Ssd alignment что это
Для начала, думаю, стоит пояснить, что такое выравнивание и зачем оно нужно. До недавних пор традиционно логический размер сектора (наименьшего блока данных) на любом накопителе составлял 512 байт. Однако фрагменты данных – кластеры, которые обрабатываются операционной системой за один цикл обычно намного больше: и имеют размер от одного сектора (512 байт) до 128 секторов (64 Кб).
Все это – грустное наследие CHS («цилиндр/головка/сектор») адресации, еще до появления в 1986 году стандарта EIDE. Уже с той поры накопители обзавелись своим микрокодом и CHS-параметры, транслируемые ими, мягко говоря, не соответствовали действительности.
Однако до сих пор именно такая адресация де-факто была принята как стандарт, так как всякого рода утилиты вроде fdisk, вплоть до менеджера дисков ОС Windows XP, все еще считали новые разделы со смещением в 63 сектора от начала.
Начиная с Windows Vista, компания Microsoft наконец пересмотрела этот устаревший принцип и потому новые менеджеры дисков начали учитывать, что накопители могут быть размечены на сектора не 512 байт, а скажем, 1024, 2048 или 4096 байт. Но все равно, для обеспечения совместимости все эти устройства имеют виртуальную емкость, выраженную в 512-байтных секторах и прямой 4к адресации у них не используется. Все операционные системы Windows, предшествующие Vista, при создании кластеров тома распределяют сектора размером 512 байт, и отмечают начало раздела в соответствии с ними, а не с секторами 4 Kб.
А раз, как упоминалось выше, обычно раздел начинается с 63 сектора, возникает проблема смещения разделов, ведь они, выровненные по 63 секторам, уже чисто математически не могут быть точно распределены по секторам 4 Kб, так как 63 сектора по 512 байт никак не составят без остатка целое число секторов 4 Kб. В итоге, первый и все последующие разделы диска будут расположены со смещением.
Если тома выровнены неправильно, кластер перекрывает больше физических секторов, чем он занимал бы, если бы был выровнен. В результате при каждом цикле записи данных приходится стирать и перезаписывать больше физических секторов. Увеличение количества операций не только снижает быстродействие диска и общей производительности системы, но и напрямую влияет на срок эксплуатации накопителя SSD, так как ячейки его памяти рассчитаны лишь на определенное количество операций чтения и записи.
Потому SSD накопители, при условии их использования со старыми ОС, также нуждаются в выравнивании. Хотя чисто технически хранение информации в них осуществляется по другому принципу, нежели на HDD.
Многие производители первых накопителей данного типа сначала просто комплектовали свои устройства утилитами для выравнивания разделов перед форматированием накопителей в нужный размер или выкладывали соответствующее ПО на официальном сайте.
Выход ОС Windows 7 (а теперь уже и 8) решил данную проблему.
Новые ОС при создании логических разделов на накопителях распределяют сектора согласно современным реалиям, что полностью снимает проблему смещения и необходимость выравнивания.
Если же вы все-таки решили пока остаться на привычной «ХРюше», то перед установкой системы выровняйте разделы с помощью утилиты выравнивания, к примеру - Paragon Alignment Tool.
Выполнять выравнивание следует на ПУСТОМ диске, иначе легко потерять выравниваемый раздел!
Если побаиваетесь связываться с утилитами выравнивания, то самый простой способ – зайти к знакомому с «семеркой» на компьютере или в любую компьютерную фирму и попросить (за «спасибо» или за «ништячок») создать и отформатировать на вашем SSD нужное количество разделов.
Как показывает практика, процедура выравнивания разделов не только продлевает жизнь SSD-накопителей, но и существенно прибавляет им производительности, что, в принципе, пользователи от них и ожидают.
Автор выражает благодарность сервис-центру HDD Masters и лично Павлу Янчарскому за информационную и техническую поддержку.
И так, буквально вчера я неожиданно узнал что для SSD дисков также важно 4к выравнивание кластеров. Изначально жесткие диски имеют выравнивание 512 байт, это связано с физическими параметрами диска, и поэтому форматирование таких дисков должно было быть кратно этой величине, что всегда и выполнялось, размер кластера при форматировании варьировался от 512байт до 32кбайт.
Однако в последнее время появились жесткие диски большой ёмкости, у которых прежняя адресация на физическом уровне по 512байт была увеличена до 4кбайт.
Т.е. физически диск способен адресовать данные начало которых кратно 4096 байт.
