ハードドライブが物理セクターサイズを報告するポイントは何ですか？

物理セクターサイズを2つの異なる方法でOSに報告するように構成できるSSDがあります。

オプション1：論理= 512バイト、物理= 512バイト

オプション2：論理= 512バイト、物理= 4096バイト（4K）

OSが4Kの物理セクターサイズを認識することで得られるメリットは次のとおりです。

• OS は、関係なく、512バイトセクターでドライブと通信する必要があります。

• 最新のOSはすべて4Kに適合し、4Kまたは4K I / Oの倍数を利用します。

最新のOSはすでに4Kセクタードライブに最適化されているため、この設定は無意味なようです。OSはデフォルトで4Kフレンドリーな方法ですべてを行うため、最新のOSはセクターが512bであるか4Kであるかをドライブに「尋ねる」必要はありません。

たとえば、Windows 7はパーティションを1MB（4Kの倍数）に揃え、NTFSクラスターサイズは4Kまたはその倍数であり、すべてのI / Oは4Kまたはその倍数で行われます。Windowsは、使用しているハードドライブを気にしません。すべての場合に上記の動作を適用します。

とにかく...私のSSDにはこの「物理セクターサイズ」設定があるので、何らかの理由でそこにあるに違いありません...それが私が探している理由です。

ところで、その価値は、ドライブはIntel SSD DC S3510です。ドライブのデータシートには次のように記載されています（27ページ）：

State = 0、Option = 1でSCTコマンド0xD801を使用することにより、ID Word 106を0x6003から0x4000に変更できます（4KB物理セクターサイズから512B物理セクターサイズへの変更をサポート）。

512バイトのエミュレーションは、古いシステムとの互換性を目的としています。ただし、物理4Kセクターの一部のみを含む書き込みでは、実際に書き込む前にセクターを読み取り、変更する必要があるため、パフォーマンスが低下する可能性があります。

レガシオペレーティングシステムがAdvanced Formatディスクに書き込もうとすると、書き込まれた論理セクタが物理セクタと一致しない可能性があるため、パフォーマンスの問題が発生する可能性があります。

• 4K物理セクターの一部のみが読み取られる場合、データは物理セクターから読み取られるだけであり、パフォーマンスは低下しません。ただし、システムが物理セクターの一部（物理セクター全体ではなく、エミュレートされた512バイトセクターなど）に書き込もうとすると、ハードドライブは物理セクター全体を読み取り、ハードドライブの内部の変更部分を変更する必要がありますメモリ、およびプラッタに書き戻します。これはread-modify-write（RMW）と呼ばれ、ディスクの追加の回転が必要なため、パフォーマンスが低下する操作です。シーゲイトはこれを次のように説明しています。

[...]ハードドライブは、最初にホスト書き込み要求のターゲットロケーションを含む4Kセクター全体を読み取り、既存のデータを新しいデータとマージしてから、4Kセクター全体を書き換える必要があります。

この場合、ハードドライブは、4Kセクターを読み取り、内容を変更してからデータを書き込むという形で、追加の機械的手順を実行する必要があります。このプロセスは、読み取り-変更-書き込みサイクルと呼ばれますが、ハードドライブのパフォーマンスに悪影響を及ぼすため、望ましくありません。

4K境界に揃えられていないディスクパーティションも、パフォーマンスの低下を引き起こす可能性があります。

• 従来、ハードディスクの最初のパーティションはセクター63から始まります。WindowsXPおよび以前のオペレーティングシステムは、この方法でディスクをパーティション分割しました。Windowsの新しいバージョンでは、1 MBの境界にパーティションが作成され、物理セクターへの適切なアライメントが保証されます。これはAlignment 0と呼ばれます。

