El formato avanzado ( AF ) es cualquier formato de sector de disco utilizado para almacenar datos en discos magnéticos en unidades de disco duro (HDD) que superen los 512, 520 o 528 bytes por sector, como 4096, 4112, 4160 y 4224 bytes ( 4 KB ) sectores de una unidad de formato avanzado ( AFD ). Los sectores más grandes permiten la integración de algoritmos de corrección de errores más sólidos para mantener la integridad de los datos en densidades de almacenamiento más altas.
Estándar de generación uno | |
---|---|
4096 (4 KB ) bytes por sector | |
Categorías de generación uno | |
512 emulación (512e) | Sectores físicos de 4K en el medio de la unidad con configuración lógica de 512 bytes |
4K nativo (4Kn) | Sectores físicos de 4K en el medio de la unidad y configuración de 4K informada al host |
Host compatible con 4K [1] | Un sistema host que funciona igualmente bien con unidades de disco duro heredadas 512 y 512e |
Año estándar completado | |
Marzo de 2010 | |
Creado por | |
Comité del sector de datos largos de IDEMA, compuesto por Dell , Fujitsu (ahora Toshiba Storage Device Corporation), Hewlett-Packard , Hitachi Global Storage Technologies , IDEMA, LSI Corporation , Maxtor (ahora Seagate ), Microsoft , Phoenix Technologies , Samsung , Seagate Technology , Western Digital |
Historia
El uso de sectores de datos largos se sugirió en 1998 en un documento técnico publicado por el Consorcio Nacional de la Industria de Almacenamiento (NSIC) [2] llamando la atención sobre el conflicto entre los continuos aumentos en la densidad de área y el formato tradicional de 512 bytes por sector utilizado. en unidades de disco duro. [3] Sin avances revolucionarios en las tecnologías de los sistemas de grabación magnética, las densidades de área y con ellas las capacidades de almacenamiento, se proyectaba que las unidades de disco duro se estancarían.
La organización comercial de la industria del almacenamiento, International Disk Drive Equipment and Materials Association (IDEMA), respondió organizando el Comité del sector de datos largos de IDEMA en 2000, donde IDEMA y los principales proveedores de hardware y software colaboraron en la definición y desarrollo de estándares que rigen los sectores de datos largos. incluidos los métodos mediante los cuales se admitiría la compatibilidad con componentes informáticos heredados. [3] En agosto de 2005, Seagate envió pruebas de manejo con 1K sectores físicos a socios de la industria para realizar pruebas. [4] : Figura 3 En 2010, se completaron los estándares de la industria para la primera generación oficial de sectores de datos largos con una configuración de 4096 bytes por sector, o 4K. Todos los fabricantes de discos duros se comprometieron a enviar nuevas plataformas de discos duros para productos de escritorio y portátiles con el formato del sector de formato avanzado para enero de 2011. [4] [5]
El formato avanzado se acuñó para cubrir lo que se esperaba que se convirtieran en varias generaciones de tecnologías del sector de datos largos, y su logotipo se creó para distinguir las unidades de disco duro basadas en el sector de datos largos de las que utilizan las versiones 512, 520 o 528 heredadas. sectores de bytes. [6] [ verificación fallida ]
Descripción general
Descripción | Sector de 512 bytes | Sector de 4096 bytes |
---|---|---|
Espacio, sincronización, marca de dirección | 15 bytes | |
Datos del usuario | 512 bytes | 4096 bytes |
Código de corrección de errores | 50 bytes | 100 bytes |
Total | 577 octetos | 4211 bytes |
Eficiencia | 88,7% | 97,3% |
0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
Sector físico 1 | Sector físico 2 |
El formato avanzado de primera generación, tecnología de sector 4K, utiliza los medios de la superficie de almacenamiento de manera más eficiente al combinar datos que se habrían almacenado en ocho sectores de 512 bytes en un solo sector de 4096 bytes (4 KB) de longitud. Los elementos de diseño clave de la arquitectura de sector tradicional de 512 bytes se mantienen, específicamente, las marcas de identificación y sincronización al principio y el área de codificación de corrección de errores (ECC) al final del sector. Entre el encabezado de sector y las áreas ECC, se combinan ocho sectores de 512 bytes, lo que elimina la necesidad de áreas de encabezado redundantes entre cada fragmento individual de datos de 512 bytes. El Long Data Sector Committee seleccionó la longitud de bloque de 4K para el estándar AF de primera generación por varias razones, incluida su correspondencia con el tamaño de paginación utilizado por los procesadores y algunos sistemas operativos, así como su correlación con el tamaño de las transacciones estándar en los sistemas de bases de datos relacionales . [8]
