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 アドバンスドフォーマット512eロゴ | |
| 第1世代の標準 | |
|---|---|
| セクターあたり4096（4 KiB）バイト | |
| 第1世代のカテゴリー | |
| 512エミュレーション（512e） | 512バイトの論理構成を持つドライブメディア上の4Kの物理セクター |
| 4Kネイティブ（4Kn） | ドライブメディア上の4K物理セクターとホストに報告される4K構成 |
| 4K対応ホスト[1] | 従来の512および512eハードディスクドライブでも同様に動作するホストシステム |
| 完了した年基準 | |
| 2010年3月 | |
| 作成者 | |
| IDEMAロングデータセクター委員会は、デル、富士通（現東芝ストレージデバイス株式会社）、ヒューレット・パッカード、日立グローバルストレージテクノロジーズ、IDEMA、LSIコーポレーション、マックストア（現シーゲイト）、マイクロソフト、フェニックステクノロジーズ、サムスン、シーゲイトテクノロジー、ウエスタンデジタルで構成されています。 | |
アドバンスド フォーマット( AF ) は、ハード ディスク ドライブ(HDD)の磁気ディスクにデータを保存するために使用されるディスク セクターフォーマットで、セクターあたり 528 バイトを超え、通常は 4096、4112、4160、または 4224 バイトのセクターです。アドバンスド フォーマット ドライブ( AFD ) のセクターが大きいほど、より強力なエラー訂正アルゴリズムを統合して、より高いストレージ密度でデータの整合性を維持できます。
歴史
長いデータセクターの使用は、1998年にNational Storage Industry Consortium (NSIC) [2]が発行した技術論文で提案され、面密度の継続的な増加とハードディスクドライブで使用される従来の512バイト/セクター形式との間の矛盾に注意を喚起しました。 [3]磁気記録システム技術、面密度、およびそれに伴うストレージ容量の革命的な進歩がなければ、ハードディスクドライブは停滞すると予測されていました。
ストレージ業界の業界団体である国際ディスクドライブ機器・材料協会 (IDEMA) は、これに対応して 2000 年に IDEMA ロング データ セクター委員会を組織し、IDEMA と主要なハードウェアおよびソフトウェア サプライヤが協力して、レガシー コンピューティング コンポーネントとの互換性をサポートする方法を含むロング データ セクターを管理する標準の定義と開発に取り組みました。[3] 2005 年 8 月、Seagate は 1K 物理セクターのテスト ドライブを業界パートナーに出荷し、テストを行いました。[4] : 図 3 2010 年には、セクターあたり 4096 バイト (4K) の構成を使用するロング データ セクターの最初の公式世代の業界標準が完成しました。すべてのハード ドライブ メーカーは、2011 年 1 月までに、Advanced Format セクター フォーマットを使用したデスクトップおよびノートブック製品用の新しいハード ドライブ プラットフォームを出荷することを約束しました。[4] [5]
アドバンストフォーマットは、今後数世代に渡って長データセクター技術となることが予想されるものをカバーするために造られ、そのロゴは長データセクターベースのハードディスクドライブを従来の512バイトセクターを使用するものと区別するために作成されました。エンタープライズディスクは、追加の8バイトデータ整合性フィールドを使用してフォーマットすることができ、その結果、520バイトまたは528バイトの物理セクターになります。[6]
概要
第 1 世代のアドバンスト フォーマットである 4K セクター テクノロジでは、8 つの 512 バイト セクターに格納されるデータを 1 つの 4096 バイト長のセクターに統合することで、ストレージ サーフェス メディアをより効率的に使用します。従来の 512 バイト セクター アーキテクチャの主要な設計要素は維持され、具体的には、セクターの先頭の識別マークと同期マーク、およびセクターの末尾のエラー訂正コード(ECC) 領域です。セクター ヘッダーと ECC 領域の間では、8 つの 512 バイト セクターが結合されるため、512 バイト データの個々のチャンク間の冗長なヘッダー領域が不要になります。ロング データ セクター委員会は、プロセッサや一部のオペレーティング システムで使用されるページング サイズとの対応、およびリレーショナル データベース システムの標準トランザクションのサイズとの相関など、いくつかの理由から、第 1 世代の AF 標準に 4K ブロック長を選択しました。[8]
4Kセクター構造によるフォーマット効率の向上は、物理的なプラッタースペースで7～11パーセントの範囲です。[9] 4Kフォーマットは、新しいECCアルゴリズムに対応するためにECCフィールドを50バイトから100バイトに拡張するのに十分なスペースを提供します。拡張されたECCカバレッジにより、512バイトセクターのレガシーフォーマットに関連付けられた50バイトの欠陥長を超えて処理されたデータエラーを検出して修正する機能が向上します。[10]アドバンストフォーマット規格は、従来の512バイトセクターレイアウトと同じギャップ、同期、およびアドレスマーク構成を採用していますが、8つの512バイトセクターを1つのデータフィールドに結合します。[11]
