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Ott 192011
 
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Tutti i nuovi hard disk sono realizzati con settori da 4096 Bytes, anziché da 512 Bytes come avveniva per gli HD prodotti fino a qualche tempo fa.
Questa nuova organizzazione (Advanced Format), si è resa necessaria essenzialmente per due motivi:

  1. superare la limitazione dei 2,2TB in termini di spazio disco gestibile da un sistema operativo tradizionale; questa limitazione deriva dal Master Boot Record (MBR) che usa un indirizzamento a 32-bit LBA.
    Infatti con settori da 512 Bytes, la massima dimensione gestibile è data dal numero di settori indirizzabili con 32-bit (2^32 = 4.294.967.296) quindi lo spazio massimo indirizzabile utilizzando settori da 512 Bytes è pari a 4.294.967.296 * 512 Bytes = 2.199.023.255.552 Byte = 2,2TB.
    Con l’utilizzazione di settori da 4K, il limite di spazio indirizzabile con 32bit passa a 17,59 TB.
  2. aumentare l’efficienza nell’utilizzazione dello spazio formattabile: la suddivisione in settori da 4096 Bytes consente un risparmio tra il 7% e l’11% dello spazio utilizzabile su HD.

Risparmio: circa 7%-11%

I file systems moderni (come NTFS, EXT3 ed HFS+, ad esempio) gestiscono i dati su HD in blocchi da 4K (chiamati cluster); negli HD tradizionali, quindi, un cluster era rappresentato da 8 settori da 512 Bytes.
Questo è uno dei motivi principali per cui è stata scelta una dimensione di 4K per i settori dei nuovi HD.

Il passaggio dai settori da 512 Byte a quelli da 4KB crea alcuni problemi da risolvere.
Nel periodo di passaggio tra l’adozione di una tecnologia e l’altra, per rendere il funzionamento completamente trasparente agli utenti, gli HD utilizzano l’emulazione dei settori a 512 Byte che consente loro essere visti dal controller e dai sistemi operativi come HD organizzati in settori da 512B.
In questo modo, però, si genera il rischio che una partizione non sia allineata al corrispondente settore da 4K in quanto potrebbe partire da un qualunque punto del settore.
Il risultato è che i segmenti di un solo cluster del file system potrebbero finire all´interno di più settori del disco causando seri problemi prestazionali.

Prendiamo in considerazione la scrittura di un insieme di 8 segmenti di dati da 512 byte, per un totale di 4.096 byte (segmenti indicati in viola nell’immagine sottostante).
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Qualora le partizioni sull’HD fossero allineate e tutti gli 8 segmenti da 512B (dal 63 al 70 nell’esempio) fossero contenuti all’interno del settore X, il sistema emetterebbe il solo comando relativo alla riscrittura del settore ed i dati ivi contenuti (tutti i segmenti da 512Bytes) verrebbero riscritti.
Nell’esempio riportato si vede, invece, il caso di una partizione non correttamente allineata: dato che gli 8 segmenti che compongono il cluster di dati ricadono all’interno di due settori (X-1 ed X), il sistema sarà costretto a riscrivere entrambi i settori dovendo lasciare inalterate alcune porzioni dello stesso (segmenti da 56 a 62 e segmento 71).
Ciò comporta la necessità di letture teoricamente superflue ed il ricalcolo dell’ECC di due settori da 4K, anziché di uno.

I sistemi operativi Microsoft di nuova generazione (da Windows Vista con SP1 in poi) sono comunque immuni a questo tipo di problema.
Ciò significa che se si installa Windows Vista SP1 o Windows 7 su un HD di nuova concezione o su HD SSD (che adotta la medesima organizzazione dei dati), il sistema operativo partiziona il disco mantenendo il corretto allineamento.

Il problema nasce quando si opera un aggiornamento da una versione precedente del sistema operativo senza ripartizionare il disco (ad esempio aggiornamento da Windows XP a Windows 7) oppure il trasferimento delle partizioni, tali e quali, da un vecchio HD ad un nuovo HD AF o HD SSD
In questo caso anche un sistema operativo teoricamente in grado di gestire correttamente settori da 4K, si ritroverebbe a gestire uno spazio organizzato in settori da 512Bytes in quanto partizionato da un sistema operativo precedente.
E dato che la partizione del sistema operativo, nei sistemi operativi Microsoft ante-Vista SP1, inizia subito dopo la Boot Area, al settore 63, il disallineamento è certo se si trasferisce, aggiorna o installa questo tipo di sistemi operativi in un HD nuovo.
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Per fortuna, la maggior parte dei produttori di hard disk ha reso disponibili dei tools di allineamento delle partizioni:
– per HD Western Digital invito a visitare questi due link.
– per HD Samsung
– per HD Hitachi
– per HD Toshiba
Seagate utilizza una tecnologia ad hoc (SmartAlign) che risolvere il problema senza l’utilizzo di software aggiuntivi

Negli altri casi, occorre utilizzare altri tools di allineamento.

Per verificare il corretto allineamento delle partizioni di HD si può utilizzare  Disk Alignment Check Utility  oppure  A SSD Benchmark 

Per allineare le partizioni quando le ho trasferite su un HD SSD, ho utilizzato Paragon Alignment Tool 3.0.Snap2
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Ed i risultati si sono immediatamente visti.
Queste la situazione prima dell’allineamento delle partizioni su SSD:
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e questa dopo l’allineamento delle partizioni
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Come si vede c’è stato un significativo incremento delle prestazioni dell’HD SSD.

Per i più temerari (ed esperti) segnalo la possibilità di effettuare l’allineamento delle partizioni utilizzando l’utility Gparted.
Qui è spiegata la cervellotica procedura….auguri!

Infine va detto che il problema dell’allineamento è presente anche nei sistemi RAID e negli ambienti virtualizzati (es. VMWare vSphere)

Buon allineamento a tutti.

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