Pokročilý formát - Advanced Format

Pokročilý formát (AF)
Rozšířený formát logo.png
Logo Advanced Format 512e
Standard první generace
4096 (4  kB ) bajtů na sektor
Kategorie generace jedna
Emulace 512 (512e) Fyzické sektory 4K na médiu disku s logickou konfigurací 512 bajtů
Nativní 4K (4Kn) Hostiteli bylo nahlášeno 4K fyzické sektory na médiu disku a konfigurace 4K
Hostitel připravený na 4K Hostitelský systém, který funguje stejně dobře se staršími 512 i 512e pevnými disky
Roční standard dokončen
Březen 2010
Vytvořil
Výbor IDEMA Long Data Sector, složený ze společností Dell , Fujitsu (nyní Toshiba Storage Device Corporation), Hewlett-Packard , Hitachi Global Storage Technologies , IDEMA, LSI Corporation , Maxtor (nyní Seagate ), Microsoft , Phoenix Technologies , Samsung , Seagate Technology , Western Digitální

Advanced Format ( AF ) je jakýkoli formát diskového sektoru používaný k ukládání dat na magnetické disky na pevné disky (HDD), který přesahuje 512, 520 nebo 528 bajtů na sektor, například 4096, 4112, 4160 a 4224 bajtů ( 4  kB ) sektorů jednotky Advanced Format Drive ( AFD ). Větší sektory umožňují integraci silnějších algoritmů pro opravu chyb, aby byla zachována integrita dat při vyšších hustotách úložiště.

Dějiny

Použití sektorů dlouhých dat bylo navrženo v roce 1998 v technickém dokumentu vydaném National Storage Industry Consortium (NSIC), který upozorňuje na konflikt mezi pokračujícím nárůstem plošné hustoty a tradičním formátem 512 bajtů na sektor používaným na pevném disku pohony. Bez revolučních průlomů v technologiích magnetického záznamového systému, plošných hustotách a s nimi úložných kapacit se předpokládalo, že pevné disky budou stagnovat.

Organizace obchodu s průmyslem úložišť, International Disk Drive Equipment and Materials Association (IDEMA), odpověděla uspořádáním výboru IDEMA Long Data Sector Committee v roce 2000, kde IDEMA a přední dodavatelé hardwaru a softwaru spolupracovali na definování a vývoji standardů upravujících odvětví dlouhých dat, včetně metod, kterými by byla podporována kompatibilita se staršími výpočetními komponentami. V srpnu 2005 společnost Seagate dodala testovací jízdy s 1K fyzickými sektory průmyslovým partnerům k testování. V roce 2010 byly dokončeny oborové standardy pro první oficiální generaci dlouhých datových sektorů s konfigurací 4096 bajtů na sektor neboli 4K. Všichni výrobci pevných disků se zavázali dodávat do ledna 2011 nové platformy pevných disků pro stolní počítače a notebooky se sektorovým formátováním Advanced Format.

Advanced Format byl vytvořen tak, aby pokryl to, co se očekávalo, že se stane několika generacemi technologií dlouhého datového sektoru, a jeho logo bylo vytvořeno tak, aby odlišovalo pevné disky s dlouhým datovým sektorem od těch, které používají starší 512-, 520- nebo 528- bajtové sektory.

Přehled

Porovnání sektorových formátů 512 a 4096 bajtů
Popis Sektor 512 bajtů Sektor 4096 bajtů
Mezera, synchronizace, značka adresy 15 bajtů
Uživatelská data 512 bajtů 4096 bajtů
Kód pro opravu chyb 50 bajtů 100 bajtů
Celkový 577 bytů 4211 bajtů
Účinnost 88,7% 97,3%
Velikost sektoru emulovaného zařízení 512 bajtů
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Fyzický sektor 1 Fyzický sektor 2

Generation-one Advanced Format, 4K sektorová technologie, využívá úložná povrchová média efektivněji kombinací dat, která by byla uložena v osmi 512bajtových sektorech, do jednoho jediného sektoru, který je dlouhý 4096 bytů (4 KB). Jsou zachovány klíčové konstrukční prvky tradiční 512bajtové sektorové architektury, konkrétně identifikační a synchronizační značky na začátku a oblast kódování korekce chyb (ECC) na konci sektoru. Mezi oblastmi záhlaví sektoru a oblastí ECC je kombinováno osm sektorů 512 bajtů, což eliminuje potřebu nadbytečných oblastí záhlaví mezi každým jednotlivým blokem 512 bajtů dat. Výbor pro dlouhý sektor dat vybral délku bloku 4K pro standard AF první generace z několika důvodů, včetně jeho korespondence s velikostí stránkování používanou procesory a některými operačními systémy a také jeho korelací s velikostí standardních transakcí v relačních databázových systémech .

Zvýšení efektivity formátování vyplývající ze sektorové struktury 4K se pohybuje od 7 do 11 procent ve fyzickém prostoru talíře. Formát 4K poskytuje dostatek prostoru pro rozšíření pole ECC z 50 na 100 bajtů, aby vyhovovalo novým algoritmům ECC. Vylepšené pokrytí ECC zlepšuje schopnost detekovat a opravovat chyby zpracovaných dat nad 50bajtovou délkou defektu spojenou se starším formátem sektoru 512 bytů. Standard Advanced Format využívá stejnou konfiguraci mezery , synchronizace a adresních značek jako tradiční rozložení sektorů 512 bajtů, ale kombinuje osm sektorů 512 bajtů do jednoho datového pole.

