Эффективность разных форматов разметки секторов жёстких дисков: сверху — разметка с традиционными 512-байтными секторами требует большего количества служебных меток и ECC-данных, снизу — Advanced Format, технология 4K (сектора размером 4 килобайта) позволяет уменьшить место, требуемое для служебных меток; ECC-данные могут храниться в конце сектора или распределённо — «distributed ECC».

Advanced Format (расширенный формат) — формат разметки области хранения данных на жёстких дисках нового поколения, выполненных по технологии 4K (использование физических секторов размером 4 килобайт вместо традиционных 512 байт), разработанный IDEMA Long Data Sector Committee.

Данная разметка требует выравнивания дисковых разделов по смещениям, кратным 4-КБ блоку, это реализовано в большинстве операционных систем, выпущенных после 2010 года и в формате таблицы разделов GPT.

ОписаниеПравить

Переход на новый формат позволил производителю шире использовать в производстве жёстких дисков нанотехнологии (уменьшение ширины дорожки до 70-80 нм), снизить себестоимость производства и, как следствие, цену конечного продукта для потребителя, значительно повысить полезный объём области хранения данных диска, улучшить его функциональные качества (снизить время чтения/записи и доступа, понизить шумность, нагрев, износ механики диска).

Использование разбивки жёстких дисков на 512-байтные сектора — наследие первых поколений жёстких дисков, которое в современных условиях практически себя изжило. В современных компьютерах кластеры, равные одному-двум секторам (512—1024 байт) используются крайне редко (например, для файловой системы NTFS в Microsoft Windows XP рекомендуемый размер кластера, то есть размер по умолчанию, равен 4 КБ[1], поэтому в столь малых физических секторах уже давно нет практической необходимости, в то время как они были существенным сдерживающим фактором для производителя, препятствующим внедрению прогрессивных технологий уплотнения записи.

В прежнем формате для кода коррекции ошибок (ECC) использовалось поле длиной 50 байт, что обеспечивало эффективность форматирования (отношение доступного пользователю объёма накопителя к его фактическому объёму) 87 %. В Advanced Format длина поля коррекции ошибок составляет 100 байт (на 4096 байт данных). В результате эффективность форматирования удалось повысить до 96 %, а объём доступного пользователю дискового пространства увеличивается на 7-11 %[2].

СовместимостьПравить

Для совместимости с существующими операционными системами (Windows XP и ниже) первые модификации дисков с Advanced Format (AF) использовали 512-байтные сектора для взаимодействия по шинам данных (SATA, SAS). Использование физических секторов размером 4 килобайта декларируется в данных идентификации диска[3], откуда эту информацию могут получать драйвера. IDEMA предполагала[4] переход на использование 4-килобайтных блоков на шинах данных, но на февраль 2012 нет массового производства таких дисков.

Advanced Format поддерживается Windows Vista и более поздними версиями Windows, а также современными дистрибутивами Linux с ядром Linux версии от 2.6.31, особенно полно с версии 2.6.34,[5][6] и Mac OS X. Поддержка Advanced Format заключается в оптимизации доступа 4-килобайтными блоками на правильных границах и разбиении диска на границах не менее 4 КБ (Vista, современный Linux — не менее 1 МБ[7]).

Выравнивание разделов в устаревших ОСПравить

При использовании накопителя с технологией Advanced Format в операционной системе Windows XP и более ранних происходит резкое снижение быстродействия (скорости чтения и записи составляют несколько мегабайт в секунду)[8] по причине несоответствия (сдвига) программных кластеров и физических секторов на диске, в результате которого один кластер перекрывает два сектора, что приводит к удвоению числа операций чтений/записи и, в итоге, не только к замедлению работы, но и к повышенному износу жёсткого диска. Это вызвано тем, что первый раздел диска по умолчанию начинается с сектора 63, то есть не кратного 8[9]. Для решения этой проблемы компания Western Digital выпустила специальную утилиту «WD Align System Utility»[10], которая сдвигает содержимое диска на 1 сектор. Альтернативно, технология Seagate SmartAlign, встроенная в диски Seagate, позволяет использовать Advanced Format без применения специального программного обеспечения[11]. Western Digital также позволяет изменять физическое смещение блоков переключателем на диске, однако в некоторых реализациях это имеет проблемы с коррекцией количества доступных блоков[3].

Существуют также специальные утилиты сторонних производителей, например, Paragon Alignment Tool, которые позволяют выравнивать разделы дисков и повышать их производительность.

Эмуляция 512-байтного сектора устройства
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Физический сектор 1 Физический сектор 2

ПримечанияПравить

  1. Размеры кластеров NTFS для крупных томов.
  2. WD переходит на новый формат, увеличивающий ёмкость HDD на 7-11% (недоступная ссылка). Дата обращения 3 сентября 2017. Архивировано 1 октября 2013 года.
  3. 1 2 диски с 4K блоками (недоступная ссылка). Архивировано 17 июня 2012 года.
  4. The Advent of Advanced Format (недоступная ссылка). Архивировано 17 июня 2012 года.
  5. How to install a WD Advanced Format Drive on a non-Windows Operating System (англ.) (недоступная ссылка). Western Digital. Архивировано 22 декабря 2014 года.
  6. Переход к жестким дискам с секторами размером 4 КБ (Advanced Format). Seagate. Дата обращения 22 октября 2019.
  7. fdisk update.
  8. Windows XP will Have Issues with Advanced Format HDD’s  (англ.)
  9. HDD Advanced Format - Конференция iXBT.com.
  10. WD Align System Utility
  11. http://www.seagate.com/docs/pdf/ru-RU/whitepaper/mb6101_smartalign_technology_faq.pdf Технология SmartAlign Вопросы и ответы

СсылкиПравить