Format avansat - Advanced Format

Format avansat (AF)
Format avansat logo.png
Logo Advanced Format 512e
Generatie-un standard
4096 (4  KB ) octeți pe sector
Categorii de generație-unu
512 emulare (512e) Sectoare fizice 4K pe mediul de stocare cu configurație logică de 512 octeți
4K nativ (4Kn) Sectoarele fizice 4K pe mediul de stocare și configurația 4K raportate gazdei
Gazdă pregătită 4K Un sistem gazdă care funcționează la fel de bine cu unitățile de hard disk 512 și 512e
Standard de an finalizat
Martie 2010
Creat de
Comitetul sectorului de date lungi IDEMA, compus din Dell , Fujitsu (acum Toshiba Storage Device Corporation), Hewlett-Packard , Hitachi Global Storage Technologies , IDEMA, LSI Corporation , Maxtor (acum Seagate ), Microsoft , Phoenix Technologies , Samsung , Seagate Technology , Western Digital

Advanced Format ( AF ) este orice format de sector de disc utilizat pentru a stoca date pe discuri magnetice pe unități de disc (HDD) care depășește 512, 520 sau 528 octeți pe sector, cum ar fi 4096, 4112, 4160 și 4224-byte ( 4  KB ) sectoare ale unei unități de format avansat ( AFD ). Sectoarele mai mari permit integrarea unor algoritmi mai puternici de corectare a erorilor pentru a menține integritatea datelor la densități de stocare mai mari.

Istorie

Utilizarea sectoarelor de date lungi a fost sugerată în 1998 într-o lucrare tehnică emisă de Consorțiul Național al Industriei de Depozitare (NSIC), atrăgând atenția asupra conflictului dintre creșterea continuă a densității ariei și formatul tradițional de 512 octeți pe sector utilizat pe hard disk unități. Fără progrese revoluționare în tehnologiile sistemului de înregistrare magnetică, densitățile ariei și, odată cu acestea, capacitățile de stocare, unitățile de hard disk au fost proiectate să stagneze.

Organizația comercială din industria de stocare, Asociația Internațională a Echipamentelor și Materialelor pentru Unități de Disc (IDEMA), a răspuns prin organizarea Comitetului sectorului de date lungi IDEMA în 2000, unde IDEMA și furnizorii principali de hardware și software au colaborat la definirea și dezvoltarea standardelor care guvernează sectoarele de date lungi, inclusiv metode prin care ar fi acceptată compatibilitatea cu componentele de calcul moștenite. În august 2005, Seagate a livrat test drive-uri cu sectoare fizice de 1K către parteneri din industrie pentru testare. În 2010, standardele industriei pentru prima generație oficială de sectoare de date lungi folosind o configurație de 4096 octeți pe sector, sau 4K, au fost finalizate. Toți producătorii de hard disk s-au angajat să livreze noi platforme de hard disk pentru produse desktop și notebook-uri cu formatarea sectorului Advanced Format până în ianuarie 2011.

Advanced Format a fost inventat pentru a acoperi ceea ce era de așteptat să devină mai multe generații de tehnologii de lungă durată a datelor, iar sigla sa a fost creată pentru a distinge unitățile de hard disk bazate pe sectorul de date lungi de cele care folosesc vechile 512-, 520- sau 528- sectoare de octeți.

Prezentare generală

Comparație între formatele sectorului de 512 și 4096 de octeți
Descriere Sectorul de 512 octeți Sectorul de 4096 de octeți
Gap, sincronizare, semn de adresă 15 octeți
Datele utilizatorului 512 octeți 4096 octeți
Cod de corectare a erorilor 50 octeți 100 octeți
Total 577 octeți 4211 octeți
Eficienţă 88,7% 97,3%
Dimensiunea sectorului dispozitivului emulat de 512 octeți
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Sectorul fizic 1 Sectorul fizic 2

