İşletim sistemi kurulumu için neden 4K sürücü önerilir?
Resumen: Bu blog, 512 bayt kesim diskinden 4096 bayt sektör diskine geçişin neden gerçekleştiğini anlamanıza yardımcı olur
Síntomas
Genel Bakış
Bu blog, 512 bayt kesim diskinden 4096 bayt kesim diskine geçişin neden gerçekleştiğini anlamanıza yardımcı olur. Blog ayrıca, işletim sistemi kurulumu için neden 4096 bayt (4K) sektör diskinin seçilmesi gerektiğine de yanıtlar veriyor. Blog, önce geçiş ihtiyacını anlamak için sektör düzenini açıklar, ardından geçişin arkasındaki mantığı verir ve son olarak 512 bayt sektör sürücüsünün üzerinde 4K sektör sürücüsünün avantajlarını kapsar.
Sektör düzeni
Sektör, bir sabit disk sürücüsünün minimum depolama birimidir. Bir sabit disk sürücüsündeki bir parçanın alt bölümüdür. Kesim boyutu, bir sabit disk sürücüsündeki G/Ç işlemlerinin atomik birimini temsil ettiğinden, İşletim Sistemi tasarımında önemli bir faktördür. Linux'ta "fdisk -l" komutunu kullanarak disk sektörünün boyutunu kontrol edebilirsiniz.
Şekil 1: Linux'ta disk sektörü boyutu
Şekil 1'de gösterildiği gibi, bu Linux sistemi için hem mantıksal hem de fiziksel sektörler 512 bayt uzunluğundadır.
Sektör düzeni aşağıdaki gibi yapılandırılmıştır:
- Boşluk bölümü: Bir sürücüdeki her sektör boşluk bölümüyle ayrılır
- Senkronizasyon bölümü: Sektörün başlangıcını gösterir.
- Adres İşareti bölümü: Sektör numarası ve yeri gibi sektör tanımlaması ile ilgili bilgileri içerir.
- Veri bölümü: Gerçek kullanıcı verilerini içerir.
- ECC bölümü: Disk okuma/yazma işlemi sırasında zarar görmüş olabilecek verileri onarmak ve kurtarmak için kullanılan hata düzeltme kodlarını içerir.
Her sektör, sabit disk sürücüleri için geleneksel olarak 512 bayt olan sabit miktarda kullanıcı verisi depolar. Ancak, daha yüksek yoğunluklarda daha iyi veri bütünlüğü ve sağlam hata düzeltme yetenekleri nedeniyle, yeni HDD'ler artık her sektörde 4096 bayt (4K) depoluyor.
Büyük sektöre ihtiyaç var
Belirli bir yol uzunluğunda depolanan bit sayısı, alan yoğunluğu olarak adlandırılır. Alan yoğunluğunun artması, yalnızca aynı fiziksel alanda daha büyük miktarda verinin depolanmasına izin verdiği için değil, aynı zamanda bu ortamın çalışabileceği aktarım hızını da iyileştirdiği için disk sürücüsü endüstrisinde bir eğilimdir. Alan yoğunluğundaki artışla birlikte, sektör artık sabit disk yüzeyinde giderek daha az miktarda alan tüketiyor. Bu bir sorun yaratır çünkü sabit disklerdeki sektörlerin fiziksel boyutu küçülmüştür ancak ortam kusurları küçülmemiştir. Bir sabit sürücü sektöründeki veriler daha küçük alanlar tüketirse, hata düzeltme zorlaşır. Bunun nedeni, aynı boyuttaki ortam kusurlarının, bir kesim için küçük alana sahip diskte, bir kesim için büyük alana sahip diske göre daha yüksek oranda veriye zarar vermesidir.
Bu sorunu çözmek için iki yaklaşım vardır. İlk yaklaşım, sürekli veri güvenilirliği sağlamak için ECC baytlarına daha fazla disk alanı ayırmaktır. Ancak ECC baytlarına daha fazla disk alanı yatırırsak, bu daha az disk formatı verimliliğine yol açacaktır. Disk formatı verimliliği (kullanıcı veri bayt sayısı X 100) / diskteki toplam bayt sayısı olarak tanımlanır. Diğer bir dezavantaj, ne kadar çok ECC biti dahil edilirse, disk denetleyicisinin ECC algoritmasını işlemek için daha fazla işlem gücüne ihtiyaç duymasıdır.
İkinci yaklaşım, veri bloğunun boyutunu artırmak ve her veri bloğu için ECC baytlarını biraz artırmaktır. Veri bloğu boyutunun artmasıyla, boşluk, senkronizasyon, adres işareti bölümü vb. gibi kontrol bilgilerini depolamak için her sektör için gereken ek yük miktarı azalacaktır. Her kesim için ECC bayt sayısı artar ancak sektör büyüdüğü için bir disk için gereken genel ECC bayt miktarı azalır. Hata düzeltme kodu için kullanılan toplam alan miktarını azaltmak, biçim verimliliğini artırır ve her sektör için artan ECC baytları, daha verimli ve güçlü hata düzeltme algoritmaları kullanma yeteneği sağlar. Bu nedenle, daha büyük bir sektör boyutuna geçişin iki avantajı vardır: gelişmiş güvenilirlik ve daha büyük disk kapasitesi.