Однако размещение файлов ОС производит по логической структуре кластеров при форматировании. Очень плохо если логический кластер не совпадает с физическим блоком на диске. Для этого производители дисков комплектуют их утилитами предварительного выравнивания кластеров. По сути это программы форматирования, которые форматируют диск так чтобы начало кластера всегда совпадало с началом блока.
Однако это в основном касалось (как мне казалось) лишь дисков повышенной ёмкости (от 2ТБ). Оказалось это не так. Этому подвержены и все SDD, и вот почему:
По некоторой информации Windows 7 во время чистой установки на SSD диск сразу производит выравнивание. Однако при переносе системы с HDD на SSD с помощью различных утилит, весьма вероятно отсутствие требуемого выравнивания.
Надпись красным сообщает нам что диск не выровнен.
Вот что получилось у меня спустя 20минут ожидания:
Как видим, скорости записи, особенно маленьких файлов значительно выросли. Как и общая оценка диска.
Выравнивание разделов жёсткого диска программой Paragon Alignment Tool
- Примечание: Программа Paragon Alignment Tool платная и стоит 299 рублей. Но вы можете выровнять разделы жёсткого диска бесплатно программой MiniTool Partition Wizard Free.
Paragon Alignment Tool сканирует разделы жёстких дисков, подключенных к моему компьютеру.
Окно настроек программы Paragon Alignment Tool.
Настройки по умолчанию обеспечивают максимальную защиту от потери данных, а также быструю работу программы.
Кстати, у Paragon Alignment Tool есть подробная справка на русском языке, можете почитать.
В данном окне нам нужно выбрать разделы для выравнивания:
В левой части окна отображаются все жёсткие диски и разделы, а в правой части окна нам объясняют, что разделы зелёного цвета, это нормальные разделы, жёлтые - нужно выравнивать, а красные не могут быть выровнены программой.
Отмечаем галочками разделы, которые программа отметила жёлтым цветом и жмём на кнопку Align partitions.
Начинается процесс выравнивания разделов.
Комментарии (15)
Рекламный блок
Подпишитесь на рассылку
Навигация
Облако тегов
Архив статей
Сейчас обсуждаем
admin
Могу привести личный пример. Обычно у меня открыто два браузера со множеством вкладок, для такой
гость
Сколько по вашему мнению на сегодняшний день нужно оперативной памяти для компьютера с Windows 11?
Я бы сказал, что уже есть проблема с драйверами на старые устройства. У меня перестал работать
Антон П
Ещё бы я добавил сюда бюджетные восьмипоточные камешки: Intel Core i3-9100F, Core i3-10100F, AMD
Гость Владимир
Хорошая статья, только я бы сказал, что чипсет, это по сути и есть материнская плата! Почти все
RemontCompa — сайт с огромнейшей базой материалов по работе с компьютером и операционной системой Windows. Наш проект создан в 2010 году, мы стояли у истоков современной истории Windows. У нас на сайте вы найдёте материалы по работе с Windows начиная с XP. Мы держим руку на пульсе событий в эволюции Windows, рассказываем о всех важных моментах в жизни операционной системы. Мы стабильно выпускаем мануалы по работе с Windows, делимся советами и секретами. Также у нас содержится множество материалов по аппаратной части работы с компьютером. И мы регулярно публикуем материалы о комплектации ПК, чтобы каждый смог сам собрать свой идеальный компьютер.
Наш сайт – прекрасная находка для тех, кто хочет основательно разобраться в компьютере и Windows, повысить свой уровень пользователя до опытного или профи.
Появление современных жестких дисков с секторами размером 4 KБ (вместо 512 байт) сделало проблему выравнивания разделов актуальной как для IT-специалистов, так и для обычных пользователей. Все дело в том, что несоответствие между физическим и логическим распределением данных может привести к резкому снижению производительности всей системы и сокращению срока службы оборудования.
Чтобы объяснить суть выравнивания разделов, проиллюстрируем размещение данных, хранящихся на обычном жестком диске:
На рисунке представлена упрощенная схема сегментации, где один раздел занимает все место на диске и все сектора. Раздел соотносится с первым сектором, начало раздела соответствует началу первого сектора. Однако это слишком упрощенная схема. Ведь раздел состоит из логических единиц/блоков. Рассмотрим то, как они связаны с секторами:
На рисунке показано, что одному кластеру соответствует два сектора. Это означает, что при считывании данных, например, небольшого текстового файла с одного кластера, устройство хранения считывает данные с двух секторов.
