Advanced Format (Advanced Format)

Эффективность разных форматов разметки секторов жёстких дисков: сверху — разметка с традиционными 512-байтными секторами требует большего количества служебных меток и ECC-данных, снизу — Advanced Format, технология 4K (секторы размером 4 кибибайта) позволяет уменьшить место, требуемое для служебных меток; ECC-данные могут храниться в конце сектора или распределённо — «distributed ECC».

Advanced Format (расширенный формат) — формат разметки области хранения данных на жёстких дисках нового поколения, выполненных по технологии 4K (использование физических секторов размером 4 кибибайт вместо традиционных 512 байт), разработанный IDEMA Long Data Sector Committee.

Данная разметка требует выравнивания дисковых разделов по смещениям, кратным 4-КиБ блоку, это реализовано в большинстве операционных систем, выпущенных после 2010 года и в формате таблицы разделов GPT.

Описание

Переход на новый формат позволил производителю шире использовать в производстве жёстких дисков нанотехнологии (уменьшение ширины дорожки до 70-80 нм), снизить себестоимость производства и, как следствие, цену конечного продукта для потребителя, значительно повысить полезный объём области хранения данных диска, улучшить его функциональные качества (снизить время чтения/записи и доступа, понизить шумность, нагрев, износ механики диска).

Использование разбивки жёстких дисков на 512-байтные секторы — наследие первых поколений жёстких дисков, которое в современных условиях практически себя изжило. В современных компьютерах кластеры, равные одному-двум секторам (512—1024 байт), используются крайне редко (например, для файловой системы NTFS в Microsoft Windows XP рекомендуемый размер кластера, то есть размер по умолчанию, равен 4 КиБ, поэтому в столь малых физических секторах уже давно нет практической необходимости, в то время как они были существенным сдерживающим фактором для производителя, препятствующим внедрению прогрессивных технологий уплотнения записи.

В прежнем формате для кода коррекции ошибок (ECC) использовалось поле длиной 50 байт, что обеспечивало эффективность форматирования (отношение доступного пользователю объёма накопителя к его фактическому объёму) 87 %. В Advanced Format длина поля коррекции ошибок составляет 100 байтов (на 4096 байтов данных). В результате эффективность форматирования удалось повысить до 96 %, а объём доступного пользователю дискового пространства увеличивается на 7-11 %.

Совместимость

Для совместимости с существующими операционными системами (Windows XP и ниже) первые модификации дисков с Advanced Format (AF) использовали 512-байтные секторы для взаимодействия по шинам данных (SATA, SAS). Использование физических секторов размером 4 кибибайта декларируется в данных идентификации диска, откуда эту информацию могут получать драйверы. IDEMA предполагала переход на использование 4-кибибайтных блоков на шинах данных, но на февраль 2012 нет массового производства таких дисков.

Advanced Format поддерживается Windows Vista и более поздними версиями Windows, а также современными дистрибутивами Linux с ядром Linux версии от 2.6.31, особенно полно с версии 2.6.34, и Mac OS X. Поддержка Advanced Format заключается в оптимизации доступа 4-кибибайтными блоками на правильных границах и разбиении диска на границах не менее 4 КиБ (Vista, современный Linux — не менее 1 МиБ).

Выравнивание разделов в устаревших ОС

При использовании накопителя с технологией Advanced Format в операционной системе Windows XP и более ранних происходит резкое снижение быстродействия (скорости чтения и записи составляют несколько мебибайт в секунду) по причине несоответствия (сдвига) программных кластеров и физических секторов на диске, в результате которого один кластер перекрывает два сектора, что приводит к удвоению числа операций чтений/записи и, в итоге, не только к замедлению работы, но и к повышенному износу жёсткого диска. Это вызвано тем, что первый раздел диска по умолчанию начинается с сектора 63, то есть не кратного 8. Для решения этой проблемы компания Western Digital выпустила специальную утилиту «WD Align System Utility», которая сдвигает содержимое диска на 1 сектор. Альтернативно, технология Seagate SmartAlign, встроенная в диски Seagate, позволяет использовать Advanced Format без применения специального программного обеспечения. Western Digital также позволяет изменять физическое смещение блоков переключателем на диске, однако в некоторых реализациях это имеет проблемы с коррекцией количества доступных блоков.

Существуют также специальные утилиты сторонних производителей, например, Paragon Alignment Tool, которые позволяют выравнивать разделы дисков и повышать их производительность.

Эмуляция 512-байтного сектора устройства

0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Физический сектор 1								Физический сектор 2

Ссылки

• Технология Advanced Format. Справочный документ
• О технологии Advanced Format на официальном сайте WD с описанием как устанавливать диск в Windows XP и во внешние USB контейнеры
• Western Digital’s Advanced Format: The 4K Sector Transition Begins  (англ.)
• How to install a WD Advanced Format Drive on a non-Windows Operating System Архивная копия от 22 декабря 2014 на Wayback Machine  (англ.)
• Подробная статья о технологии Advanced Format на официальном сайте Seagate
• Windows MBR and Advanced Format Drives (e512) (недоступная ссылка) : [арх. 03.11.2016] // SANS Digital Forensics and Incident Response Blog. — 28.07.2010.
• Инструмент выравнивания разделов Paragon Alignment Tool: быстрое увеличение производительности систем : [арх. 30.01.2022] // www.paragon.ru.
• Что такое выравнивание разделов и зачем оно мне? [Дубликат] : [арх. 30.01.2022] // qastack.ru.