Neden sadece 4K?
Aktarım hızı açısından bakıldığında, ideal blok boyutu kabaca tipik bir veri işleminin karakteristik boyutuna eşit olmalıdır. Bugün ortalama dosya boyutunun 512 bayttan fazla olduğunu kabul etmeliyiz. Günümüzde modern sistemlerdeki uygulamalar, verileri geleneksel 512 baytlık sektör boyutundan çok daha büyük bloklar halinde kullanıyor. Çok küçük blok boyutları, çok fazla işlem yüküne neden olur. Büyük blok boyutları söz konusu olduğunda, her işlem büyük miktarda gereksiz veri aktarır.
İlişkisel veri tabanlı sistemlerde standart bir işlemin boyutu 4K'dır. Sabit disk sürücüsü endüstrisindeki fikir birliği, 4K-Block'un fiziksel blok boyutlarının iyi bir uzlaşma sağlayacağı yönündeydi. Ayrıca işletim sistemleri ve işlemciler tarafından kullanılan disk belleği boyutuna karşılık gelir.
Avantajlar
- Biçim verimliliğinde iyileştirme
Şekil 2: 512e sürücülerde öykünme
Şekil-3: 4K diskte Format Verimliliği iyileştirmesi
| 512 bayt kesim biçimi | 4096 Byte Sector FormaT | |
| Boşluk, senkronizasyon ve adres işareti | 15 bayt | 15 bayt |
| Kullanıcı verileri | 512 bayt | 4096 bayt |
| Hata düzeltici kod | 50 bayt | 100 bayt |
| Toplam | 577 bayt | 4211 bayt |
| Biçim Verimliliği | %88,7 | 97.3% |
Tablo 1: 4K diskte Format Verimliliği iyileştirmesi
Şekil-2'de gördüğümüz gibi, 4K sektörler geleneksel 512 bayt olanlardan 8 kat daha büyüktür. Bu nedenle, aynı veri yükü için 8 kat daha az boşluk, senkronizasyon ve adres işareti bölümlerine ve 4 kat daha az hata düzeltme kodu bölümüne ihtiyaç vardır. Hata düzeltme kodu ve diğer veri dışı bölümler için kullanılan alan miktarını azaltmak, 4K Formatı için format verimliliğini artırır. Biçim verimliliği iyileştirmesi Şekil-3 ve Tablo-1'de gösterilmiştir, 4K sektör diski için 512 bayt sektör diski üzerinden %8,6'lık bir format verimliliği kazancı vardır.
- Güvenilirlik ve Hata Düzeltme
Şekil-4: Ortam kusurunun disk yoğunluğuna etkisi
Şekil-4'te görüldüğü gibi, ortam kusurunun alan yoğunluğu daha yüksek olan diske etkisi, alan yoğunluğu düşük diske sahip diske göre daha fazladır. Alan yoğunluğu arttıkça, aynı düzeyde hata düzeltme kapasitesini korumak için daha fazla ECC baytına ihtiyacımız var. 4K formatı, yeni ECC algoritmalarına uyum sağlamak için ECC alanını 50'den 100 bayta genişletmek için yeterli alan sağlar. Geliştirilmiş ECC kapsamı, 512 baytlık sektör biçimiyle ilişkili 50 baytlık kusur uzunluğunun ötesinde işlenmiş veri hatalarını algılama ve düzeltme yeteneğini geliştirir.
İşletim Sistemi ve Dell PowerEdge Sunucularında 4K sürücü Desteği
4K Veri diskleri Windows Server 2012'de desteklenir ancak önyükleme diski olarak yalnızca UEFI modunda desteklenir. Linux için 4K sabit sürücüler minimum RHEL 6.1 ve SLES 11 SP2 gerektirir. 4K önyükleme sürücüleri Linux'ta yalnızca UEFI modunda desteklenir. 4K sürücüler için çekirdek desteği, 2.6.31 ve üzeri çekirdek sürümlerinde mevcuttur. PERC H330, H730, H730P, H830, FD33xS ve FD33xD kartları, depolama alanını verimli bir şekilde kullanmanızı sağlayan 4K blok boyutlu disk sürücülerini destekler. 4K diskler, yukarıdaki PERC kartlarını destekleyen Dell PowerEdge Sunucularında kullanılabilir.
Sonuç
Disk sürücülerindeki alan yoğunluklarının artması sonucu disk üzerindeki her sektörün fiziksel boyutu küçülmüştür. Disk kusurlarının sayısı aynı oranda ölçeklenmezse, daha fazla sektörün bozulmasını bekleriz ve her sektör için güçlü hata düzeltme yeteneğine ihtiyacımız vardır. Daha büyük fiziksel kesimlere ve her kesim için daha fazla ECC baytına sahip disk sürücüleri, gelişmiş veri koruması ve düzeltme algoritmaları sağlar. 4K formatı, daha iyi format verimliliği elde etmeye yardımcı olur ve güvenilirliği ve hata düzeltme yeteneğini geliştirir. Bu geçiş daha iyi kullanıcı deneyimleriyle sonuçlanacaktır, bu nedenle işletim sistemi kurulumu için 4K sürücü seçilmelidir.