Niniejszy artykuł jest pierwszym z nowej serii artykułów gościnnych, które StorageReview.com będzie publikować, aby przedstawić naszym czytelnikom unikalną perspektywę osób z branży. Aby zgłosić pomysły lub wziąć udział w dyskusji, prosimy o kontakt.
Autor: Koka Sexton, menedżer ds. rozwoju biznesu, Paragon Software
Dyski SSD (solid state drive) stają się coraz bardziej powszechne w komputerach stacjonarnych i mobilnych. Zalety tych dysków są oczywiste już przy pierwszym użyciu. Są znacznie szybsze i zapewniają użytkownikowi znacznie lepszy dostęp do danych na komputerze. Modernizując własny sprzęt i dodając dysk SSD do komputera, należy zadbać o to, aby nowy sprzęt był poprawnie skonfigurowany na poziomie oprogramowania, co umożliwi optymalny dostęp do danych. Administratorzy IT borykają się z innymi problemami związanymi z wprowadzeniem sektorów 4K. Problem ten będzie się pogłębiał wraz ze wzrostem liczby systemów pamięci masowej w firmach i dodawaniem nowych dysków.
Czym jest wyrównywanie partycji?
Dysk twardy można podzielić na różne sekcje lub partycje z wielu powodów – na przykład w celu segmentacji danych lub dlatego, że system operacyjny znajduje się na jednej partycji, a aplikacje i pliki na innych. Partycje te są rozmieszczone na dysku twardym w celu optymalizacji sposobu odczytu i zapisu danych. W przypadku nowych dysków twardych, które opierają się na innej bazie sektorów niż starsze dyski, komputery mogą nie być w stanie rozpoznać tej zmiany, co skutecznie obniża wydajność dysków twardych, a w niektórych przypadkach drastycznie skraca ich żywotność.
Nie jest to już tylko zmartwienie producentów dysków SSD. Wraz ze spadkiem cen dysków SSD, konsumenci zaczynają je montować w swoich systemach i coraz częściej z nich korzystać.
Aby zapewnić najlepszą wydajność tych dysków, ważne jest, aby upewnić się, że wszystkie partycje są prawidłowo wyrównane, a zapisywanie i dostęp do danych jest możliwy bez żadnych problemów. Omówmy, dlaczego partycje mogą być niewspółosiowe i jakie problemy z tym związane wynikają.
Dlaczego nierówno rozłożone partycje stanowią problem dla dysków twardych
Partycje mogą być nierówne, ponieważ rozmiar sektora fizycznego nie wynosi 512 bajtów, a odpowiednie oprogramowanie o tym nie wie. Najnowsze dyski twarde, na przykład Western Digital czy Seagate, mają wewnętrzny rozmiar sektora fizycznego 4096 bajtów, a ich logika przetwarza 4-kilobajtowe bloki danych, ale dla zewnętrznego sprzętu i oprogramowania wyglądają jak „tradycyjne” dyski twarde z sektorami 512-bitowymi.
Powyższa ilustracja pokazuje, że partycja została przesunięta z dysku na jeden sektor 512-bitowy. W rezultacie wszystkie klastry logiczne są teraz połączone z dwoma fizycznymi sektorami 4-kilobajtowymi, a wszystkie operacje odczytu i zapisu zostaną zwielokrotnione dwukrotnie. Wydajność całego systemu ulega pogorszeniu, ponieważ dysk twardy musi wykonać dwie operacje na dwóch sektorach zamiast jednej, aby zarządzać danymi.
Aby poradzić sobie z brakiem wyrównania, dysk 4K musi wykonywać cykl odczytu-modyfikacji-zapisu dla każdej operacji zapisu, co skutkuje bardzo długim czasem zapisu, nieefektywnymi operacjami na dysku i niską wydajnością.
Co powoduje tę zmianę? Wszystkie systemy operacyjne Windows przed Vistą używają współczynnika 512 bajtów do tworzenia klastrów woluminów. W związku z tym początek partycji jest wyrównany do sektorów 512-bitowych, a nie do 4-kilobajtowych. Spowoduje to problem dla każdego, kto korzysta ze starszych wersji systemu Windows i instaluje nowy dysk twardy.
Zazwyczaj początek partycji jest wcięty na mniejszych sektorach, ponieważ jest to stara miara „cylindra” dysku, a niektóre starsze wersje DOS-a lub Windowsa wymagają, aby partycja była wyrównana do „cylindra” w celu prawidłowego adresowania i dostępu do sektorów. Jest to stary problem ze zgodnością i wszystkie nowoczesne systemy operacyjne nie korzystają z tego schematu. Zamiast tego stosuje się schemat adresowania bloków logicznych, w którym nie ma żadnych „cylindrów” ani „głowic”, a sektory są adresowane w sposób ciągły na całym dysku. Wszystkie wersje systemu Windows przed Vistą tworzą partycje zgodnie z tą zasadą „wyrównania cylindrów”.
