Miksi 4K-asemaa suositellaan käyttöjärjestelmän asennukseen?
Resumen: Tämä blogi auttaa ymmärtämään, miksi siirtyminen tapahtui 512 tavun sektorilevystä 4096 tavun sektorilevyyn
Síntomas
Yleiskuvaus
Tämä blogi auttaa ymmärtämään, miksi siirtyminen tapahtui 512 tavun sektorilevystä 4096 tavun sektorilevyyn. Blogi antaa myös vastauksia siihen, miksi 4096 tavun (4K) sektorilevy tulisi valita käyttöjärjestelmän asennukseen. Blogissa selitetään ensin sektorin asettelu siirron tarpeen ymmärtämiseksi, sitten perustellaan siirtyminen ja lopuksi se kattaa 4K-sektoriaseman edut yli 512 tavun sektoriasemalla.
Sektorin asettelu
Sektori on kiintolevyaseman vähimmäistallennusyksikkö. Se on kiintolevyaseman raidan osa-alue. Sektorin koko on tärkeä tekijä käyttöjärjestelmän suunnittelussa, koska se edustaa kiintolevyaseman I/O-toimintojen atomiyksikköä. Linuxissa voit tarkistaa levysektorin koon komennolla "fdisk -l".
Kuva 1: Levysektorin koko Linuxissa
Kuten kuvasta 1 näkyy, sekä looginen että fyysinen sektori ovat 512 tavua pitkiä tässä Linux-järjestelmässä.
Sektorin asettelu on rakennettu seuraavasti:
- Gap-osa: Jokainen aseman sektori on erotettu rako-osalla
- Synkronointi-osio: Se osoittaa alan alun.
- Osoitemerkki-osio: Se sisältää sektorin tunnistamiseen liittyviä tietoja, kuten sektorin numeron ja sijainnin.
- Data-osio: Se sisältää todelliset käyttäjätiedot.
- ECC-osio: Se sisältää virheenkorjauskoodeja, joita käytetään levyn luku-/kirjoitusprosessin aikana mahdollisesti vioittuneiden tietojen korjaamiseen ja palauttamiseen.
Jokainen sektori tallentaa kiinteän määrän käyttäjätietoja, perinteisesti 512 tavua kiintolevyasemille. Parempien tietojen eheyden ja suurempien tiheyksien sekä tehokkaiden virheenkorjausominaisuuksien ansiosta uudemmat kiintolevyt tallentavat nyt 4096 tavua (4K) kullekin sektorille.
Tarve suurelle sektorille
Tietylle raidepituudelle tallennettujen bittien lukumäärää kutsutaan pintatiheydeksi. Pintatiheyden lisääminen on suuntaus levyasemateollisuudessa paitsi siksi, että se mahdollistaa suurempien tietomäärien tallentamisen samaan fyysiseen tilaan, myös parantaa siirtonopeutta, jolla kyseinen väline voi toimia. Pintatiheyden kasvaessa sektori on nyt kuluttanut yhä vähemmän tilaa kiintolevyn pinnalla. Tämä aiheuttaa ongelman, koska kiintolevyjen sektorien fyysinen koko on pienentynyt, mutta mediaviat eivät. Jos kiintolevysektorin tiedot kuluttavat pienempiä alueita, virheenkorjaus on haastavaa. Tämä johtuu siitä, että samankokoiset mediaviat voivat vahingoittaa suurempaa prosenttiosuutta levyn tiedoista, jolla on pieni alue sektorille kuin levyllä, jolla on suuri alue sektorille.
Tämän ongelman ratkaisemiseksi on kaksi lähestymistapaa. Ensimmäinen lähestymistapa on investoida enemmän levytilaa ECC-tavuihin tietojen jatkuvan luotettavuuden varmistamiseksi. Mutta jos investoimme enemmän levytilaa ECC-tavuihin, tämä johtaa vähemmän levymuodon tehokkuuteen. Levymuodon tehokkuus määritellään seuraavasti: (käyttäjän datatavujen määrä X 100) / levyllä olevien tavujen kokonaismäärä. Toinen haittapuoli on, että mitä enemmän ECC-bittejä sisältyy, levyohjain vaatii enemmän prosessointitehoa ECC-algoritmin käsittelyyn.
Toinen lähestymistapa on lisätä datalohkon kokoa ja lisätä hieman ECC-tavuja kullekin tietolohkolle. Tietolohkon koon kasvaessa kunkin sektorin tarvitsema yleiskustannusten määrä ohjaustietojen, kuten aukon, synkronoinnin, osoitemerkkiosan jne., Tallentamiseen vähenisi. Jokaisella sektorilla ECC-tavut kasvavat, mutta levyn vaatimat ECC-tavut vähenevät suuremman sektorin vuoksi. Virheenkorjauskoodiin käytetyn tilan kokonaismäärän vähentäminen parantaa muodon tehokkuutta ja ECC-tavujen lisääminen kullekin sektorille antaa valmiudet käyttää tehokkaampia virheenkorjausalgoritmeja. Näin ollen siirtymisellä suurempaan sektorikokoon on kaksi etua: parempi luotettavuus ja suurempi levykapasiteetti.
