Transición de sectores 4K: ¿por qué los discos duros se trasladan a sectores de 4096 bytes, frente a sectores de 512 bytes?

Me di cuenta de que algunos discos duros Western Digital ahora tienen sectores 4K , es decir, los sectores son más grandes: 4096 bytes frente al estándar de larga data de 512 bytes. Entonces:

• ¿Cuál es el gran problema con los sectores 4K? ¿Es una publicidad exagerada o una verdadera ventaja?
• ¿Por qué alguien que construye una nueva PC se preocupa, o no, por los sectores 4K?
• ¿Por qué está teniendo lugar esta transición ahora? ¿Por qué no sucedió antes?
• ¿Hay cosas a tener en cuenta al comprar un disco duro del sector 4K? por ejemplo, incompatibilidad?
• ¿Algo más que debamos saber sobre los sectores 4K?

Sin excepción, este es el mejor artículo que he leído sobre el tema:

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

En pocas palabras, para responder a sus preguntas:

• ¿Cuál es el gran problema con los sectores 4K?

La ventaja principal es el uso más eficiente del espacio de almacenamiento sin procesar. Los cálculos de ECC necesarios estaban comenzando a proporcionar rendimientos decrecientes utilizando sectores de 512 bytes, pero se pueden hacer de manera mucho más eficiente en sectores de mayor tamaño.

• ¿Es una publicidad exagerada o una verdadera ventaja?

La verdadera ventaja es que las unidades de más de 2 TB serán más asequibles y confiables antes que sin la transición. La misma idea es válida para unidades más pequeñas también, pero los retornos no son tan dramáticos. Hay algunas ventajas teóricas de tener el mapa de tamaño de sector con el tamaño de asignación común en un volumen (4K para NTFS es casi tan común como la suciedad) y las páginas de memoria generalmente también tienen un tamaño de 4K (hace que el archivo de paginación / intercambio sea feliz).

• ¿Por qué alguien que construye una nueva PC se preocupa, o no, por los sectores 4K?

Hoy, lo único que debería preocuparte es probablemente no tener uno. Todavía hay algunos problemas que se están resolviendo que, si no está al tanto, podrían causarle dolor. El soporte de Windows XP es uno, las unidades que mienten sobre su geometría es otra.

• ¿Por qué está teniendo lugar esta transición ahora? ¿Por qué no sucedió antes?

Ya ha estado en transición durante muchos años, pero las unidades de consumo están empezando a aparecer en el mercado.

• ¿Hay cosas a tener en cuenta al comprar un disco duro del sector 4K? por ejemplo, incompatibilidad?

Probablemente no experimente un problema con Windows 7 o Vista, pero cualquiera de los sistemas operativos más antiguos de Microsoft podría causarle dolor. Hay compatibilidad incorporada, pero debido a problemas de alineación del sector, puede causar una degradación del rendimiento.

• ¿Algo más que debamos saber sobre los sectores 4K?

Lea el artículo, repase sus matemáticas y luego léalo nuevamente. Realmente es algo bueno y permitirá que la industria del almacenamiento continúe avanzando más rápidamente.

Los sectores de 512 bytes comenzaron cuando teníamos medios realmente pequeños, como menos de 300k de disquetes. Tenía sentido entonces, realmente no tiene sentido ahora. Lo que pasa con los sectores 4k es que muchas unidades ya lo están utilizando, pero tienen firmware falsando 512 sectores. Esto es especialmente cierto para los medios flash y SSD. Creo que 4k es el estándar SSD interno de facto.

Por lo tanto, los fabricantes simplemente decidieron eliminar al intermediario y dejar que el sistema operativo maneje los sectores 4k de una manera que sepa (lo que termina siendo mejor una vez que obtengamos soporte completo para él)

Si está construyendo una nueva PC, sí importa. Algunos sistemas operativos pueden no ser compatibles con 4k sectores (léase: más antiguo) y la mayoría de los sistemas operativos y sistemas de archivos todavía están optimizados para sectores de 512 bytes. Una cosa que viene a la mente es OpenBSD. Actualmente no funciona tan bien con 4k sectores en comparación con los sectores de 512 bytes. Entre los problemas está la alineación de la partición. Por defecto, la primera partición no está alineada en un límite de 4k.

La transición probablemente se está llevando a cabo ahora debido al gran aumento de SSD. Los SSD, como dije, usan 4k sectores internamente de todos modos, por lo que es mucho mejor dejar que el sistema operativo los maneje sin procesar que dejar que el firmware intente adivinar lo que el sistema operativo quiere.

Estoy seguro de que algunas placas base antiguas pueden tener problemas con tales discos duros, pero cualquier cosa que haya comprado recientemente (últimos 5 años) definitivamente debería ser compatible.

Aquí hay una descripción detallada de qué y por qué http://lwn.net/Articles/322777/

Windows XP no lo admite. Las herramientas de espacio de usuario de Linux aún no están disponibles.

Es interesante que el artículo vinculado se centre en los discos duros, cuando las ventajas de rendimiento de los sectores de mayor tamaño con medios flash pueden ser aún más significativas. A diferencia de un disco duro, donde los sectores pueden escribirse de forma independiente de forma inherente, y escribir en un sector 31 veces por segundo durante un año no representaría más desgaste que escribir 31 sectores diferentes por segundo durante un año, un chip flash típico se dividirá en grande bloques, cada uno con muchas páginas de 528 bytes, sujetos a las siguientes restricciones:

1. Es posible escribir una página en blanco o borrar todas las páginas de un bloque. No es posible escribir en una página que no esté en blanco, excepto borrando todas las páginas del bloque.

2. Si un bloque se borra más de unas pocas miles de veces, su rendimiento y fiabilidad se degradarán hasta el punto de que ya no se pueda usar.

Debido a estas limitaciones, casi todas las unidades flash están diseñadas para que escribir un sector no reemplace físicamente el contenido de la página que anteriormente contenía los datos de ese sector, sino que almacena una copia de los datos nuevos en otra ubicación y luego actualiza algún tipo de la estructura de datos para indicar que los datos deberían encontrarse en una nueva ubicación y que la copia anterior debería considerarse "basura". Si la cantidad de espacio disponible en la unidad es baja, la unidad identificará bloques que contienen principalmente "basura", reubicará cualquier cosa en esos bloques que no sea basura y luego borrará los bloques. Además, debido a que existe un límite de por vida de la cantidad de veces que se puede usar cada bloque, los archivos que no se han tocado durante un tiempo pero se encuentran en bloques que no

En los casos en que el usuario de una unidad de disco con frecuencia alteraría sectores individuales, el hecho de que cada escritura de sector solo requiera escribir y reciclar una sola página de 528 bytes podría ser una ventaja para el tamaño de sector más pequeño en comparación con que cada escritura fuerce el ciclo de ocho Páginas de 528 bytes. Por otro lado, los costos de "contabilidad" asociados con una única actualización lógica del sector de 4096 bytes probablemente serían una fracción de los que estarían asociados con ocho actualizaciones independientes del sector de 512 bytes [de hecho, podrían ser menores que los costos asociados incluso con una única actualización de sector de 512 bytes, ya que la unidad solo tendría que administrar 1/8 de la cantidad total de sectores.]

Dependiendo de los patrones de acceso, habría algunos casos en que una unidad flash con sectores 4K funcionaría menos que una con sectores de 512 bytes, pero habría otros en los que el rendimiento de la unidad 4K podría llegar a ser notablemente mejor.