Transição de setores em 4K: por que os discos rígidos estão migrando para setores de 4096 bytes, versus setores de 512 bytes?
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Percebi que agora alguns discos rígidos da Western Digital ostentam setores de 4K , ou seja, os setores são maiores: 4096 bytes versus o antigo padrão de 512 bytes. Então:
Qual é o problema dos setores 4K? É hype de marketing ou uma vantagem real?
Por que alguém que está construindo um novo PC se preocupa ou não com os setores de 4K?
Por que essa transição está ocorrendo agora? Por que isso não aconteceu mais cedo?
Há coisas a se observar ao comprar um disco rígido do setor 4K? por exemplo, incompatibilidade?
Mais alguma coisa que devemos saber sobre os setores 4K?
Em poucas palavras, para responder às suas perguntas:
Qual é o problema dos setores 4K?
A principal vantagem é o uso mais eficiente do espaço de armazenamento bruto. Os cálculos de ECC necessários estavam começando a fornecer retornos decrescentes usando setores de 512 bytes, mas podem ser feitos com muito mais eficiência em tamanhos de setor maiores.
É hype de marketing ou uma vantagem real?
A vantagem real é que unidades maiores que 2 TB serão mais acessíveis e confiáveis mais cedo do que sem a transição. A mesma idéia vale para unidades menores também, mas os retornos não são tão dramáticos. Existem algumas vantagens teóricas em ter o tamanho do setor mapeado para o tamanho de alocação comum em um volume (4K para NTFS é tão comum quanto sujeira) e as páginas de memória geralmente também têm tamanho 4K (torna o arquivo de página / troca feliz).
Por que alguém que está construindo um novo PC se preocupa ou não com os setores de 4K?
Hoje - a única coisa com a qual você deve se preocupar provavelmente não está conseguindo uma. Ainda estão sendo elaboradas algumas distorções que, se você não estiver ciente, podem causar luto. O suporte ao Windows XP é um, e as unidades sobre sua geometria são outra.
Por que essa transição está ocorrendo agora? Por que isso não aconteceu mais cedo?
Ele já está em transição há muitos anos, mas os consumidores estão apenas começando a aparecer no mercado.
Há coisas a se observar ao comprar um disco rígido do setor 4K? por exemplo, incompatibilidade?
Você provavelmente não terá problemas com o Windows 7 ou Vista, mas qualquer um dos sistemas operacionais mais antigos da Microsoft pode causar luto. Há compatibilidade embutida, mas devido a problemas de alinhamento do setor, isso pode causar degradação do desempenho.
Mais alguma coisa que devemos saber sobre os setores 4K?
Leia o artigo, aprimore sua matemática e leia-a novamente. Realmente, é uma coisa boa e permitirá que o setor de armazenamento continue adiante mais rapidamente.
Os setores de 512 bytes começaram sempre que tínhamos mídias realmente pequenas, como menos de 300k de disquetes. Fazia sentido então, realmente não faz sentido agora. O problema dos setores de 4k é que muitas unidades já o estão usando, mas eles têm o firmware falsificado em 512 setores. Isto é especialmente verdade para mídias flash e SSDs. Eu acredito que 4k é o padrão SSD interno de fato.
Assim, os fabricantes decidiram cortar o intermediário e deixar o sistema operacional lidar com os setores de 4k da maneira que eles sabem (o que acaba sendo melhor assim que obtemos suporte completo para isso)
Se você está construindo um novo PC, isso importa. Alguns SOs podem não suportar setores de 4k (leia-se: mais antigos) e a maioria dos SOs e sistemas de arquivos ainda são otimizados para setores de 512 bytes. Uma coisa que vem à mente é o OpenBSD. Atualmente, ele não funciona tão bem com setores de 4k em comparação com setores de 512 bytes. Entre os problemas está o alinhamento da partição. Por padrão, a primeira partição não está alinhada em um limite de 4k.
A transição provavelmente está ocorrendo agora devido ao grande aumento de SSDs. De qualquer maneira, os SSDs, como eu disse, usam setores de 4k internamente, por isso é muito melhor deixar o sistema operacional lidar com esses dados brutos do que deixar o firmware para tentar adivinhar o que o sistema operacional quer.
