Geavanceerd formaat - Advanced Format

Geavanceerd formaat (AF)
Geavanceerde indeling logo.png
Advanced Format 512e- logo
Generatie één standaard
4096 (4  KB ) bytes per sector
Generatie-één categorieën
512-emulatie (512e) 4K fysieke sectoren op de schijfmedia met 512 byte logische configuratie
4K-native (4Kn) 4K fysieke sectoren op de schijfmedia en 4K-configuratie gerapporteerd aan de host
4K-ready host Een hostsysteem dat even goed werkt met oudere 512- als 512e-harde schijven
Jaar standaard afgerond
maart 2010
Gemaakt door
IDEMA Long Data Sector Committee, bestaande uit Dell , Fujitsu (nu Toshiba Storage Device Corporation), Hewlett-Packard , Hitachi Global Storage Technologies , IDEMA, LSI Corporation , Maxtor (nu Seagate ), Microsoft , Phoenix Technologies , Samsung , Seagate Technology , Western Digitaal

Advanced Format ( AF ) is elke schijfsectorindeling die wordt gebruikt om gegevens op magnetische schijven op harde schijven (HDD's) op te slaan die groter zijn dan 512, 520 of 528 bytes per sector, zoals de 4096, 4112, 4160 en 4224-byte ( 4  KB ) sectoren van een Advanced Format Drive ( AFD ). Grotere sectoren maken de integratie van sterkere foutcorrectie- algoritmen mogelijk om de gegevensintegriteit bij hogere opslagdichtheden te behouden.

Geschiedenis

Het gebruik van lange datasectoren werd in 1998 gesuggereerd in een technisch document uitgegeven door het National Storage Industry Consortium (NSIC), waarin de aandacht werd gevestigd op het conflict tussen de voortdurende toename van de oppervlaktedichtheid en het traditionele 512-byte-per-sectorformaat dat wordt gebruikt op harde schijven rijdt. Zonder revolutionaire doorbraken in magnetische opnamesysteemtechnologieën, oppervlaktedichtheden en daarmee de opslagcapaciteiten, werd verwacht dat harde schijven zouden stagneren.

De handelsorganisatie van de opslagindustrie, International Disk Drive Equipment and Materials Association (IDEMA), reageerde door in 2000 het IDEMA Long Data Sector Committee te organiseren, waar IDEMA en toonaangevende hardware- en softwareleveranciers samenwerkten aan de definitie en ontwikkeling van normen voor lange datasectoren, inclusief methoden waarmee compatibiliteit met legacy computercomponenten zou worden ondersteund. In augustus 2005 heeft Seagate testritten met 1K fysieke sectoren naar industriële partners gestuurd om te testen. In 2010 werden industriestandaarden voor de eerste officiële generatie van lange datasectoren met een configuratie van 4096 bytes per sector, of 4K, voltooid. Alle fabrikanten van harde schijven hebben zich ertoe verbonden om tegen januari 2011 nieuwe harde-schijfplatforms voor desktop- en notebookproducten te leveren met de sectorindeling Advanced Format.

Advanced Format werd bedacht om te dekken wat naar verwachting meerdere generaties lange-datasectortechnologieën zouden worden, en het logo is gemaakt om op lange datasector gebaseerde harde schijven te onderscheiden van die met legacy 512-, 520- of 528- byte sectoren.

Overzicht

Vergelijking van sectorformaten van 512 en 4096 bytes
Beschrijving 512-byte sector 4096-byte-sector
Gap, synchronisatie, adresmarkering 15 bytes
Gebruikersgegevens 512 bytes 4096 bytes
Foutcorrigerende code 50 bytes 100 bytes
Totaal 577 bytes 4211 bytes
efficiëntie 88,7% 97,3%
512-byte geëmuleerde apparaatsectorgrootte
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Fysieke sector 1 Fysieke sector 2