  • この奇数は、ディスクアクセスに使用されるレガシーBIOS APIであるINT 13hで使用されるシリンダヘッドセクタ（CHS）アドレス指定のアーティファクトです。INT 13h APIを使用したレガシーシステムおよびブートローダーでは、すべてのパーティションはシリンダー境界で開始および終了する必要があります。論理ブロックアドレス指定（LBA）が導入された後でも、偽のCHS値（実際のディスクジオメトリに対応していなかった）を使用して、レガシーAPIとの互換性を維持しました。CHSアドレッシングはもともとシリンダーあたり最大63セクターをサポートしていたため、最初のパーティションはセクター63から始まります。WindowsXP（Service Pack 3以前）および以前のバージョンのWindows は、システムボリュームがシリンダー境界にない場合は起動しません。

• LBA 63は8の倍数ではないため（512 KBのレガシーセクター8個が4Kセクターに収まる）、古い方法でフォーマットされたAdvanced Formatディスクにはクラスター（ファイルシステムデータ割り当ての最小単位、通常4Kのサイズ）があります）4Kディスク上の物理セクターにアライメントされていない、アライメント1と呼ばれる状態。その結果、4Kのデータを含むI / O操作は2つのセクターにまたがり、パフォーマンスを低下させる読み取り-変更-書き込み操作につながります。

OSが常に4K境界にデータを書き込む場合、物理セクターサイズに関する情報は不要ですが、低レベルI / Oを実行するアプリケーションではこの情報が必要になる場合があります。

• ドライブが物理セクターサイズが4Kであると報告すると、OSまたはアプリケーションはそれがAdvanced Formatドライブであることを認識できるため、物理セクター全体に及ばないI / O操作の実行を回避する必要があります。512バイトのネイティブセクターを報告するドライブは、この制限を課しません。新しいオペレーティングシステムは通常、可能な場合は常に4K単位でデータの読み取りまたは書き込みを試みますが（この情報は無関係です）、低レベルのI / Oを実行するアプリケーションは、物理セクターサイズを知っている必要があります。または、低速のRMWサイクルを引き起こす部分セクタ書き込み。

SSDは、特定のストレージアレイとの互換性のために必要なため、報告された物理セクターサイズを変更する機能を提供します。

• 多くの場合、データセンターには、従来の512nドライブで構成されるストレージアレイがあります。4Kドライブは、512バイトのセクターをエミュレートするものであっても、そのようなアレイと互換性がない場合があるため、互換性を確保するにはこの機能が必要です。このフォーラムスレッドを参照してください。

  512bディスクでフォーマットされたアレイに4Kドライブを固定することはできません。多くのアレイ（特にZFSベースのストレージは、ソフトウェア定義ストレージが波を立てるにつれてますます普及しています）は、異なる物理セクター形式の交換ドライブを受け入れません。

  ドライブが4Kセクターを使用するように構成されている場合、最新のシステムでパフォーマンスが向上することに注意してください。

OSが512バイトセクターでドライブと通信する必要がある場合でも、物理セクターサイズを認識することにより、OSはどのようなメリットを得ますか。

論理サイズは、データを転送するための最小サイズです。これはブロックデバイスであるため、ホストコンピューターとドライブ間のデータ転送は、この論理ブロックサイズの倍数になります。

物理サイズは、データを転送するのに最適なサイズであり、コントローラー/ドライブレベルでの実際の読み取りおよび書き込み操作のサイズを反映しています。

ホストコンピューターが論理セクターの読み取りを要求すると、コントローラー/ドライブは論理セクターを含む物理セクターの読み取り操作を実行します。
論理セクターサイズが物理セクターサイズと等しい場合、操作は簡単です。論理セクタサイズが物理セクタサイズよりも小さい場合、ホストコンピュータへの転送のためにコントローラによって論理セクタを物理セクタから抽出する必要があります。

ホストコンピューターが論理セクターの書き込みを要求すると、物理セクターのサイズが問題になります。
論理セクターサイズが物理セクターサイズと等しい場合、書き込み操作は簡単で、直接続行できます。セクタの以前のコンテンツの状態は、書き込み操作に影響しません。