Generarea unu Advanced Format, tehnologia sectorului 4K, utilizează mediul de suprafață de stocare mai eficient prin combinarea datelor care ar fi fost stocate în opt sectoare de 512 octeți într-un singur sector care are o lungime de 4096 octeți (4 KB). Elementele cheie de proiectare ale arhitecturii tradiționale a sectorului de 512 octeți sunt menținute, în mod specific, marcajele de identificare și sincronizare la început și zona de codificare a corectării erorilor (ECC) la sfârșitul sectorului. Între antetul sectorului și zonele ECC, opt sectoare de 512 octeți sunt combinate, eliminând necesitatea unor zone de antet redundante între fiecare bucată individuală de date de 512 octeți. Comitetul sectorului de date lungi a selectat lungimea blocului 4K pentru standardul AF de prima generație din mai multe motive, inclusiv corespondența sa cu dimensiunea de paginare utilizată de procesoare și unele sisteme de operare , precum și corelația sa cu dimensiunea tranzacțiilor standard în sistemele de baze de date relaționale .

Câștigurile de eficiență a formatului rezultate din structura sectorului 4K variază de la 7 la 11% în spațiul fizic al platourilor. Formatul 4K oferă suficient spațiu pentru a extinde câmpul ECC de la 50 la 100 de octeți pentru a găzdui noi algoritmi ECC. Acoperirea ECC îmbunătățită îmbunătățește capacitatea de a detecta și corecta erorile de date procesate dincolo de lungimea defectului de 50 de octeți asociată cu formatul vechi al sectorului de 512 octeți. Standardul Advanced Format folosește aceeași configurație de spațiu , sincronizare și marcare a adresei ca aspectul tradițional al sectorului de 512 octeți, dar combină opt sectoare de 512 octeți într-un singur câmp de date.

Image
Eficiența formatului unității de hard disk cu tehnologia Advanced Format 4K și ECC distribuit

Având un număr mare de unități de hard disk vechi bazate pe sectorul de 512 octeți livrate până la mijlocul anului 2010, multe sisteme, programe și aplicații care accesează unitatea de disc sunt concepute în jurul convenției de 512 octeți pe sector. Angajarea timpurie cu Comitetul sectorului de date lungi a oferit posibilitatea furnizorilor de componente și software să se pregătească pentru tranziția la formatul avansat.

De exemplu, Windows Vista , Windows 7 , Windows Server 2008 și Windows Server 2008 R2 (cu anumite remedieri rapide instalate) acceptă unități de format 512e (dar nu 4Kn ), la fel ca și versiunile contemporane de FreeBSD și Linux . Mac OS X Tiger și versiunile ulterioare pot utiliza unități de format avansat, iar OS X Mountain Lion 10.8.2 acceptă în plus criptarea acestora. Windows 8 și Windows Server 2012 acceptă, de asemenea, 4Kn Advanced Format. Oracle Solaris 10 și 11 acceptă unități de disc HD 4Kn și 512e pentru sisteme de fișiere ZFS non-root, în timp ce versiunea 11.1 oferă suport pentru instalare și boot pentru dispozitive 512e.

Categorii

Printre inițiativele de format avansat întreprinse de Comitetul sectorului de date lungi, au fost abordate și metodele de menținere a compatibilității înapoi cu soluțiile de calcul vechi. În acest scop, au fost create mai multe categorii de dispozitive cu format avansat.

512 emulare (512e)

Multe componente hardware și software ale computerului gazdă presupun că hard diskul este configurat în jurul limitelor sectorului de 512 octeți. Aceasta include o gamă largă de articole, inclusiv chipset-uri , sisteme de operare , motoare de baze de date , instrumente de partiționare și imagistică a hard disk- ului, utilitare de sistem de backup și fișiere , precum și o mică parte din alte aplicații software . Pentru a menține compatibilitatea cu componentele de calcul vechi, mulți furnizori de unități de hard disk acceptă tehnologii Advanced Format pe suportul de înregistrare, împreună cu firmware-ul de conversie de 512 octeți. Unitățile de disc configurate cu sectoare fizice de 4096 de octeți cu firmware de 512 de octeți sunt denumite unități de emulare Advanced Format 512e sau 512.