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2010 年半ばまでに、512 バイト セクター ベースの従来のハード ディスク ドライブが大量に出荷されたため、ハード ディスク ドライブにアクセスする多くのシステム、プログラム、アプリケーションは、セクターあたり 512 バイトの規則に基づいて設計されています。Long Data Sector Committeeとの早期の連携により、コンポーネントおよびソフトウェア サプライヤーは、Advanced Format への移行に備える機会を得ることができました。
たとえば、Windows Vista、Windows 7、Windows Server 2008、およびWindows Server 2008 R2（特定の修正プログラムがインストールされている）は、512e形式のドライブ（4Knは除く）をサポートしています。[12] FreeBSD [13] [14] [15]およびLinuxの最新バージョンも同様です。[16] [17] Mac OS X Tiger以降ではAdvanced Formatドライブを使用できます。 [18] OS X Mountain Lion 10.8.2ではさらにそれらの暗号化をサポートしています。 Windows 8とWindows Server 2012も4Kn Advanced Formatをサポートしています。[12] Oracle Solaris 10と11は、非ルートZFSファイルシステム用に4Knおよび512eハードディスクドライブをサポートし、バージョン11.1では512eデバイスのインストールとブートがサポートされています。[19] Windows Vistaより前のWindows 2000およびWindows XPでは、 NTFSを使用してローカルハードディスクをフォーマットする場合、デフォルトのアロケーションユニットサイズとして4096バイトを使用しますが、4096バイトの境界には合わせません。
カテゴリー
ロング データ セクター委員会が実施した Advanced Format イニシアチブでは、従来のコンピューティング ソリューションとの下位互換性を維持する方法も取り上げられました。この目的のために、いくつかのカテゴリの Advanced Format デバイスが作成されました。
512エミュレーション（512e）
多くのホスト コンピュータのハードウェアおよびソフトウェア コンポーネントは、ハード ドライブが 512 バイトのセクター境界で構成されていることを前提としています。これには、チップセット、オペレーティング システム、データベース エンジン、ハード ドライブのパーティションおよびイメージングツール、バックアップおよびファイル システムユーティリティ、およびその他のソフトウェア アプリケーションの一部など、幅広い項目が含まれます。従来のコンピューティング コンポーネントとの互換性を維持するために、多くのハード ディスク ドライブ サプライヤは、512 バイト変換ファームウェアと組み合わせた記録メディアで Advanced Format テクノロジをサポートしています。512 バイトのファームウェアで 4096 バイトの物理セクターが構成されているハード ドライブは、Advanced Format 512e または 512 エミュレーション ドライブと呼ばれます。512e ドライブでは、1 LBA は512 バイトに相当します。
ネイティブの 4096、4112、4160、または 4224 バイトの物理フォーマット (0、8、64、または 128 バイトのデータ整合性フィールドを含む) から仮想の 512、520、または 528 バイトの増分への変換は、ハード ディスク ドライブにアクセスするエンティティに対して透過的です。読み取りおよび書き込みコマンドは、レガシー ドライブと同じ形式で Advanced Format ドライブに発行されます。ただし、読み取りプロセス中、Advanced Format ハード ドライブは、要求された 512 バイトのデータを含む 4096 バイトのセクター全体をドライブ上のメモリに読み込みます。エミュレーション ファームウェアは、特定のデータを抽出し、512 バイトのチャンクに再フォーマットしてから、データをホストに送信します。通常、このプロセス全体は、パフォーマンスの低下がほとんどまたはまったくなく実行されます。
4K の倍数ではないデータや 4K 境界に揃えられていないデータを書き込む場合、変換プロセスはより複雑になります。このような場合、ハード ドライブは、対象データを含む 4096 バイトのセクター全体を内部メモリに読み込み、新しいデータを既存のデータに統合してから、4096 バイトのセクター全体をディスク メディアに書き直す必要があります。この操作は読み取り、変更、書き込み(RMW) と呼ばれ、磁気ディスクの追加回転が必要になるため、システム ユーザーにパフォーマンスの影響が顕著に現れます。IDEMA とハード ドライブ ベンダーが実施したパフォーマンス分析によると、一般的なビジネス PC ユーザー環境では、書き込み操作の約 5 ～ 10% が不揃いで、RMW パフォーマンスの低下が発生することがあります。[20] [21]