Las ganancias de eficiencia de formato que resultan de la estructura del sector 4K varían del 7 al 11 por ciento en el espacio físico del disco. [9] El formato 4K proporciona suficiente espacio para expandir el campo ECC de 50 a 100 bytes para acomodar nuevos algoritmos ECC. La cobertura ECC mejorada mejora la capacidad de detectar y corregir errores de datos procesados más allá de la longitud de defecto de 50 bytes asociada con el formato heredado del sector de 512 bytes. [10] El estándar de formato avanzado emplea la misma configuración de brecha , sincronización y marca de dirección que el diseño de sector tradicional de 512 bytes, pero combina ocho sectores de 512 bytes en un campo de datos. [11]
Con una gran cantidad de unidades de disco duro heredadas basadas en sectores de 512 bytes enviadas hasta mediados de 2010, muchos sistemas, programas y aplicaciones que acceden a la unidad de disco duro están diseñados según la convención de 512 bytes por sector. La participación temprana con el Comité del sector de datos largos brindó la oportunidad a los proveedores de componentes y software de prepararse para la transición al formato avanzado.
Por ejemplo, Windows Vista , Windows 7 , Windows Server 2008 y Windows Server 2008 R2 (con ciertas revisiones instaladas) admiten unidades de formato 512e (pero no 4Kn ), [12] al igual que las versiones contemporáneas de FreeBSD [13] [14] [ 15] y Linux . [16] [17] Mac OS X Tiger y posteriores pueden usar unidades de formato avanzado [18] y OS X Mountain Lion 10.8.2 también admite cifrarlas. Windows 8 y Windows Server 2012 también admiten el formato avanzado de 4Kn. [12] Oracle Solaris 10 y 11 son compatibles con unidades de disco duro 4Kn y 512e para sistemas de archivos ZFS no root, mientras que la versión 11.1 proporciona compatibilidad con la instalación y el arranque para dispositivos 512e. [19]
Categorias
Entre las iniciativas de formato avanzado emprendidas por el Comité del sector de datos largos, también se abordaron los métodos para mantener la compatibilidad con versiones anteriores de las soluciones informáticas heredadas. Para ello, se crearon varias categorías de dispositivos de formato avanzado.
512 emulación (512e)
Muchos componentes de hardware y software de la computadora host asumen que el disco duro está configurado alrededor de los límites del sector de 512 bytes. Esto incluye una amplia gama de elementos que incluyen conjuntos de chips , sistemas operativos , motores de bases de datos , herramientas de creación de imágenes y particiones de discos duros , utilidades de respaldo y sistemas de archivos, así como una pequeña fracción de otras aplicaciones de software . Para mantener la compatibilidad con los componentes informáticos heredados, muchos proveedores de unidades de disco duro admiten las tecnologías de formato avanzado en los medios de grabación junto con el firmware de conversión de 512 bytes. Los discos duros configurados con sectores físicos de 4096 bytes con firmware de 512 bytes se denominan unidades de emulación de formato avanzado 512e o 512.
La traducción del formato físico de 4096 bytes a un incremento virtual de 512 bytes es transparente para la entidad que accede a la unidad de disco duro. Los comandos de lectura y escritura se envían a las unidades de formato avanzado en el mismo formato que las unidades heredadas. Sin embargo, durante el proceso de lectura, el disco duro de formato avanzado carga todo el sector de 4096 bytes que contiene los datos solicitados de 512 bytes en la memoria ubicada en el disco. El firmware de emulación extrae y vuelve a formatear los datos específicos en un fragmento de 512 bytes antes de enviar los datos al host. Por lo general, todo el proceso se produce con poca o ninguna degradación del rendimiento.