論理セクターサイズが物理セクターサイズより小さい場合、コントローラーはまず論理セクターを含む物理セクターの読み取り操作を実行する必要があります。
読み取りが成功すると、論理セクターが物理セクターに挿入され、物理セクターが完全に書き込まれます。
読み取りが成功しない場合（再試行後でも）、書き込み操作は完了できません。

OSが（ATAPIコマンドセットで利用可能なマルチセクター操作を利用して）物理セクターサイズで読み取りおよび書き込み操作を実行する場合、書き込み操作はより効率的に（および不必要な不完全な機会なしに）実行されます。

論理セクターサイズは、OSがドライブと通信する方法を完全に定義します。例外なく。論理セクターサイズでの通信のみが許可されている場合、物理セクターサイズを知ることはどのような用途ですか？

「例外なし」の主張は間違っています。
IDE HDDで導入されたATAPIコマンドセットには、常にsector countパラメーターを使用して読み取りおよび書き込み操作を実行する機能があります。これは、既存のディスクおよびフロッピーコントローラインターフェイスの単なる拡張であり、マルチセクタ読み取り/書き込み操作も可能です（セクタが同じトラック上にある限り）。

OSが基礎となる物理セクターサイズを知っている場合、OSはクエリを最適化して、必要な物理操作をできるだけ少なくすることができます。特にSSDでは、物理的な動作制限（4KB IOPS制限）がデバイス速度の最終的な制限であることが多いため、この容量を最大限に活用できることが重要です。

ドライブ内の場所にアクセスするには、CHSスキームとLBAスキームの2つの方法があります。

CHSはCylinder、Head、Sectorの略で、ドライブからの読み取りまたは書き込みの場所を決定する最も低レベルの方法です。シリンダーx、ヘッドy、およびセクターzを使用し、その場所の内容をメモリ（バッファー）のアドレスとの間で読み書きするように指示します。これは、物理的なシリンダーと読み取りヘッドを備えた（従来の回転する錆）ハードドライブの実際の物理的なコンポーネントから派生しています。セクターは、アドレス可能な最小単位であり、従来は512バイトに固定されていました。

LBAは論理バイトアドレス指定で、ドライブはそのオフセットによってセクターアドレスを読み書きします。たとえば、ディスクの123837番目のセクターを読み取るか、ディスクの123734番目のセクターに書き込みます（ゼロから開始）。

問題？これらの値はそれぞれ範囲が制限されています。実際、CHSが非常に厳しく制限されていたため、LBAを導入する必要がありました。CHSの場合、C（シリンダー）の有効な値は1023で、H（ヘッド）は最大255、S（セクター）は最大63までです。つまり、最大1024シリンダーx 255ヘッドx 64になります。従来のCHS形式でマッピングされたセクターx 512バイト。合計で8 GiB未満です。CHSを使用すると、8 GiBを超えるディスクにアクセスすることは不可能です。

したがって、LBAには32ビット制限が導入され、2 ^ 32 x 512バイトまたはディスクサイズの2 TiB制限が与えられます-これは、MBRディスクがCHSとLBAを使用してパーティションサイズを指定するため、2TiBを超えることができない理由です2TiB上のすべてをサポートします。

LBAを64ビットに拡張し、2 ^ 64 x 512バイトでは必要以上に多くの機能を提供するGPTパーティショニングスキームのような新しい、より良いオプションが導入されました- しかし、キャッチ：多くのレガシーハードウェアとレガシオペレーティングシステム、レガシBIOSの実装とレガシドライバはUEFIまたはGPTをサポートしていません。多くの人は、スタック全体を書き換えることなく、より簡単にアップグレードして2TiBの制限を超えることができるものを求めています。ゼロから。そして、ついに、4096セクターサイズに達しました。