Účinnost formátování pevného disku s technologií Advanced Format 4K a distribuovaným ECC

Až do poloviny roku 2010 bylo dodáno velké množství starších pevných disků založených na 512 bajtech sektorů, bylo mnoho systémů, programů a aplikací přistupujících k jednotce pevného disku navrženo podle konvence 512 bajtů na sektor. Včasná spolupráce s výborem Long Data Sector Committee poskytla dodavatelům komponent a softwaru příležitost připravit se na přechod na Advanced Format.

Například Windows Vista , Windows 7 , Windows Server 2008 a Windows Server 2008 R2 (s nainstalovanými určitými opravami hotfix) podporují jednotky formátu 512e (ale ne 4Kn ), stejně jako současné verze FreeBSD a Linux . Mac OS X Tiger a novější mohou používat jednotky Advanced Format a OS X Mountain Lion 10.8.2 navíc podporuje jejich šifrování. Windows 8 a Windows Server 2012 také podporují 4Kn Advanced Format. Oracle Solaris 10 a 11 podporují pevné disky 4Kn a 512e pro systémy souborů ZFS bez oprávnění root, zatímco verze 11.1 poskytuje podporu instalace a spouštění zařízení 512e.

Kategorie

Mezi iniciativami Advanced Format, které provádí výbor pro sektor dlouhých dat, byly také řešeny metody pro udržení zpětné kompatibility se staršími výpočetními řešeními. Za tímto účelem bylo vytvořeno několik kategorií zařízení Advanced Format.

Emulace 512 (512e)

Mnoho hardwarových a softwarových komponent hostitelského počítače předpokládá, že je pevný disk konfigurován kolem sektorových hranic 512 bajtů. To zahrnuje širokou škálu položek, včetně čipových sad , operačních systémů , databázových strojů , nástrojů pro dělení a zobrazování pevných disků, nástrojů pro zálohování a souborový systém a malého zlomku dalších softwarových aplikací . Aby byla zachována kompatibilita se staršími výpočetními komponentami, mnoho dodavatelů pevných disků podporuje na záznamových médiích technologie Advanced Format spolu s firmwarem pro převod 512 bajtů. Pevné disky konfigurované s fyzickými sektory 4096 bajtů s firmwarem 512 bajtů se označují jako jednotky emulace Advanced Format 512e nebo 512.

Potenciální oblasti využívající kód založený na 512 bajtech

Překlad fyzického formátu 4096 bajtů na virtuální přírůstek 512 bajtů je pro entitu přistupující k jednotce pevného disku transparentní. Příkazy pro čtení a zápis jsou vydávány jednotkám Advanced Format ve stejném formátu jako starší disky. Během procesu čtení však pevný disk Advanced Format načte celý 4096 bajtový sektor obsahující požadovaná 512 bajtová data do paměti umístěné na disku. Před odesláním dat hostiteli emulační firmware extrahuje a přeformátuje konkrétní data na 512 bajtový blok. Celý proces obvykle probíhá s malým nebo žádným snížením výkonu.

Proces překladu je složitější při zápisu dat, která nejsou násobkem 4K nebo nejsou zarovnána na hranici 4K. V těchto případech musí pevný disk přečíst celý 4096bajtový sektor obsahující cílená data do vnitřní paměti, integrovat nová data do dříve existujících dat a poté přepsat celý 4096bajtový sektor na diskové médium. Tato operace, známá jako čtení-úprava-zápis (RMW), může vyžadovat další otáčení magnetických disků, což má za následek znatelný dopad na výkon uživatele systému. Analýza výkonu provedená společností IDEMA a dodavateli pevných disků naznačuje, že přibližně pět až deset procent všech operací zápisu v typickém uživatelském prostředí podnikového počítače může být špatně zarovnané a může dojít k postihu výkonu RMW.

Při použití jednotek Advanced Format se staršími operačními systémy je důležité znovu zarovnat diskovou jednotku pomocí softwaru dodaného výrobcem pevného disku. Opětovné zarovnání disku je nutné, aby se zabránilo stavu snižujícímu výkon, známému jako obkročení klastru, kde posunutý oddíl způsobí, že klastry souborového systému zabírají částečné fyzické sektory disku. Protože při vytváření oddílů na pevném disku je určeno zarovnání mezi klastry a sektory, software pro zarovnání se použije po rozdělení disku. To může pomoci snížit počet nevyrovnaných zápisů generovaných počítačovým ekosystémem. Další činnosti, které měly připravit aplikace na přechod na technologie Advanced Format, byly v čele Výboru pro pokročilé formátové technologie (dříve Výbor pro dlouhý datový sektor ) a výrobců pevných disků.

Nativní 4K (4Kn)

Nativní logo Advanced Format 4K

U pevných disků pracujících v nativním režimu 4K neexistuje žádná emulační vrstva a disková média přímo vystavují velikost fyzického sektoru 4096, 4112, 4160 nebo 4224 bajtů firmwaru a operačnímu systému. Externě viditelná organizace logických sektorů nativních jednotek 4K je tak přímo mapována na jejich interní organizaci fyzických sektorů. Od dubna 2014 jsou na trhu k dispozici nativní pevné disky 4K s podnikovou kvalitou.

Připravenost podpory pro 4 KB logických sektorů v rámci operačních systémů se liší mezi jejich typy, dodavateli a verzemi. Například Microsoft Windows podporuje nativní disky 4K od Windows 8 a Windows Server 2012 (oba vydané v roce 2012) a Linux podporuje nativní disky 4K od verze jádra Linuxu 2.6.31 a util-linux-ng verze 2.17 (vydané v roce 2009 a 2010).

Barevná verze loga označující nativní jednotku 4K se poněkud liší od loga 512e, má čtyři zaoblené rohy, modré pozadí a text „4Kn“ uprostřed loga.

Viz také

Reference

externí odkazy