アドバンスド フォーマット ドライブをレガシー オペレーティング システムで使用する場合、ハード ディスク メーカーが提供するソフトウェアを使用してディスク ドライブを再調整することが重要です。ディスクの再調整は、シフトされたパーティションによってファイル システム クラスターが物理ディスク セクターの一部にまたがる、クラスター ストラドリングと呼ばれるパフォーマンス低下状態を回避するために必要です。クラスターとセクターのアラインメントはハード ドライブのパーティションを作成するときに決定されるため、再調整ソフトウェアはディスクのパーティション分割後に使用されます。これにより、コンピューティング エコシステムによって生成されるアラインされていない書き込みの数を減らすことができます。アプリケーションをアドバンスド フォーマット テクノロジへの移行に対応させるためのさらなる活動は、アドバンスド フォーマット テクノロジ コミッティ(旧Long Data Sector コミッティ) [22] [23]とハード ディスク ドライブ メーカーによって先導されました。[24] [25] [26]
4Kネイティブ（4Kn）
4Kネイティブモードで動作するハードディスクドライブにはエミュレーション層が存在せず、ディスクメディアは4096、4112、4160、または4224バイトの物理セクターサイズをシステムファームウェアとオペレーティングシステムに直接公開します。これにより、4Kネイティブドライブの外部から見える論理セクター構成が、内部の物理セクター構成に直接マッピングされます。2014年4月以降、エンタープライズクラスの4Kネイティブハードディスクドライブが市場で入手可能になっています。[27] [28]
オペレーティングシステム内での4096バイト論理セクターのサポートの準備状況は、そのタイプ、ベンダー、バージョンによって異なります。[12] たとえば、Microsoft Windowsは、 Windows 8とWindows Server 2012 （どちらも2012年にリリース）以降、 UEFIで4Kネイティブドライブをサポートしています。[29] 4Kネイティブドライブは、 Windows 7などの古いオペレーティングシステムでも動作する可能性がありますが、ブートドライブとして使用することはできません。[30]
LinuxはLinuxカーネルバージョン2.6.31およびutil-linux-ngバージョン2.17（それぞれ2009年と2010年にリリース）以降、4Kネイティブドライブをサポートしています。 [31] [32] [33]
4Kネイティブドライブを示すカラーバージョンのロゴは512eのロゴとは若干異なり、4つの角が丸く、背景が青で、ロゴの中央に「4Kn」という文字が入っています。[34]
参照
参考文献
- ^ 「Advanced Format Definitions, Abbreviations, and Conventions」。IDEMA。2012年3月16日時点のオリジナルよりアーカイブ。2012年3月13日閲覧。
- ^ 「ホーム - INSIC | Information Storage Industry Consortium」。INSIC。2014年3月12日時点のオリジナルよりアーカイブ。2014年3月12日閲覧。
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ほとんどのディスク ドライブは 512 バイトのセクターを使用します。 [...] エンタープライズ ドライブ (パラレル SCSI/SAS/FC) は 520/528 バイトの「ファット」セクターをサポートします。
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- ^ 「Advanced Format Logo Overview」。IDEMA。2013年10月19日時点のオリジナルよりアーカイブ。2014年1月10日閲覧。
外部リンク
- IDEMA: 高度なフォーマット技術 (2011 年 9 月 29 日にアーカイブ)
- Coughlin Associates: ストレージの未来への適応 (2012 年 5 月 5 日アーカイブ)
- Western Digital: アドバンスト フォーマット ホワイト ペーパー (2018 年 9 月) とその旧バージョン (2010 年 4 月)
- 日立グローバルストレージテクノロジーズ: 高度なフォーマット技術概要
- 技術レポート: ウエスタンデジタルがキャビアグリーンにアドバンストフォーマットを導入
- Dell: サポート: Dell Business Client ノートブックおよびデスクトップの Advanced Format ハード ドライブのシステム イメージ サポート