Обратите внимание: начало раздела соответствует началу первого сектора и все кластеры выровнены по секторам, следовательно, раздел является выровненным. Операции с данными выполняются на максимальной скорости.
Теперь рассмотрим причины несоответствия разделов секторам и следствия этого явления.
Как и почему несоответствие разделов и секторов замедляет работу жесткого диска?
Размер физических секторов современных жестких дисков (например, Western Digital) составляет 4096 байт, на физическом уровне происходит обработка блоков данных размером 4 KБ, однако для внешнего оборудования и программного обеспечения такие диски выглядят как “традиционные”, имеющие секторы по 512 байт. Это позволяет обеспечить совместимость с более ранними версиями ПО. В таких случаях добавляется еще один уровень – уровень совместимости.
На рисунке показаны три уровня распределения данных. Нижний уровень – это, собственно, жесткий диск и физические секторы по 4 КБ. Второй уровень – абстрактное представление в виде секторов размером 512 байт для внешних систем. А самый верхний уровень – действующая файловая система с кластерами размером 2 KБ, каждый из которых равен четырем абстрактным секторам и половине физического сектора. Таким образом, 1 кластер = 4 абстрактных сектора = ½ физического сектора.
Обратите внимание, что все три уровня выровнены относительно друг друга и начала диска. Таким образом, чтение или запись данных одного кластера реализуется с использованием четырех секторов по 512 байт и одного сектора размером 4KБ. Количество операций чтения-записи минимально; диск работает с максимальной производительностью.
Но ситуация меняется в худшую сторону, когда кластеры логического уровня смещаются относительно лежащих ниже слоев, как показано на этом рисунке:
Как видите, раздел смещен относительно начала диска на один сектор размером 512 байт. В результате несколько логических кластеров оказались связанными с двумя физическими секторами 4KБ (второй, четвертый и шестой), что привело к удвоению количества операций чтения-записи. В данном случае производительность системы снижается, так как для управления данными жесткий диск выполняет две операции в двух секторах вместо одной, как при правильном выравнивании разделов.
Каковы причины смещения? Все версии ОС Windows, предшествующие Vista, при создании кластеров тома ориентируются на секторы размером 512 байт и помещают начало раздела в соответствии с ними, а не с секторами 4 KБ как показано на предыдущем рисунке, где начало раздела сдвинуто на один сектор 512 байт.
Обычно раздел начинается с 63 сектора. 63 сектора – устоявшийся размер «цилиндра» диска и некоторые старые версии DOS или Windows требуют, чтобы раздел был выровнен относительно «цилиндра» для правильной адресации и доступа к секторам. Современные ОС не используют устаревшую схему адресации CHS (цилиндр/головка чтения/сектор). Но по ряду причин все версии Windows, предшествующие Vista, создают разделы по этому правилу.
Интересно, что разделы, выровненные по 63 секторам, по чисто математическим причинам не выравниваются по секторам 4 KБ.
Очевидно, что 63 сектора по 512 байт не соответствуют целому числу секторов 4 KБ. Таким образом, первый и все следующие за ним разделы диска будут расположены со смещением.
Что делает Paragon Alignment Tool?
В ближайшие дни компания Paragon Software представит утилиту Paragon Alignment Tool (PAT). По сути, она перемещает разделы на некоторое количество секторов по 512 байт, выравнивая тома. Например, для выравнивания раздела размером 63 сектора необходимо просто переместить его вперед на один сектор размером 512 байт.
Теперь начало раздела соответствует началу сектора 4KБ, и этот раздел, и все последующие располагаются правильно.
PAT смещает начало раздела на 2048 секторов по 512 байт от начала диска, что соответствует 1 МБ, а также прекрасно подходит для секторов 4 KБ.
Необходимость выравнивания разделов для SSD
Для твердотельных дисков SSD проблема неправильного расположения разделов еще более актуальна, чем для традиционных жестких дисков. Размер модулей памяти современных SSD составляет 4096 байт, что является аналогом секторов 4 KБ. Таким образом, все упомянутые ранее проблемы, связанные с выравниванием разделов, возникают и при использовании SSD.
Однако, кроме снижения скорости работы файловой системы, существует еще одна проблема, присущая исключительно SSD. Ячейки памяти твердотельных дисков быстрее выходят из строя при большом количестве операций записи. Таким образом, при неправильном расположении разделов на SSD снижается не только скорость работы системы, но и подвергается опасности сам твердотельный диск.
Выравнивание разделов с помощью PAT устраняет избыточные операции чтения/записи, что позволяет значительно увеличить скорость работы и продлить срок службы SSD.
