Расширенный формат ( AF ) - это любой формат сектора диска , используемый для хранения данных на магнитных дисках на жестких дисках (HDD), размер которого превышает 512, 520 или 528 байтов на сектор, например 4096, 4112, 4160 и 4224 байта ( 4 КБ ) секторов диска Advanced Format Drive ( AFD ). Секторы большего размера позволяют интегрировать более надежные алгоритмы исправления ошибок для поддержания целостности данных при более высокой плотности хранения.
Стандарт первого поколения | |
---|---|
4096 (4 КБ ) байт на сектор | |
Категории первого поколения | |
Эмуляция 512 (512e) | Физические сектора размером 4 КБ на носителе диска с логической конфигурацией 512 байт |
Исходное разрешение 4K (4Kn) | Физические сектора размером 4 КБ на носителе и информация о конфигурации 4 КБ передаются на хост |
Хост с поддержкой 4K [1] | Хост-система, которая одинаково хорошо работает с устаревшими жесткими дисками 512 и 512e |
Стандарт года завершен | |
Март 2010 г. | |
Создано | |
Комитет IDEMA по сектору длинных данных, в состав которого входят Dell , Fujitsu (ныне Toshiba Storage Device Corporation), Hewlett-Packard , Hitachi Global Storage Technologies , IDEMA, LSI Corporation , Maxtor (ныне Seagate ), Microsoft , Phoenix Technologies , Samsung , Seagate Technology , Western Цифровой |
История
Использование длинных секторов данных было предложено в 1998 году в техническом документе, выпущенном Национальным консорциумом индустрии хранения данных (NSIC) [2], в котором обращалось внимание на конфликт между продолжающимся увеличением плотности записи и используемым традиционным форматом 512 байт на сектор. в жестких дисках. [3] Без революционных достижений в технологиях систем магнитной записи, плотности записи, а вместе с ней и емкости хранения, жесткие диски, по прогнозам, не будут иметь места.
В ответ торговая организация индустрии хранения данных, Международная ассоциация дискового оборудования и материалов (IDEMA), в 2000 году организовала комитет IDEMA по сектору длинных данных, где IDEMA и ведущие поставщики аппаратного и программного обеспечения совместно работали над определением и разработкой стандартов, регулирующих секторы длинных данных. включая методы, с помощью которых будет поддерживаться совместимость с устаревшими компьютерными компонентами. [3] В августе 2005 года компания Seagate отправила своим партнерам по отрасли тестовые диски с 1 тыс. Физических секторов для тестирования. [4] : Рисунок 3 В 2010 году были завершены отраслевые стандарты для первого официального поколения длинных секторов данных с использованием конфигурации 4096 байт на сектор, или 4K. Все производители жестких дисков обязались поставлять к январю 2011 года новые платформы жестких дисков для настольных ПК и ноутбуков с секторным форматированием Advanced Format. [4] [5]
Advanced Format был придуман, чтобы охватить то, что, как ожидалось, станет несколькими поколениями технологий длинных секторов данных, а его логотип был создан, чтобы отличать жесткие диски на основе длинных секторов данных от жестких дисков, использующих устаревшие 512-, 520- или 528-диски. байтовые сектора. [6] [ неудачная проверка ]
Обзор
Описание | 512-байтовый сектор | 4096-байтовый сектор |
---|---|---|
Разрыв, синхронизация, адресная метка | 15 байт | |
Данные пользователя | 512 байт | 4096 байт |
Код исправления ошибок | 50 байт | 100 байт |
Общее | 577 байт | 4211 байт |
Эффективность | 88,7% | 97,3% |
0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
Физический сектор 1 | Физический сектор 2 |
Расширенный формат первого поколения, технология секторов 4K, более эффективно использует поверхностные носители данных за счет объединения данных, которые были бы сохранены в восьми секторах по 512 байт, в один сектор длиной 4096 байт (4 КБ). Ключевые элементы дизайна традиционной архитектуры 512-байтового сектора сохраняются, в частности, метки идентификации и синхронизации в начале и область кодирования с исправлением ошибок (ECC) в конце сектора. Между заголовком сектора и областями ECC объединены восемь 512-байтовых секторов, что устраняет необходимость в избыточных областях заголовка между каждым отдельным блоком 512-байтовых данных. Комитет сектора длинных данных выбрал длину блока 4K для стандарта AF первого поколения по нескольким причинам, включая его соответствие размеру страницы, используемой процессорами и некоторыми операционными системами, а также его корреляцию с размером стандартных транзакций в системах реляционных баз данных . [8]
Повышение эффективности форматирования за счет структуры сектора 4K составляет от 7 до 11 процентов физического пространства пластин. [9] Формат 4K предоставляет достаточно места для расширения поля ECC с 50 до 100 байтов для размещения новых алгоритмов ECC. Расширенное покрытие ECC улучшает способность обнаруживать и исправлять ошибки обработанных данных, превышающие длину дефекта в 50 байт, связанную с унаследованным форматом 512-байтового сектора. [10] Стандарт Advanced Format использует ту же конфигурацию пропусков , синхронизации и адресной метки, что и традиционный 512-байтовый сектор, но объединяет восемь 512-байтовых секторов в одно поле данных. [11]
Поскольку до середины 2010 года было отгружено огромное количество устаревших жестких дисков с 512-байтным сектором, многие системы, программы и приложения, обращающиеся к жесткому диску, спроектированы на основе соглашения о 512-байтном секторе. Раннее взаимодействие с Комитетом по сектору длинных данных дало возможность поставщикам компонентов и программного обеспечения подготовиться к переходу на расширенный формат.