Tenho certeza de que algumas placas-mãe antigas podem ter problemas com esses discos rígidos, mas tudo o que você comprou recentemente (nos últimos 5 anos) deve ser definitivamente compatível.
E se eu escrever meu próprio sistema operacional? Ainda preciso me preocupar com 4k no começo ou isso funcionará bem?
Cole Johnson
@ColeJohnson depende. Se você estiver escrevendo seu próprio driver ATA, sim, precisará garantir que o tamanho do seu setor não seja de 512 bytes. Se você estiver usando o BIOS (ala int 13h), isso depende do seu BIOS. Imagino que alguns podem tentar imitar setores de 512 bytes para a compatibilidade, mas eu não sei realmente
Earlz
Eu pensei que era o hardware de disco rígido que emulado não bios
Cole Johnson
@ColeJohnson é um hardware de disco rígido. Alguns BIOSs podem ter problemas ao inicializar a partir de discos do setor 4K ou carregar apenas 512 bytes. Eu não estou dizendo que é o caso com qualquer placa-mãe, mas é uma possibilidade, uma vez que foi um ano suposição comum atrás que setores são 512 bytes
É interessante que o artigo vinculado tenha como foco os discos rígidos, quando as vantagens de desempenho de tamanhos maiores de setor com mídia flash podem ser ainda mais significativas. Ao contrário de um disco rígido, em que setores podem ser inerentemente escritos de forma independente, e gravar em um setor 31 vezes por segundo durante um ano não representaria mais desgaste do que escrever 31 setores diferentes por segundo durante um ano, um chip flash típico será dividido em grandes blocos, cada um contendo muitas páginas de 528 bytes, sujeito às seguintes restrições:
É possível escrever uma página em branco ou apagar todas as páginas em um bloco. Não é possível gravar em uma página que não esteja em branco, exceto apagando todas as páginas do bloco.
Se um bloco for apagado mais de alguns milhares de vezes, seu desempenho e confiabilidade diminuirão a ponto de não ser mais utilizável.
Devido a essas limitações, quase todas as unidades flash são projetadas para que a gravação de um setor não substitua fisicamente o conteúdo da página que continha anteriormente os dados desse setor, mas armazene uma cópia dos novos dados em outro local e atualize algum tipo da estrutura de dados para indicar que os dados devem ser encontrados em um novo local e que a cópia anterior deve ser considerada "lixo". Se a quantidade de espaço disponível na unidade ficar baixa, ela identificará os blocos que contêm principalmente "lixo", realocará qualquer coisa nos blocos que não são lixo e, em seguida, apagará os blocos. Além disso, como existe um limite de vida útil do número de vezes que cada bloco pode ser usado, arquivos que não foram tocados por um tempo, mas estão assentados em blocos que não são '
Nos casos em que o usuário de uma unidade altera frequentemente setores individuais, o fato de cada setor gravar apenas exigir a gravação e a reciclagem de uma única página de 528 bytes pode ser uma vantagem para o tamanho menor do setor, em comparação com cada gravação forçar o ciclo de oito Páginas de 528 bytes. Por outro lado, os custos de "contabilidade" associados a uma única atualização lógica do setor de 4096 bytes provavelmente seriam uma fração daqueles associados a oito atualizações independentes do setor de 512 bytes [de fato, eles poderiam ser menores que os custos associados com até uma única atualização do setor de 512 bytes, já que a unidade precisaria gerenciar apenas 1/8 do total de setores.]
Dependendo dos padrões de acesso, haveria alguns casos em que uma unidade flash com setores 4K apresentaria menos desempenho do que uma com setores de 512 bytes, mas haveria outros em que o desempenho da unidade 4K poderia acabar sendo notavelmente melhor.
Os setores de 512 bytes começaram sempre que tínhamos mídias realmente pequenas, como menos de 300k de disquetes. Fazia sentido então, realmente não faz sentido agora. O problema dos setores de 4k é que muitas unidades já o estão usando, mas eles têm o firmware falsificado em 512 setores. Isto é especialmente verdade para mídias flash e SSDs. Eu acredito que 4k é o padrão SSD interno de fato.