Generation-one Advanced Format, 4K-sectortechnologie, maakt efficiënter gebruik van de opslagmedia door gegevens die in acht sectoren van 512 bytes zouden zijn opgeslagen, te combineren tot één enkele sector van 4096 bytes (4 KB) lang. De belangrijkste ontwerpelementen van de traditionele 512-byte sectorarchitectuur blijven behouden, met name de identificatie- en synchronisatiemarkeringen aan het begin en het foutcorrectiecoderingsgebied (ECC) aan het einde van de sector. Tussen de sectorheader en ECC-gebieden zijn acht sectoren van 512 bytes gecombineerd, waardoor er geen overbodige headergebieden nodig zijn tussen elk afzonderlijk stuk 512-byte gegevens. De Long Data Sector Committee heeft de 4K-bloklengte voor de eerste generatie AF-standaard om verschillende redenen gekozen, waaronder de overeenkomst met de paging-grootte die wordt gebruikt door processors en sommige besturingssystemen, evenals de correlatie met de grootte van standaardtransacties in relationele databasesystemen .

De efficiëntieverbeteringen van het formaat als gevolg van de 4K-sectorstructuur variëren van 7 tot 11 procent in fysieke platterruimte. Het 4K-formaat biedt voldoende ruimte om het ECC-veld uit te breiden van 50 naar 100 bytes om plaats te bieden aan nieuwe ECC-algoritmen. De verbeterde ECC-dekking verbetert de mogelijkheid om fouten in verwerkte gegevens te detecteren en te corrigeren die verder gaan dan de defectlengte van 50 bytes die is gekoppeld aan het legacy-formaat van 512 bytes. De Advanced Format-standaard maakt gebruik van dezelfde kloof , sync en adresmerk configuratie als de traditionele 512 byte sector lay-out, maar combineert acht 512-byte sectoren in een data veld.

Image
Efficiënte indeling van harde schijf met Advanced Format 4K-technologie en gedistribueerde ECC

Omdat er tot midden 2010 een groot aantal legacy 512-byte-sector-gebaseerde harde schijven zijn verzonden, zijn veel systemen, programma's en toepassingen die toegang hebben tot de harde schijf, ontworpen rond de 512-byte-per-sector-conventie. Vroegtijdige betrokkenheid bij de Long Data Sector Committee bood de mogelijkheid voor leveranciers van componenten en software om zich voor te bereiden op de overgang naar Advanced Format.

Bijvoorbeeld, Windows Vista , Windows 7 , Windows Server 2008 en Windows Server 2008 R2 (met bepaalde hotfixes geïnstalleerd) steun 512e formaat drives (maar niet 4Kn ), net als de hedendaagse versies van FreeBSD en Linux . Mac OS X Tiger en hoger kunnen Advanced Format-schijven gebruiken en OS X Mountain Lion 10.8.2 ondersteunt bovendien het versleutelen ervan. Windows 8 en Windows Server 2012 ondersteunen ook 4Kn Advanced Format. Oracle Solaris 10 en 11 ondersteunen 4Kn- en 512e-harde schijven voor niet-root ZFS-bestandssystemen, terwijl versie 11.1 installatie- en opstartondersteuning biedt voor 512e-apparaten.

Categorieën

Bij de Advanced Format-initiatieven van het Long Data Sector Committee kwamen ook methoden aan de orde om achterwaartse compatibiliteit met legacy-computeroplossingen te behouden. Voor dit doel zijn verschillende categorieën Advanced Format-apparaten gemaakt.

512-emulatie (512e)

Veel hardware- en softwarecomponenten van de hostcomputer gaan ervan uit dat de harde schijf is geconfigureerd rond sectorgrenzen van 512 bytes. Dit omvat een breed scala aan items, waaronder chipsets , besturingssystemen , database-engines , partitionerings- en imaging- tools voor harde schijven , hulpprogramma's voor back-ups en bestandssystemen, evenals een klein deel van andere softwaretoepassingen . Om de compatibiliteit met oudere computercomponenten te behouden, ondersteunen veel leveranciers van harde schijven Advanced Format-technologieën op de opnamemedia in combinatie met 512-byte conversiefirmware. Harde schijven die zijn geconfigureerd met fysieke sectoren van 4096 bytes met firmware van 512 bytes, worden Advanced Format 512e of 512-emulatieschijven genoemd.

