Formato Avançado - Advanced Format

Formato Avançado (AF)
Formato avançado logo.png
Logotipo do formato avançado 512e
Padrão de geração um
4096 (4  KB ) bytes por setor
Categorias de geração um
Emulação 512 (512e) Setores físicos de 4 K na mídia da unidade com configuração lógica de 512 bytes
4K nativo (4Kn) Setores físicos de 4 K na mídia da unidade e configuração de 4 K informados ao host
Host pronto para 4K Um sistema host que funciona igualmente bem com unidades de disco rígido herdadas 512 e 512e
Ano padrão concluído
Março de 2010
Criado por
IDEMA Long Data Sector Committee, composto por Dell , Fujitsu (agora Toshiba Storage Device Corporation), Hewlett-Packard , Hitachi Global Storage Technologies , IDEMA, LSI Corporation , Maxtor (agora Seagate ), Microsoft , Phoenix Technologies , Samsung , Seagate Technology , Western Digital

Formato avançado ( AF ) é qualquer formato de setor de disco usado para armazenar dados em discos magnéticos em unidades de disco rígido (HDDs) que excedam 512, 520 ou 528 bytes por setor, como 4096, 4112, 4160 e 4224 bytes ( 4  KB ) setores de um Advanced Format Drive ( AFD ). Setores maiores permitem a integração de algoritmos de correção de erros mais fortes para manter a integridade dos dados em densidades de armazenamento mais altas.

História

O uso de setores de dados longos foi sugerido em 1998 em um artigo técnico publicado pelo National Storage Industry Consortium (NSIC) chamando a atenção para o conflito entre aumentos contínuos na densidade de área e o formato tradicional de 512 bytes por setor usado no disco rígido unidades. Sem avanços revolucionários em tecnologias de sistemas de gravação magnética, densidades de área e, com eles, as capacidades de armazenamento, os discos rígidos foram projetados para estagnar.

A organização comercial da indústria de armazenamento, International Disk Drive Equipment and Materials Association (IDEMA), respondeu organizando o IDEMA Long Data Sector Committee em 2000, onde IDEMA e os principais fornecedores de hardware e software colaboraram na definição e desenvolvimento de padrões que regem os setores de dados longos, incluindo métodos pelos quais a compatibilidade com componentes de computação legados seria suportada. Em agosto de 2005, a Seagate enviou unidades de teste com 1K setores físicos para parceiros da indústria para teste. Em 2010, os padrões da indústria para a primeira geração oficial de setores de dados longos usando uma configuração de 4096 bytes por setor, ou 4K, foram concluídos. Todos os fabricantes de disco rígido se comprometeram a enviar novas plataformas de disco rígido para produtos de desktop e notebook com a formatação do setor de Formato avançado até janeiro de 2011.

O formato avançado foi cunhado para cobrir o que se esperava que se tornasse várias gerações de tecnologias de setor de dados longos e seu logotipo foi criado para distinguir unidades de disco rígido baseadas em setores de dados longos daquelas que usam legado 512-, 520- ou 528- setores de bytes.

Visão geral

Comparação de formatos de setor de 512 e 4096 bytes
Descrição Setor de 512 bytes Setor de 4.096 bytes
Lacuna, sincronização, marca de endereço 15 bytes
Dados do usuário 512 bytes 4096 bytes
Código de correção de erros 50 bytes 100 bytes
Total 577 bytes 4211 bytes
Eficiência 88,7% 97,3%
Tamanho do setor do dispositivo emulado de 512 bytes
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Setor físico 1 Setor físico 2

O formato avançado de geração um, tecnologia de setor de 4K, usa a mídia de superfície de armazenamento com mais eficiência, combinando dados que teriam sido armazenados em oito setores de 512 bytes em um único setor com 4096 bytes (4 KB) de comprimento. Os principais elementos de design da arquitetura de setor tradicional de 512 bytes são mantidos, especificamente, as marcas de identificação e sincronização no início e a área de codificação de correção de erro (ECC) no final do setor. Entre o cabeçalho do setor e as áreas ECC, oito setores de 512 bytes são combinados, eliminando a necessidade de áreas de cabeçalho redundantes entre cada bloco individual de dados de 512 bytes. O Comitê do Setor de Dados Longos selecionou o comprimento do bloco de 4K para o padrão AF de primeira geração por vários motivos, incluindo sua correspondência com o tamanho de paginação usado por processadores e alguns sistemas operacionais, bem como sua correlação com o tamanho das transações padrão em sistemas de banco de dados relacionais .

Os ganhos de eficiência de formato resultantes da estrutura do setor de 4K variam de 7 a 11 por cento no espaço físico do prato. O formato 4K oferece espaço suficiente para expandir o campo ECC de 50 para 100 bytes para acomodar novos algoritmos ECC. A cobertura de ECC aprimorada melhora a capacidade de detectar e corrigir erros de dados processados ​​além do comprimento de defeito de 50 bytes associado ao formato legado de setor de 512 bytes. O padrão de formato avançado emprega a mesma configuração de lacuna , sincronização e marca de endereço que o layout de setor de 512 bytes tradicional, mas combina oito setores de 512 bytes em um campo de dados.

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Eficiência de formato da unidade de disco rígido com tecnologia Advanced Format 4K e ECC distribuído

Tendo um grande número de unidades de disco rígido legadas com base em setor de 512 bytes enviadas até meados de 2010, muitos sistemas, programas e aplicativos que acessam a unidade de disco rígido são projetados em torno da convenção de 512 bytes por setor. O envolvimento precoce com o Comitê do Setor de Dados Longos forneceu a oportunidade para os fornecedores de componentes e software se prepararem para a transição para o Formato Avançado.