Assim, os fabricantes decidiram cortar o intermediário e deixar o sistema operacional lidar com os setores de 4k da maneira que eles sabem (o que acaba sendo melhor assim que obtemos suporte completo para isso)
Se você está construindo um novo PC, isso importa. Alguns SOs podem não suportar setores de 4k (leia-se: mais antigos) e a maioria dos SOs e sistemas de arquivos ainda são otimizados para setores de 512 bytes. Uma coisa que vem à mente é o OpenBSD. Atualmente, ele não funciona tão bem com setores de 4k em comparação com setores de 512 bytes. Entre os problemas está o alinhamento da partição. Por padrão, a primeira partição não está alinhada em um limite de 4k.
A transição provavelmente está ocorrendo agora devido ao grande aumento de SSDs. De qualquer maneira, os SSDs, como eu disse, usam setores de 4k internamente, por isso é muito melhor deixar o sistema operacional lidar com esses dados brutos do que deixar o firmware para tentar adivinhar o que o sistema operacional quer.
Tenho certeza de que algumas placas-mãe antigas podem ter problemas com esses discos rígidos, mas tudo o que você comprou recentemente (nos últimos 5 anos) deve ser definitivamente compatível.
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Aqui está um resumo sobre o que e por que http://lwn.net/Articles/322777/
O Windows XP não suporta. As ferramentas de espaço de usuário do Linux ainda não estão lá.
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É interessante que o artigo vinculado tenha como foco os discos rígidos, quando as vantagens de desempenho de tamanhos maiores de setor com mídia flash podem ser ainda mais significativas. Ao contrário de um disco rígido, em que setores podem ser inerentemente escritos de forma independente, e gravar em um setor 31 vezes por segundo durante um ano não representaria mais desgaste do que escrever 31 setores diferentes por segundo durante um ano, um chip flash típico será dividido em grandes blocos, cada um contendo muitas páginas de 528 bytes, sujeito às seguintes restrições:
É possível escrever uma página em branco ou apagar todas as páginas em um bloco. Não é possível gravar em uma página que não esteja em branco, exceto apagando todas as páginas do bloco.
Se um bloco for apagado mais de alguns milhares de vezes, seu desempenho e confiabilidade diminuirão a ponto de não ser mais utilizável.
Devido a essas limitações, quase todas as unidades flash são projetadas para que a gravação de um setor não substitua fisicamente o conteúdo da página que continha anteriormente os dados desse setor, mas armazene uma cópia dos novos dados em outro local e atualize algum tipo da estrutura de dados para indicar que os dados devem ser encontrados em um novo local e que a cópia anterior deve ser considerada "lixo". Se a quantidade de espaço disponível na unidade ficar baixa, ela identificará os blocos que contêm principalmente "lixo", realocará qualquer coisa nos blocos que não são lixo e, em seguida, apagará os blocos. Além disso, como existe um limite de vida útil do número de vezes que cada bloco pode ser usado, arquivos que não foram tocados por um tempo, mas estão assentados em blocos que não são '
Nos casos em que o usuário de uma unidade altera frequentemente setores individuais, o fato de cada setor gravar apenas exigir a gravação e a reciclagem de uma única página de 528 bytes pode ser uma vantagem para o tamanho menor do setor, em comparação com cada gravação forçar o ciclo de oito Páginas de 528 bytes. Por outro lado, os custos de "contabilidade" associados a uma única atualização lógica do setor de 4096 bytes provavelmente seriam uma fração daqueles associados a oito atualizações independentes do setor de 512 bytes [de fato, eles poderiam ser menores que os custos associados com até uma única atualização do setor de 512 bytes, já que a unidade precisaria gerenciar apenas 1/8 do total de setores.]
Dependendo dos padrões de acesso, haveria alguns casos em que uma unidade flash com setores 4K apresentaria menos desempenho do que uma com setores de 512 bytes, mas haveria outros em que o desempenho da unidade 4K poderia acabar sendo notavelmente melhor.
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