Например, Windows Vista , Windows 7 , Windows Server 2008 и Windows Server 2008 R2 (с некоторыми установленными исправлениями) поддерживают диски формата 512e (но не 4Kn ) [12], как и современные версии FreeBSD [13] [14] [ 15] и Linux . [16] [17] Mac OS X Tiger и более поздние версии могут использовать диски расширенного формата [18], а OS X Mountain Lion 10.8.2 дополнительно поддерживает их шифрование. Windows 8 и Windows Server 2012 также поддерживают расширенный формат 4Kn. [12] Oracle Solaris 10 и 11 поддерживают жесткие диски 4Kn и 512e для файловых систем ZFS без полномочий root, а версия 11.1 обеспечивает поддержку установки и загрузки для устройств 512e. [19]
Категории
Среди инициатив Advanced Format, предпринятых Комитетом по сектору длинных данных, также были рассмотрены методы обеспечения обратной совместимости с устаревшими вычислительными решениями. Для этого было создано несколько категорий устройств Advanced Format.
Эмуляция 512 (512e)
Многие аппаратные и программные компоненты главного компьютера предполагают, что жесткий диск сконфигурирован вокруг границ сектора размером 512 байт. Это включает в себя широкий спектр элементов, включая наборы микросхем , операционные системы , механизмы баз данных , средства разбиения жесткого диска и создания образов, утилиты резервного копирования и файловой системы, а также небольшую часть других программных приложений . Чтобы поддерживать совместимость с устаревшими компьютерными компонентами, многие поставщики жестких дисков поддерживают технологии Advanced Format на носителе записи в сочетании с 512-байтовым микропрограммным обеспечением преобразования. Жесткие диски, сконфигурированные с 4096-байтовыми физическими секторами с 512-байтовым микропрограммным обеспечением, называются накопителями Advanced Format 512e или 512 с эмуляцией.
Преобразование 4096-байтового физического формата в виртуальное 512-байтовое приращение прозрачно для объекта, обращающегося к жесткому диску. Команды чтения и записи выдаются дискам расширенного формата в том же формате, что и старые диски. Однако во время процесса чтения жесткий диск расширенного формата загружает весь 4096-байтовый сектор, содержащий запрашиваемые 512-байтовые данные, в память, расположенную на диске. Прошивка эмуляции извлекает и повторно форматирует определенные данные в 512-байтовый блок перед отправкой данных на хост. Весь процесс обычно происходит с незначительным ухудшением производительности или без него.
