года не изнашивает больше, чем запись 31 различных секторов в секунду в течение года, типичный флэш-чип будет разделен на большие блоки, каждый из которых содержит много 528-байтовых страниц, при условии соблюдения следующих ограничений:

  1. Можно написать пустую страницу или стереть все страницы в блоке. Невозможно выполнить запись на страницу, которая не является пустой, за исключением стирания всех страниц в блоке.

  2. Если блок будет удален более нескольких тысяч раз, его производительность и надежность снизятся до такой степени, что он больше не будет использоваться.

Из-за этих ограничений почти все флеш-накопители спроектированы таким образом, что запись сектора физически не заменяет содержимое страницы, на которой ранее содержались данные этого сектора, а вместо этого сохраняет копию новых данных в каком-то другом месте, а затем обновляет некоторый вид структуры данных, чтобы указать, что данные должны быть найдены в новом месте, и что предыдущая копия должна рассматриваться как «мусор». Если объем доступного пространства на диске становится низким, диск идентифицирует блоки, которые в основном содержат «мусор», перемещает что-либо в те блоки, которые не являются мусором, а затем стирает блоки. Кроме того, поскольку срок жизни каждого блока может быть ограничен, файлы, которые не были затронуты некоторое время, но находятся в блоках, не имеющих

В тех случаях, когда пользователь диска часто изменяет отдельные секторы, тот факт, что запись каждого сектора требует только записи и повторного использования одной 528-байтовой страницы, может быть преимуществом для меньшего размера сектора по сравнению с тем, что каждая сила записи циклически повторяется из восьми 528-байтовые страницы. С другой стороны, «бухгалтерские» затраты, связанные с одним логическим обновлением сектора размером 4096 байт, вероятно, будут частью тех, которые будут связаны с восемью независимыми обновлениями 512-байтового сектора [на самом деле, они могут быть меньше затрат, связанных с этим. даже с одним 512-байтовым обновлением сектора, поскольку накопителю придется управлять только 1/8 общего числа секторов.]

В зависимости от шаблонов доступа в некоторых случаях флэш-накопитель с секторами 4K будет работать хуже, чем один с секторами 512 байт, но в других случаях производительность накопителя 4K может оказаться заметно выше.

Supercat
источник