4K扇区过渡:为什么硬盘驱动器迁移到4096字节扇区而不是512字节扇区?


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我注意到一些Western Digital硬盘驱动器现在正在使用4K扇区,即扇区更大:4096字节,而长期以来的标准是512字节。所以:

  • 4K行业有什么大不了的?是营销炒作还是真正的优势?
  • 为什么有人要建造一个新的PC,而不是关心4K领域?
  • 为什么现在要进行这种过渡?为什么没有早点发生呢?
  • 购买4K扇区硬盘时需要注意什么?例如不兼容?
  • 关于4K领域,我们还应该了解什么?

Answers:


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没有,这是我读过的关于该主题的最好的文章:

http://www.anandtech.com/show/2888

简而言之,回答您的问题:

  • 4K行业有什么大不了的?

主要优点是可以更有效地利用原始存储空间。必要的ECC计算开始使用512字节扇区提供递减的收益,但是在较大的扇区大小上可以更有效地完成。

  • 是营销炒作还是真正的优势?

真正的优势在于,与没有过渡的情况相比,大于2TB的驱动器将更便宜,更可靠。同样的想法也适用于较小的驱动器,但是回报并不那么可观。从扇区大小映射到卷中的公共分配大小有一些理论上的好处(NTFS的4K与污垢差不多),内存页面的大小通常也为4K(使页面文件/交换愉快)。

  • 为什么有人要建造一个新的PC,而不是关心4K领域?

如今-您唯一需要关心的事情可能是一无所获。还有一些问题正在解决,如果您不了解可能会导致您的悲伤。Windows XP支持是其中之一,而有关其几何结构的驱动器则是另一种。

  • 为什么现在要进行这种过渡?为什么没有早点发生呢?

它已经过渡了很多年,但消费者驱动器才刚刚开始出现在市场上。

  • 购买4K扇区硬盘时需要注意什么?例如不兼容?

您可能不会在Windows 7或Vista上遇到问题,但是任何较旧的Microsoft操作系统都可能使您感到悲伤。内置了兼容性,但是由于扇区对齐问题,可能会导致性能下降。

  • 关于4K领域,我们还应该了解什么?

阅读该文章,重读数学,然后再次阅读。确实这是一件好事,它将使存储行业能够更快地继续前进。


另外,我相信它等于贴纸容量更大的存储空间。arstechnica.com/microsoft/news/2010/03/…–
Nathaniel,

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每当我们有512字节扇区开始真正的小媒体,如小于300K软盘。那是有道理的,现在真的没有道理了。关于4k扇区的问题是,许多驱动器已经在使用它,但是它们的固件伪造了512个扇区。对于闪存介质和SSD尤其如此。我相信4k是事实上的内部SSD标准。

因此,制造商只是想办法削减中间人,让操作系统以一种已知的方式来处理4k扇区(一旦获得全面支持,最终会更好)

如果您要构建新的PC,那就很重要了。某些操作系统可能根本不支持4k扇区(阅读:较旧),而大多数操作系统和文件系统仍针对512字节扇区进行了优化。我想到的一件事是OpenBSD。与512字节的扇区相比,它目前在4k扇区上的性能不佳。问题之一是分区对齐。默认情况下,第一个分区不在4k边界上对齐。

由于SSD的大量涌现,现在可能正在进行过渡。像我说的那样,SSD始终在内部使用4k扇区,因此让操作系统处理这些原始数据要好于让固件来猜测操作系统的需求,这要好得多。

我敢肯定,某些​​旧主板可能会遇到此类硬盘问题,但是您最近(过去5年)购买的任何东西都应该兼容。


如果我编写自己的操作系统该怎么办?一开始我还是需要关心4k还是可以正常使用?
科尔·约翰逊

@ColeJohnson取决于。如果要编写自己的ATA驱动程序,则必须确保不会将扇区大小假定为512字节。如果您使用的是BIOS(ala int 13h),则取决于您的BIOS。我想有些人可能会尝试模拟512字节的扇区以实现兼容性,但是我真的不知道
Earlz 2012年

我认为是硬盘硬件而不是BIOS来模拟它-Cole
Johnson

@ColeJohnson这是硬盘驱动器硬件。但是,某些BIOS可能无法从4K扇区磁盘启动,或者仅加载512字节。我并不是说任何主板都是这种情况,但这是有可能的,因为几年前一个普遍的假设是扇区为512字节
Earlz


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有趣的是,链接文章重点介绍了硬盘驱动器,这时带有闪存介质的较大扇区大小的性能优势会更加显着。与硬盘驱动器不同,在硬盘驱动器中可能固有地独立地写入扇区,并且一年内每秒写入31个扇区不会比一年内每秒写入31个不同扇区造成更多的磨损,典型的闪存芯片将被分成大块。块,每个块包含许多528字节的页面,并受以下限制:

  1. 可以写空白页或擦除一个块中的所有页。除非擦除块中的所有页面,否则无法写入非空白页面。

  2. 如果擦除一个块超过数千次,其性能和可靠性将下降到不再可用的程度。

由于这些限制,几乎所有闪存驱动器的设计方式都是:写入扇区不会物理替换先前保存该扇区数据的页面内容,而是将新数据的副本存储在其他位置,然后进行某种更新表示应该在新位置找到数据,并且以前的副本应视为“垃圾”的数据结构。如果驱动器上的可用空间不足,则驱动器将识别出主要包含“垃圾”的块,将那些不属于垃圾的块重新放置,然后擦除这些块。此外,由于存在每个块可以使用的次数的生命周期限制,因此文件有一段时间没有被触摸,而文件却没有被使用过。

如果驱动器的用户经常更改单个扇区,那么与使每个写入强制循环八个周期相比,每个扇区只需要写入和回收单个528字节页面这一事实对于较小的扇区大小可能是一个优势。 528字节的页面。另一方面,与单个逻辑4096字节扇区更新相关联的“簿记”成本可能只是与八个独立512字节扇区更新相关联的“簿记”成本的一部分[事实上,它们可能比与之相关的成本低甚至一个单一的 512字节扇区的更新,因为驱动器将只需要管理1/8尽可能多的总扇区。]

根据访问方式的不同,在某些情况下,具有4K扇区的闪存驱动器的性能会比具有512字节扇区的闪存驱动器的性能差,但在另一些情况下,4K驱动器的性能最终可能会明显更好。

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