Miksi vain 4K?
Suorituskyvyn näkökulmasta ihanteellisen lohkokoon tulisi olla suunnilleen yhtä suuri kuin tyypillisen datatapahtuman tyypillinen koko. Meidän on tunnustettava, että keskimääräinen tiedostokoko on nykyään yli 512 tavua. Nykyään nykyaikaisten järjestelmien sovellukset käyttävät tietoja suurissa lohkoissa, jotka ovat paljon suurempia kuin perinteinen 512-tavuinen sektorikoko. Liian pienet lohkokoot aiheuttavat liikaa tapahtuman yleiskustannuksia. Vaikka suurten lohkokokojen tapauksessa jokainen tapahtuma siirtää suuren määrän tarpeettomia tietoja.
Relaatiotietojen perusjärjestelmien vakiotapahtuman koko on 4K. Kiintolevyasemateollisuudessa on oltu yksimielisiä siitä, että 4K-lohkon fyysiset lohkokoot tarjoaisivat hyvän kompromissin. Se vastaa myös käyttöjärjestelmien ja prosessorien käyttämää sivutuskokoa.
Hyödyt
- Formaatin tehokkuuden parannus
Kuva 2: Emulointi 512e-asemissa
Kuva 3: Alusta Tehokkuuden parannus 4K-levyllä
| 512-tavuisen sektorin muoto | 4096 tavun sektorimuotot | |
| Aukko-, synkronointi- ja osoitemerkki | 15 tavua | 15 tavua |
| Käyttäjätiedot | 512 tavua | 4096 tavua |
| Virheenkorjauskoodi | 50 tavua | 100 tavua |
| Yhteensä | 577 tavua | 4211 tavua |
| Muotoilun tehokkuus | 88,7 % | 97.3% |
Taulukko 1: Alusta Tehokkuuden parannus 4K-levyllä
Kuten näemme kuvasta 2, 4K-sektorit ovat 8 kertaa suurempia kuin perinteiset 512-tavuiset. Siksi samalle tietosisällölle tarvitaan 8 kertaa vähemmän aukko-, synkronointi- ja osoitemerkkiosioita ja 4 kertaa vähemmän virheenkorjauskoodiosaa. Virheenkorjauskoodiin ja muuhun muuhun kuin tieto-osaan käytetyn tilan vähentäminen parantaa 4K-muodon muodon tehokkuutta. Formaatin tehokkuuden paraneminen näkyy kuvissa 3 ja taulukossa-1, 4K-sektorilevyn formaattitehokkuus on parantunut 8,6 % yli 512 tavun sektorilevyllä.
- Luotettavuus ja virheenkorjaus
Kuva 4: Mediavian vaikutus levyn tiheyteen
Kuten kuvasta 4 näkyy, mediavian vaikutus levyyn, jolla on suurempi pintatiheys, on suurempi kuin levyyn, jolla on pienempi pintatiheys. Aluetiheyden kasvaessa tarvitsemme lisää ECC-tavuja, jotta virheenkorjauskyky pysyy samantasoisena. 4K-muoto tarjoaa tarpeeksi tilaa ECC-kentän laajentamiseen 50 tavusta 100 tavuun uusien ECC-algoritmien mukauttamiseksi. Parannettu ECC-kattavuus parantaa kykyä havaita ja korjata käsiteltyjen tietojen virheet, jotka ylittävät 512-tavuiseen sektorimuotoon liittyvän 50 tavun vikapituuden.
4K-aseman tuki käyttöjärjestelmissä ja Dell PowerEdge -palvelimissa
4K-datalevyjä tuetaan Windows Server 2012:ssa, mutta käynnistyslevynä vain UEFI-tilassa. Linuxissa 4K-kiintolevyt vaativat vähintään RHEL 6.1:n ja SLES 11 SP2:n. Vain Linuxin UEFI-tila tukee 4K-käynnistysasemia. Ytimen tuki 4K-asemille on saatavilla ytimen versiossa 2.6.31 ja uudemmissa. PERC H330-, H730-, H730P-, H830-, FD33xS- ja FD33xD-kortit tukevat 4K-lohkokokoisia levyasemia, mikä mahdollistaa tallennustilan tehokkaan käytön. 4K-levyjä voidaan käyttää Dell PowerEdge -palvelimissa, jotka tukevat edellä mainittuja PERC-kortteja.
Johtopäätös
Levyn kunkin sektorin fyysinen koko on pienentynyt levyasemien pintatiheyden lisääntymisen seurauksena. Jos levyvikojen määrä ei skaalaudu samalla nopeudella, odotamme useamman sektorin vioittuvan ja tarvitsemme vahvan virheenkorjauskyvyn jokaiselle sektorille. Levyasemat, joissa on suuremmat fyysiset sektorit ja enemmän ECC-tavuja kullekin sektorille, tarjoavat parannetun tietosuojan ja korjausalgoritmit. 4K-muoto auttaa saavuttamaan paremman muodon tehokkuuden ja parantaa luotettavuutta ja virheenkorjauskykyä. Tämä siirtyminen johtaa parempiin käyttökokemuksiin, joten 4K-asema tulisi valita käyttöjärjestelmän asennukseen.