Image
Potentiële gebieden die op 512-byte gebaseerde code gebruiken

De vertaling van het fysieke formaat van 4096 bytes naar een virtuele toename van 512 bytes is transparant voor de entiteit die toegang heeft tot de harde schijf. Lees- en schrijfopdrachten worden gegeven aan Advanced Format-schijven in hetzelfde formaat als legacy-schijven. Tijdens het leesproces laadt de harde schijf van Advanced Format echter de volledige sector van 4096 bytes met de gevraagde gegevens van 512 bytes in het geheugen op de schijf. De emulatiefirmware extraheert en formatteert de specifieke gegevens in een 512-byte-blok voordat de gegevens naar de host worden verzonden. Het hele proces vindt doorgaans plaats met weinig of geen verslechtering van de prestaties.

Het vertaalproces is ingewikkelder bij het schrijven van gegevens die geen veelvoud van 4K zijn of niet zijn uitgelijnd op een 4K-grens. In deze gevallen moet de harde schijf de hele sector van 4096 bytes met de beoogde gegevens in het interne geheugen lezen, de nieuwe gegevens in de eerder bestaande gegevens integreren en vervolgens de hele sector van 4096 bytes op de schijfmedia herschrijven. Deze bewerking, bekend als read-modify-write (RMW), kan een extra omwenteling van de magnetische schijven vereisen, wat resulteert in een waarneembare prestatie-impact voor de systeemgebruiker. Prestatie-analyse uitgevoerd door IDEMA en de leveranciers van harde schijven geeft aan dat ongeveer vijf tot tien procent van alle schrijfbewerkingen in een typische zakelijke pc-gebruikersomgeving mogelijk niet goed zijn uitgelijnd en dat er een RMW-prestatieverlies kan optreden.

Wanneer u Advanced Format-schijven gebruikt met oudere besturingssystemen, is het belangrijk om de schijf opnieuw uit te lijnen met behulp van software die is geleverd door de fabrikant van de harde schijf. Schijfherschikking is nodig om een ​​prestatieverslechterende toestand te voorkomen die bekend staat als clusterspreiding, waarbij een verschoven partitie ervoor zorgt dat bestandssysteemclusters gedeeltelijke fysieke schijfsectoren overspannen. Aangezien cluster-naar-sector uitlijning wordt bepaald bij het maken van partities op de harde schijf, wordt de herschikkingssoftware gebruikt na het partitioneren van de schijf. Dit kan helpen het aantal niet-uitgelijnde schrijfbewerkingen dat door het computerecosysteem wordt gegenereerd, te verminderen. Verdere activiteiten om applicaties klaar te maken voor de overgang naar Advanced Format-technologieën werden aangevoerd door het Advanced Format Technology Committee (voorheen Long Data Sector Committee ) en door de fabrikanten van harde schijven.

4K-native (4Kn)

Image
Geavanceerde indeling 4K native logo

Voor harde schijven die in de 4K native- modus werken, is er geen emulatielaag aanwezig, en de schijfmedia stelt de fysieke sectorgrootte van 4096, 4112, 4160 of 4224 bytes direct bloot aan de systeemfirmware en het besturingssysteem. Op die manier wordt de extern zichtbare organisatie van de logische sectoren van de 4K-native schijven direct toegewezen aan hun interne fysieke sectororganisatie. Sinds april 2014 zijn er enterprise-class 4K native harde schijven op de markt verkrijgbaar.

De gereedheid van de ondersteuning voor logische sectoren van 4 KB binnen besturingssystemen verschilt per type, leverancier en versie. Microsoft Windows ondersteunt bijvoorbeeld native 4K-schijven sinds Windows 8 en Windows Server 2012 (beide uitgebracht in 2012), en Linux ondersteunt native 4K-schijven sinds de Linux-kernelversie 2.6.31 en util -linux-ng versie 2.17 (uitgebracht in 2009 en 2010, respectievelijk).

De kleurenversie van het logo dat een native 4K-schijf aangeeft, wijkt enigszins af van het 512e-logo, met vier afgeronde hoeken, een blauwe achtergrond en de tekst "4Kn" in het midden van het logo.

Zie ook

Referenties

Externe links