Процесс трансляции усложняется при записи данных, которые не кратны 4K или не выровнены по границе 4K. В этих случаях жесткий диск должен прочитать весь 4096-байтовый сектор, содержащий целевые данные, во внутреннюю память, интегрировать новые данные в ранее существовавшие данные и затем перезаписать весь 4096-байтовый сектор на дисковый носитель. Эта операция, известная как чтение-изменение-запись (RMW), может потребовать дополнительного вращения магнитных дисков, что приведет к заметному снижению производительности для пользователя системы. Анализ производительности, проведенный IDEMA и поставщиками жестких дисков, показывает, что примерно от пяти до десяти процентов всех операций записи в типичной пользовательской среде бизнес-ПК могут быть неправильно согласованы, что может привести к снижению производительности RMW. [20] [21]
При использовании дисков Advanced Format с устаревшими операционными системами важно повторно настроить диск с помощью программного обеспечения, предоставленного производителем жесткого диска. Перестройка диска необходима, чтобы избежать ухудшения производительности, известного как разделение кластера, когда смещенный раздел заставляет кластеры файловой системы занимать частичные секторы физического диска. Поскольку выравнивание кластера по сектору определяется при создании разделов жесткого диска, программное обеспечение для повторного выравнивания используется после разбиения диска на разделы. Это может помочь уменьшить количество невыровненных записей, генерируемых вычислительной экосистемой. Дальнейшие действия по подготовке приложений к переходу на технологии Advanced Format были инициированы Комитетом по технологиям Advanced Format (бывший Комитет сектора длинных данных ) [22] [23] и производителями жестких дисков. [24] [25] [26]
Исходное разрешение 4K (4Kn)
Для жестких дисков, работающих в собственном режиме 4K , отсутствует слой эмуляции, и дисковый носитель напрямую предоставляет размер физического сектора размером 4096, 4112, 4160 или 4224 байта системной прошивке и операционной системе. Таким образом, организация видимых извне логических секторов собственных дисков 4K напрямую сопоставляется с организацией их внутренних физических секторов. С апреля 2014 года на рынке доступны собственные жесткие диски 4K корпоративного класса. [27] [28]
Готовность поддержки логических секторов размером 4 КБ в операционных системах различается в зависимости от их типов, производителей и версий. [12] Например, Microsoft Windows поддерживает собственные диски 4K, начиная с Windows 8 и Windows Server 2012 (оба выпущены в 2012 году), [29] а Linux поддерживает собственные диски 4K, начиная с версии ядра Linux 2.6.31 и версии util-linux-ng . 2.17 (выпущены в 2009 и 2010 годах соответственно). [30] [31]
Цветная версия логотипа, указывающая на собственный диск 4K, несколько отличается от логотипа 512e, с четырьмя закругленными углами, синим фоном и текстом «4Kn» в центре логотипа. [32]
Смотрите также
- Выравнивание разделов
Рекомендации
- ^ «Расширенные определения формата, сокращения и соглашения» . ИДЕМА. Архивировано 16 марта 2012 года . Проверено 13 марта 2012 года .
- ^ "Home- INSIC | Консорциум индустрии хранения информации" . INSIC. Архивировано 12 марта 2014 года . Проверено 12 марта 2014 .
- ^ а б «Пришествие продвинутого формата» . ИДЕМА. Архивировано 17 июня 2012 года . Проверено 18 ноября 2013 .
- ^ а б «Переход на секторные жесткие диски 4K в расширенном формате» . Seagate. Архивировано 20 декабря 2014 года . Проверено 15 декабря 2014 .
- ^ «Расширенный формат - переход к секторам 4K» . Seagate Technology. Архивировано из оригинального 19 мая 2011 года . Проверено 27 июня 2011 года .
- ^ Мартин К. Петерсен (30 августа 2008 г.). «Целостность данных Linux» (PDF) . Корпорация Oracle . п. 7. Архивировано (PDF) из оригинала 9 января 2015 года . Проверено 14 декабря 2020 года .
Большинство дисководов используют сектора размером 512 байт. [...] Корпоративные диски (Parallel SCSI / SAS / FC) поддерживают 520/528 байтовых «толстых» секторов.
- ^ Мюллер, Скотт (2013). Обновление и ремонт ПК (21-е издание) . Que Publishing. С. 472–473. ISBN 0789750007.
- ^ Смит, Райан (18 декабря 2009 г.). «Расширенный формат Western Digital: переход в сектор 4K начинается» . www.anandtech.com . Архивировано 18 декабря 2009 года . Проверено 14 декабря 2020 года .
- ^ Суинберн, Ричард (1 апреля 2010 г.). «Факты: жесткие диски расширенного формата 4K» . bit-tech.net . Архивировано 06 марта 2012 года . Проверено 13 марта 2012 года .
- ^ Хасснер, Мартин; Гроховски, Эд (31 мая 2005 г.). Стандарт формата данных жесткого диска с байтовым сектором 4K . Конференция по проектированию оборудования Windows. Архивировано из оригинального 28 марта 2012 года . Проверено 13 марта 2012 года .
- ^ Кертис Э. Стивенс (2011). «Расширенный формат в устаревших инфраструктурах: более прозрачный, чем разрушительный» (PDF) . idema.org. Архивировано (PDF) из оригинала 05.11.2013 . Проверено 5 ноября 2013 .
- ^ а б в «Обновление совместимости дисков расширенного формата (4K) (Windows)» . 28 ноября 2012 года. Архивировано 11 января 2013 года . Проверено 3 января 2013 года .