Image
Zonele potențiale care utilizează cod bazat pe 512 octeți

Traducerea formatului fizic de 4096 de octeți într-un increment virtual de 512 de octeți este transparentă pentru entitatea care accesează unitatea de disc. Comenzile de citire și scriere sunt emise unităților de format avansat în același format cu unitățile vechi. Cu toate acestea, în timpul procesului de citire, hard disk-ul Advanced Format încarcă întregul sector de 4096 de octeți care conține datele solicitate de 512 de octeți în memoria localizată pe unitate. Firmware-ul de emulare extrage și reformatează datele specifice într-o bucată de 512 octeți înainte de a trimite datele către gazdă. Întregul proces are loc de obicei cu o degradare redusă sau deloc a performanței.

Procesul de traducere este mai complicat atunci când scrieți date care nu sunt multiple de 4K sau care nu sunt aliniate la o graniță 4K. În aceste cazuri, hard diskul trebuie să citească întregul sector de 4096 de octeți care conține datele vizate în memoria internă, să integreze noile date în datele existente anterior și apoi să rescrie întregul sector de 4096 de octeți pe suportul de disc. Această operațiune, cunoscută sub numele de citire-modificare-scriere (RMW), poate necesita o revoluție suplimentară a discurilor magnetice, rezultând un impact de performanță perceptibil pentru utilizatorul sistemului. Analiza performanței efectuată de IDEMA și de furnizorii de hard disk indică faptul că aproximativ cinci până la zece la sută din toate operațiunile de scriere într-un mediu tipic de utilizator de computer de afaceri pot fi nealiniate și poate fi aplicată o penalizare a performanței RMW.

Când utilizați unități de format avansat cu sisteme de operare vechi, este important să realiniați unitatea de disc utilizând software-ul furnizat de producătorul hard disk-ului. Realinierea discului este necesară pentru a evita o condiție de degradare a performanței cunoscută sub denumirea de cluster în care o partiție deplasată face ca clusterele de sisteme de fișiere să se întindă pe sectoare de disc fizice parțiale. Deoarece alinierea cluster-sector este determinată la crearea partițiilor de pe hard disk, software-ul de realiniere este utilizat după partiționarea discului. Acest lucru poate ajuta la reducerea numărului de scrieri nealiniate generate de ecosistemul de calcul. Activități suplimentare pentru pregătirea aplicațiilor pentru tranziția la tehnologiile Advanced Format au fost conduse de Advanced Format Technology Committee (fost Comitetul sectorului de date lungi ) și de producătorii de unități de hard disk.

4K nativ (4Kn)

Image
Logo avansat format 4K avansat

Pentru unitățile de discuri care funcționează în modul nativ 4K , nu există un strat de emulare în loc, iar suportul disc expune direct dimensiunea sectorului fizic de 4096, 4112, 4160 sau 4224 de octeți firmware-ului sistemului și sistemului de operare. În acest fel, organizarea sectoarelor logice vizibile extern ale unităților native 4K este mapată direct la organizarea sectoarelor lor fizice interne. Din aprilie 2014, unitățile de hard disk native 4K de clasă enterprise au fost disponibile pe piață.

Disponibilitatea suportului pentru sectoarele logice de 4 KB din cadrul sistemelor de operare diferă între tipurile, furnizorii și versiunile lor. De exemplu, Microsoft Windows acceptă unități native 4K de la Windows 8 și Windows Server 2012 (ambele lansate în 2012), iar Linux acceptă unități native 4K de la versiunea kernel Linux 2.6.31 și util-linux-ng versiunea 2.17 (lansată în 2009 și 2010, respectiv).

Versiunea color a logo-ului care indică o unitate nativă 4K este oarecum diferită de logo-ul 512e, cu patru colțuri rotunjite, un fundal albastru și textul „4Kn” în centrul logo-ului.

Vezi si

Referințe

linkuri externe