Необходимость выравнивания разделов для SAN и RAID
Технология RAID позволяет объединить множество жестких дисков и других устройств хранения информации в один большой массив данных. Система воспринимает этот массив как одно большое устройство хранения, а данные распределяются по всем его ресурсам. Объем, по достижении которого данные перестают записываться на один диск массива и начинают записываться на другой, называется размером страйпа, который, в свою очередь, может быть самым разным ( 8 КБ, 16 КБ, 32 КБ или 64 КБ).
При использовании программных или аппаратных RAID производительность системы может уменьшиться, если начальное положение раздела не соответствует размеру страйпа. В этом случае увеличивается количество операций с данными на нескольких дисках RAID-массива.
Чтобы решить эту проблему PAT сдвигает разделы на 2048 секторов. Такое смещение подходит для большинства размеров страйпа. Работа с данными становятся быстрее за счет устранения избыточных операций.
Необходимость выравнивания разделов в виртуальных средах
Выравнивание разделов в условиях виртуальной инфраструктуры очень важно для производительности, срока службы оборудования и эффективного использования хранилищ. Неправильное распределение разделов приводит к тому, что виртуальная машина получает из массива больше данных, чем запрашивалось. Это не только снижает эффективность работы, при такой избыточной нагрузке требуется и больше ресурсов для хранения данных.
На этом рисунке представлена конфигурация сервера VMware ESX \ Server \ vSphere, использующего хранилище RAID/SAN. Здесь разделы неправильно расположены сразу на двух уровнях, что ведет к серьезному снижению производительности. Например, чтобы считать данные с первого кластера, система должна считать три VMFS-блока и четыре RAID-блока (и еще больше страйпов).
В данный момент PAT не может перемещать сами тома VMFS, но может выравнивать разделы на виртуальных дисках.
При такой конфигурации все тома и разделы расположены правильно и общая скорость выполнения операций с данными увеличилась в два раза.
Традиционно размер сектора (наименьшего блока данных) в любом встроенном хранилище составлял 512 байт. В действительности фрагменты данных, обрабатываемые операционной системой намного больше: это кластеры (или блоки и т.п.). Обычно они имеют размер от одного сектора (512 байт) до 128 секторов (64 Кб).
Появление современных дисков с секторами размером 4 Kб сделало проблему выравнивания разделов актуальной не только для большинства IT-специалистов, но и для обычных пользователей. Внедрение виртуальных сред и различных RAID-технологий в компаниях дало толчок к появлению большего количества приложений для выравнивания разделов, поскольку несоответствие между физическим и логическим распределением данных может стать причиной значительного снижения производительности всей системы и срока службы оборудования.
Что такое выравнивание разделов?
Чтобы объяснить понятие «выравнивание разделов», необходимо сначала проиллюстрировать распределение данных, хранящихся на диске.
На рисунке представлена упрощенная схема сегментации, где один раздел занимает все место на диске и все сектора. Раздел соотносится с первым сектором, «начало» раздела соответствует «началу» первого сектора. Однако это слишком упрощенная схема. Раздел состоит из нескольких логических единиц – кластеров. Рассмотрим, как они связаны с секторами.
На рисунке показано, что одному кластеру соответствует два сектора. Это означает, что при считывании данных, например, небольшого текстового файла с одного кластера, устройство хранения считывает данные с двух секторов. Несмотря на то, что на приведенном выше рисунке одному кластеру соответствует два сектора, обычно кластер связан с большим количеством секторов. Обратите внимание: начало раздела соответствует началу первого сектора и все кластеры выровнены по секторам, следовательно, раздел является выровненным. Операции с данными выполняются на максимальной скорости.
Теперь рассмотрим причины несоответствия разделов секторам и следствия этого явления.
Почему несоответствие разделов и секторов негативно влияет на работу жесткого диска?
Неправильное распределение разделов возникает потому, что в действительности размер физического сектора может быть не равен 512 байтам, а программное обеспечение этого не учитывает. Размер физических секторов современных жестких дисков, например, Western Digital, составляет 4096 байт, на логическом уровне происходит обработка блоков данных размером 4 Kб, но для внешнего оборудования и программного обеспечения такие диски выглядят как «традиционные», имеющие сектора по 512 байт. Это позволяет обеспечить совместимость с более ранними версиями ПО. В таких случаях добавляется еще один уровень – уровень совместимости. См. рисунок.