Por exemplo, Windows Vista , Windows 7 , Windows Server 2008 e Windows Server 2008 R2 (com certos hotfixes instalados) oferecem suporte a unidades de formato 512e (mas não 4Kn ), assim como as versões contemporâneas de FreeBSD e Linux . O Mac OS X Tiger e posteriores podem usar unidades de formato avançado e o OS X Mountain Lion 10.8.2 também oferece suporte para criptografá-las. O Windows 8 e o Windows Server 2012 também oferecem suporte ao 4Kn Advanced Format. O Oracle Solaris 10 e 11 oferece suporte a unidades de disco rígido 4Kn e 512e para sistemas de arquivos ZFS não raiz, enquanto a versão 11.1 fornece suporte de instalação e inicialização para dispositivos 512e.

Categorias

Entre as iniciativas de Formato Avançado realizadas pelo Comitê do Setor de Dados Longos, também foram abordados métodos para manter a compatibilidade com versões anteriores de soluções de computação legada. Para isso, várias categorias de dispositivos de formato avançado foram criadas.

Emulação 512 (512e)

Muitos componentes de hardware e software do computador host presumem que o disco rígido está configurado em torno dos limites de setor de 512 bytes. Isso inclui uma ampla gama de itens, incluindo chipsets , sistemas operacionais , mecanismos de banco de dados , particionamento de disco rígido e ferramentas de imagem , backup e utilitários de sistema de arquivos , bem como uma pequena fração de outros aplicativos de software . Para manter a compatibilidade com componentes de computação legados, muitos fornecedores de unidades de disco rígido oferecem suporte a tecnologias de formato avançado na mídia de gravação, juntamente com firmware de conversão de 512 bytes. Os discos rígidos configurados com setores físicos de 4096 bytes com firmware de 512 bytes são chamados de unidades de emulação de formato avançado 512e ou 512.

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Áreas potenciais usando código baseado em 512 bytes

A tradução do formato físico de 4096 bytes para um incremento virtual de 512 bytes é transparente para a entidade que acessa a unidade de disco rígido. Os comandos de leitura e gravação são emitidos para unidades de formato avançado no mesmo formato das unidades legadas. No entanto, durante o processo de leitura, o disco rígido de formato avançado carrega todo o setor de 4096 bytes contendo os dados de 512 bytes solicitados na memória localizada na unidade. O firmware de emulação extrai e formata novamente os dados específicos em um bloco de 512 bytes antes de enviar os dados ao host. Todo o processo normalmente ocorre com pouca ou nenhuma degradação no desempenho.

O processo de tradução é mais complicado ao gravar dados que não sejam múltiplos de 4 K ou não estejam alinhados a um limite de 4 K. Nesses casos, o disco rígido deve ler todo o setor de 4.096 bytes que contém os dados de destino na memória interna, integrar os novos dados aos dados existentes anteriormente e, em seguida, reescrever todo o setor de 4.096 bytes na mídia de disco. Essa operação, conhecida como leitura-modificação-gravação (RMW), pode exigir revolução adicional dos discos magnéticos, resultando em um impacto perceptível no desempenho para o usuário do sistema. A análise de desempenho conduzida pela IDEMA e pelos fornecedores de disco rígido indica que aproximadamente cinco a dez por cento de todas as operações de gravação em um ambiente de usuário de PC empresarial típico podem estar desalinhadas e incorrer em uma penalidade de desempenho do RMW.

Ao usar unidades de formato avançado com sistemas operacionais legados, é importante realinhar a unidade de disco usando o software fornecido pelo fabricante do disco rígido. O realinhamento do disco é necessário para evitar uma condição de degradação do desempenho conhecida como cluster straddling, em que uma partição alterada faz com que os clusters do sistema de arquivos ocupem setores parciais do disco físico. Como o alinhamento de cluster a setor é determinado ao criar partições de disco rígido, o software de realinhamento é usado após particionar o disco. Isso pode ajudar a reduzir o número de gravações desalinhadas geradas pelo ecossistema de computação. Outras atividades para preparar os aplicativos para a transição para as tecnologias de formato avançado foram lideradas pelo Comitê de tecnologia de formato avançado (antigo Comitê do setor de dados longos ) e pelos fabricantes de unidades de disco rígido.

4K nativo (4Kn)

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Logotipo nativo de formato avançado 4K

Para unidades de disco rígido funcionando no modo nativo de 4K , não há camada de emulação no local e a mídia de disco expõe diretamente seu tamanho de setor físico de 4096, 4112, 4160 ou 4224 bytes para o firmware do sistema e sistema operacional. Dessa forma, a organização de setores lógicos externamente visíveis das unidades nativas de 4K é mapeada diretamente para sua organização de setores físicos internos. Desde abril de 2014, unidades de disco rígido nativas 4K de classe empresarial estão disponíveis no mercado.

A prontidão do suporte para setores lógicos de 4 KB nos sistemas operacionais difere entre seus tipos, fornecedores e versões. Por exemplo, o Microsoft Windows oferece suporte a unidades nativas de 4K desde o Windows 8 e Windows Server 2012 (ambos lançados em 2012), e o Linux oferece suporte a unidades nativas de 4K desde o kernel Linux versão 2.6.31 e util-linux-ng versão 2.17 (lançado em 2009 e 2010, respectivamente).

A versão colorida do logotipo indicando uma unidade 4K nativa é um pouco diferente do logotipo 512e, com quatro cantos arredondados, um fundo azul e o texto "4Kn" no centro do logotipo.

Veja também

Referências

links externos