El proceso de traducción es más complicado cuando se escriben datos que no son múltiplos de 4K o que no están alineados con un límite de 4K. En estos casos, el disco duro debe leer todo el sector de 4096 bytes que contiene los datos de destino en la memoria interna, integrar los nuevos datos en los datos previamente existentes y luego reescribir todo el sector de 4096 bytes en el soporte del disco. Esta operación, conocida como lectura-modificación-escritura (RMW), puede requerir una revolución adicional de los discos magnéticos, lo que resulta en un impacto perceptible en el rendimiento del usuario del sistema. El análisis de rendimiento realizado por IDEMA y los proveedores de discos duros indica que aproximadamente del cinco al diez por ciento de todas las operaciones de escritura en un entorno de usuario de PC empresarial típico pueden estar desalineadas y se puede incurrir en una penalización de rendimiento de RMW. [20] [21]
Al utilizar unidades de formato avanzado con sistemas operativos heredados, es importante realinear la unidad de disco con el software proporcionado por el fabricante del disco duro. La realineación del disco es necesaria para evitar una condición de degradación del rendimiento conocida como agrupación a ambos lados del clúster, donde una partición desplazada hace que los clústeres del sistema de archivos abarquen sectores parciales del disco físico. Dado que la alineación de clúster a sector se determina al crear particiones de disco duro, el software de realineación se utiliza después de particionar el disco. Esto puede ayudar a reducir la cantidad de escrituras no alineadas generadas por el ecosistema informático. El Comité de tecnología de formato avanzado (anteriormente Comité del sector de datos largos ) [22] [23] y los fabricantes de unidades de disco duro encabezaron otras actividades para preparar las aplicaciones para la transición a tecnologías de formato avanzado . [24] [25] [26]
4K nativo (4Kn)
Para las unidades de disco duro que funcionan en el modo nativo 4K , no hay una capa de emulación en su lugar, y el medio de disco expone directamente su tamaño de sector físico de 4096, 4112, 4160 o 4224 bytes al firmware del sistema y al sistema operativo. De esa manera, la organización de los sectores lógicos visibles externamente de las unidades nativas 4K se asigna directamente a la organización de los sectores físicos internos. Desde abril de 2014, las unidades de disco duro nativas 4K de clase empresarial están disponibles en el mercado. [27] [28]
La disponibilidad del soporte para sectores lógicos de 4 KB dentro de los sistemas operativos difiere entre sus tipos, proveedores y versiones. [12] Por ejemplo, Microsoft Windows es compatible con 4K unidades nativas desde Windows 8 y Windows Server 2012 (ambos publicados en 2012), [29] y Linux soporta 4K unidades nativas ya que el núcleo de Linux versión 2.6.31 y util-linux-ng versión 2.17 (lanzado en 2009 y 2010, respectivamente). [30] [31]
La versión en color del logotipo que indica una unidad nativa de 4K es algo diferente del logotipo de 512e, con cuatro esquinas redondeadas, un fondo azul y el texto "4Kn" en el centro del logotipo. [32]
Ver también
- Alineación de partición
Referencias
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La mayoría de las unidades de disco utilizan sectores de 512 bytes. Las unidades [...] Enterprise (Parallel SCSI / SAS / FC) admiten sectores "gordos" de 520/528 bytes.
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enlaces externos
- IDEMA: Tecnología de formato avanzado Archivado el 29 de septiembre de 2011 en la Wayback Machine.
- Coughlin Associates: alinearse con el futuro del almacenamiento
- Western Digital: Informe técnico sobre tecnología de formato avanzado
- Tecnologías de almacenamiento global de Hitachi: Resumen tecnológico de formato avanzado
- The Tech Report: Western Digital lleva el formato avanzado a Caviar Green
- Dell: Soporte: Soporte de imagen del sistema para discos duros de formato avanzado en computadoras portátiles y de escritorio Dell Business Client