上記で説明したすべての制限を通じて、1つの事柄は固定された仮定でした：セクターサイズをご覧ください。初日から512バイトでしたが、それ以降はそのままです。しかし最近、ハードディスクメーカーは、いくつかの魔法を働かせる機会があることに気付きました。従来のCHSまたは32ビットLBAを使用して、セクターサイズを512バイトではなく4096（4k）に置き換えるだけです。OSがLBA 1を要求して「ディスクの2番目のセクターをくれ」と言ったとき（LBA 0が最初なので）、512〜1023バイトではなく、4096〜8191バイトを与えます。

突然、2TiBの制限が2 ^ 32 x 4096バイト、または16 TiBにアップグレードされ、MBRを捨てたり、UEFIや​​GPTなどに切り替えたりする必要がなくなりました。

唯一の問題は、512バイトセクターではなく4096セクターを使用するマジックディスクであることをOSが認識しない場合、不一致が発生することです。OSが「ねえ、あなた、ディスク、これらの512バイトをオフセットxxxに書き込みます」と言うたびに、ディスクはこれらの512バイトを格納するために最大4096バイトを使用します（残りはゼロまたはジャンクデータです。メモリアンダーフロー）はバイト単位では通信せず、セクター単位で通信するためです。

そのため、BIOSには（時々）新しいディスクが使用しているネイティブの4096バイトセクターサイズの代わりに512バイトセクターサイズを使用するように手動で指定できるオプションが含まれています-それ以上のアクセスには使用できません「古き良き時代」のように、MBRシステム上のディスクの2TiB。しかし、4k対応の最新のOSは、このすべてを利用して、このマジックを使用して4096バイトのチャンクで読み書きし、無駄にできます！

（追加の利点は、一度に4096バイトの読み取りと書き込みを行うと、4GiBのデータの読み取りまたは書き込み操作が少なくなるため、処理がはるかに高速になることです。）

512/4096 =アライメント/最適化を担当するOS、

512/512 =これを担当するドライブ

参照：http : //support.microsoft.com/en-us/kb/2510009

最新のオペレーティングシステムで4Kセクターが問題になる状況をお知らせしたかっただけです。

MicrosoftのVSSライター（シャドウコピー）は、4Kセクターではうまく機能しません。DFSレプリケーション共有フォルダーをバックアップするには、バックアップソフトウェア「Backup Exec」がDFS複製フォルダーのシャドウコピーを作成する必要があります。VSSが4Kセクターで正しく動作しないため、DFSレプリケーションフォルダーが4Kセクターのドライブにある場合、ジョブは失敗します。

ジム

物理とは実際のドライブ自体のことを意味し、論理とはその中に定義された分割のことです。PCマグの論理物理VS：

Windows PCでは、単一の物理ハードドライブはドライブ0です。ただし、C：、D：、E：などの複数の論理ドライブに分割される場合があります。

これを消化可能な形で説明するには、手の幅のリンゴを想像してください。それが実際のリンゴの物理サイズです。当然、リンゴ全体が口に合わないので、あなたはそれを等しいスライスにスライスすることに決めます。各スライスは指の幅です。これは、論理サイズ、またはコンピューターが使用するサイズです。

ウィキペディアで説明されているように、これにはいくつかの理由があります。実容量の計算とエラーのマッピングと修正です。

典型的なハードディスクドライブは、ECCに依存しながら、ドライブの「予備セクタプール」（「予備プール」とも呼ばれる）によって提供される予備の物理セクタに失敗している物理セクタのデータを「再マッピング」しようとします。不良セクタのエラーの量がまだ十分に少ない間に、保存されたデータを回復します。SMART（Self-Monitoring、Analysis and Reporting Technology）機能は、ECCによって修正されたHDD全体のエラーの総数をカウントします（ただし、関連するSMART属性「Hardware ECC Recovered」および「Soft ECC Correction」は一貫してサポートされていません）、および実行されたセクターの再マッピングの総数。このようなエラーが多数発生するとHDDの障害が予測される可能性があるためです。

リンゴ自体なしではリンゴのスライスを作成できないのと同様に、物理としての論理ベースがないと論理を作成できません。