Przed pojawieniem się nowszych dysków twardych 4K nie było problemu z tą regułą i wyrównaniem partycji w segmencie użytkowników domowych. Domyślnie partycje nie są wyrównane do sektorów 4K.
Ponieważ dostęp do danych za pośrednictwem niedopasowanych partycji powoduje tak wiele problemów, proste przesunięcie partycji znacznie zwiększy wydajność.
Dlaczego nierówno ustawione partycje stanowią problem dla dysków SSD
Dyski SSD stają się coraz powszechniejsze w komputerach mobilnych, a nawet są wdrażane w zaawansowanych komputerach stacjonarnych. Wynika to z faktu, że prędkość dysku SSD jest znacznie wyższa niż standardowego dysku twardego, co może wydłużyć czas uruchamiania systemu Windows i wykonywania innych zadań. Problemy pojawiają się, gdy użytkownicy migrują dane na nowy dysk SSD lub tworzą nowe partycje na dysku w celu lepszej segmentacji danych.
Problemy z nierównym rozmieszczeniem partycji są jeszcze poważniejsze w przypadku dysków SSD niż tradycyjnych dysków twardych. Większość nowoczesnych dysków SSD jest projektowana z wykorzystaniem nowszych zasad rozmieszczania partycji 4 KB. Zatem wszystkie wcześniej wymienione problemy dotyczą również rozmieszczania partycji SSD.
Oprócz spadku szybkości systemu, właściciele dysków SSD muszą martwić się degradacją komórek pamięci SSD. Ze względu na specyfikę dysków SSD, nieprawidłowo wyrównany dysk generuje nadmierne obciążenie związane z odczytem, modyfikacją i zapisem danych. Jeśli zatem partycje na dysku SSD są nieprawidłowo wyrównane, oprócz spadku szybkości systemu, dysk SSD jest narażony na bezużyteczność. Wiele osób nie zdaje sobie sprawy, że dysk SSD ma ograniczoną liczbę cykli odczytu/zapisu i gdy jest zbyt często zapisywany, przestaje działać, co grozi poważną awarią i utratą danych. Wyrównanie partycji eliminuje wszelkie zbędne operacje odczytu/zapisu, a tym samym wydłuża żywotność dysków SSD.
Jak narzędzie do wyrównywania może pomóc
Narzędzie do wyrównywania partycji po prostu przesuwa partycje o określoną liczbę sektorów 512-bitowych, tak aby wszystkie woluminy zostały wyrównane. Na przykład, przesunięcie partycji 63-sektorowej do przodu tylko o jeden sektor 512-bitowy pomoże w jej wyrównaniu.
Teraz początek partycji odpowiada początkowi sektora 4 KB. Ta partycja i wszystkie kolejne na dysku są prawidłowo wyrównane. Narzędzie do wyrównywania przesuwa początek partycji o 2048 sektorów 512 B od początku dysku, tak aby odpowiadał on 1 MB i idealnie pasował do reguły dotyczącej granic sektorów 4 KB.
Przyszłość oprogramowania do wyrównywania
Wraz z wprowadzaniem na rynek nowych i bardziej zaawansowanych napędów, wyrównanie będzie stanowić problem. Ponieważ obecne wyrównanie 4k jest najnowszym i najbardziej efektywnym rozmiarem sektora dla dysków, w dającej się przewidzieć przyszłości klienci kupujący nowe dyski i modernizujący swoje obecne będą musieli być świadomi tego problemu. Ponieważ jest to problem, który nie jest obecnie bezpośrednio rozwiązywany przez producentów dysków, firmy programistyczne go rozwiązują. Z czasem producenci dysków prawdopodobnie opracują własne oprogramowanie do tego celu lub znajdą inne rozwiązanie, aż problem wyrównania zniknie.
Wniosek
Wyrównanie partycji stanowi problem zarówno w dużych, jak i małych środowiskach pamięci masowej. Dyski SSD wiążą się z największym ryzykiem, biorąc pod uwagę ich żywotność i liczbę cykli zapisu. Prawidłowo wyrównane partycje na dyskach SSD będą mogły pracować z maksymalną wydajnością i będą miały nawet trzykrotnie dłuższą żywotność niż dysk niewyrównany. Każdy, kto decyduje się na przejście na dyski SSD, powinien być świadomy pułapek związanych z wyrównaniem i podjąć niezbędne kroki, aby je wyeliminować.
Paragon Software Group ( www.paragon-software.com ) to lider technologiczny w dziedzinie partycjonowania danych i oprogramowania narzędziowego. Ich kompleksowa linia produktów dla rynku pamięci masowej zaspokaja potrzeby w zakresie bezpieczeństwa, przechowywania i zarządzania danymi na komputerach PC, serwerach i sieciach. Dwie z najbardziej unikalnych technologii Paragon to Paragon Alignment Tool (PAT) i Universal File System Drive (UFSD).
Amazon