- ^ «Стрела времени - FreeBSD на дисках размером 4К» . Ivoras.net. Архивировано 16 марта 2014 года . Проверено 12 марта 2014 .
- ^ «2.7. Выделение дискового пространства» . Freebsd.org. Архивировано 20 марта 2014 года . Проверено 12 марта 2014 .
- ^ «Установка диска на FreeBSD» . Wonkity.com. 2013-06-24. Архивировано 12 июля 2014 года . Проверено 12 марта 2014 .
- ^ Джонатан Корбет (09.03.2010). «4К-секторные диски и Linux» . LWN.net . Архивировано 4 октября 2013 года . Проверено 4 октября 2013 .
- ^ Мартин К. Петерсен (24 ноября 2009 г.). «Топология хранилища Linux и дополнительные функции» (PDF) . Корпорация Oracle . Архивировано (PDF) из оригинала 05.10.2013 . Проверено 4 октября 2013 .
- ^ «Как установить диск WD Advanced Format в операционной системе, отличной от Windows» . 19 января 2012 года архив с оригинала на 27 мая 2014 года . Проверено 12 апреля 2013 года .
- ^ «Администрирование Oracle Solaris 11.1: устройства и файловые системы» . Корпорация Oracle . Архивировано 06 марта 2014 года . Проверено 6 марта 2014 .
- ^ Майкл Э. Фицпатрик. «Дисковые накопители с сектором 4K: переход к будущему с передовыми технологиями форматирования» (PDF) . Toshiba. Архивировано (PDF) из оригинала на 2014-10-06 . Проверено 24 октября 2013 .
- ^ Голдвин Родригес (2009-03-11). «Linux и дисковые сектора по 4 КБ» . LWN.net . Архивировано 5 октября 2013 года . Проверено 24 октября 2013 .
- ^ «О Комитете по передовым технологиям форматов (ранее Комитет СПД)» . www.idema.org . Архивировано 30 марта 2016 года . Проверено 14 декабря 2020 года .
- ^ «Обновление сектора данных 4 КБ - Технический комитет IDEMA 4 КБ» (PDF) . www.snia.org . Сентябрь 2008 г. Архивировано 11 августа 2016 г. (PDF) из оригинала . Проверено 14 декабря 2020 года .
- ^ «Технология SmartAlign ™ для жестких дисков расширенного формата» (PDF) . www.seagate.com . 2010. Архивировано 29 ноября 2010 года (PDF) . Проверено 14 декабря 2020 года .
- ^ «Загрузите инструмент Hitachi Align Tool» . www.hitachigst.com . 2010. Архивировано из оригинального 23 июня 2011 года . Проверено 14 декабря 2020 года .
- ^ «Программное обеспечение расширенного формата» . www.wdc.com . 2011. Архивировано из оригинального 29 декабря 2011 года . Проверено 14 декабря 2020 года .
- ^ «Технические данные жесткого диска Enterprise Capacity 3.5» (PDF) . Seagate Technology . 23 апреля 2014 г. с. 2. Архивировано (PDF) из оригинала на 2014-08-12 . Проверено 10 августа 2014 года .
- ^ "Спецификация распределения WD Re Datacenter" (PDF) . Western Digital . 21 января 2016 г. с. 2. Архивировано (PDF) из оригинала на 2015-09-06 . Проверено 14 февраля 2016 года .
- ^ «Политика поддержки Microsoft для жестких дисков с сектором 4K в Windows» . Microsoft . Архивировано 23 августа 2011 года . Проверено 24 октября 2013 года .
- ^ «Ядро Linux 2.6.31, раздел 11. Блок» . kernelnewbies.org . 9 сентября 2009 г. Архивировано 05.11.2015 . Проверено 10 октября 2015 года .
- ^ «Примечания к выпуску util-linux-ng 2.17» . kernel.org . 8 января 2010 года архивации с оригинала на 2016-03-04 . Проверено 10 октября 2015 года .
- ^ «Обзор логотипов в расширенном формате» . ИДЕМА. Архивировано 19 октября 2013 года . Проверено 10 января 2014 .
Внешние ссылки
- IDEMA: Advanced Format Technology архивации 2011-09-29 в Wayback Machine
- Coughlin Associates: в соответствии с будущим хранения
- Western Digital: информационный документ о передовых технологиях форматирования
- Hitachi Global Storage Technologies: Краткий обзор передовых технологий форматирования
- Технический отчет: Western Digital представляет Caviar Green в расширенном формате
- Dell: Поддержка: Поддержка образа системы для жестких дисков расширенного формата на ноутбуках и настольных компьютерах Dell Business Client