На рисунке показаны три уровня распределения данных. Нижний уровень – это собственно жесткий диск и физические сектора 4 Кб. Второй уровень – абстрактное представление в виде секторов размером 512 байт для внешних систем. А самый верхний уровень – действующая файловая система с кластерами размером 2 Kб, каждый из которых равен четырем абстрактным секторам и половине физического сектора. Таким образом, 1 кластер = 4 абстрактных сектора = ½ физического сектора.
Обратите внимание, что все три уровня выровнены относительно друг друга и начала диска. Таким образом, чтение или запись данных одного кластера реализуется с использованием четырех секторов по 512 байт и одного сектора размером 4 Kб. Количество операций чтения – записи минимально; диск работает с максимальной производительностью.
Но ситуация меняется в худшую сторону, когда кластеры логического уровня смещаются относительно лежащих ниже слоев. См. рисунок.
На рисунке раздел смещен относительно начала диска на один сектор размером 512 байт. В результате несколько логических кластеров оказались связанными с двумя физическими секторами 4 Kб (второй, четвертый и шестой), что привело к удвоению количества операций чтения-записи. В данном случае производительность системы снижается, так как для управления данными жесткий диск выполняет две операции в двух секторах вместо одной, как при правильном выравнивании разделов.
Каковы причины смещения? Все операционные системы Windows, предшествующие Vista, при создании кластеров тома ориентируются на сектора размером 512 байт и помещают начало раздела в соответствии с ними, а не с секторами 4 Kб, как показано на предыдущем рисунке, где начало раздела сдвинуто на один сектор 512 байт.
Обычно раздел начинается с 63 сектора. 63 сектора – устоявшийся размер «цилиндра» диска и некоторые старые версии DOS или Windows требуют, чтобы раздел был выровнен относительно «цилиндра» для правильной адресации и доступа к секторам. Такое смещение делается в целях совместимости с более ранними системами, современные ОС не используют эту устаревшую схему адресации CHS (цилиндр/головка чтения/сектор). Но по ряду причин все ОС Windows, предшествующие Vista, создают разделы по этому правилу.
До начала массового использования жестких дисков с разделами 4 Kб для домашних пользователей не существовало проблемы выравнивания разделов. Разделы, выровненные по 63 секторам, по чисто математическим причинам не выравниваются по секторам 4 Kб. Рассмотрим уравнение:
Очевидно, что 63 сектора по 512 байт не соответствуют целому числу секторов 4 Kб, таким образом, первый раздел и все следующие за ним разделы диска будут расположены со смещением.
Что делает Paragon Alignment Tool?
Как Вы догадываетесь, инструмент выравнивания разделов PAT компании Paragon просто перемещает разделы на некоторое количество секторов по 512 байт, выравнивая тома. Например, для выравнивания раздела размером 63 сектора необходимо просто переместить его вперед на один сектор размером 512 байт.
Теперь начало раздела соответствует началу сектора 4 Kб, и этот раздел, и все последующие располагаются правильно.
PAT смещает начало раздела на 2048 секторов по 512 байт от начала диска; что соответствует 1 Мб, а также прекрасно подходит для секторов 4 Kб.
Необходимость выравнивания разделов для SSD
Для твердотельных дисков SSD проблема неправильного расположения разделов еще более актуальна, чем для традиционных жестких дисков. Размер модулей памяти современных SSD составляет 4096 байт, что является аналогом секторов 4 Kб. Таким образом, все упомянутые ранее проблемы, связанные с выравниванием разделов, возникают и при использовании SSD.
Однако, кроме снижения скорости работы файловой системы, существует еще одна проблема, присущая исключительно SSD. Ячейки памяти твердотельных дисков быстрее выходят из строя при большом количестве операций записи. Таким образом, при неправильном расположении разделов на SSD, снижается не только скорость работы системы, но и подвергается опасности сам твердотельный диск. Выравнивание разделов с помощью PAT устраняет избыточные операции чтения/записи, что позволяет значительно увеличить скорость работы и продлить срок службы SSD.
Необходимость выравнивания разделов для SAN и RAID
Технология RAID позволяет объединить множество жестких дисков и других устройств хранения информации в один большой массив данных. Система воспринимает этот массив как одно большое устройство хранения, и данные распределяются по всем его ресурсам. Объем данных, по достижении которого данные перестают записываться на один диск массива и начинают записываться на другой, называется размером страйпа. Размер страйпа может быть разным, например, 8 Кб, 16 Кб, 32 Кб или 64 Кб.
При использовании программных или аппаратных RAID производительность системы может уменьшиться, если начальное положение раздела не соответствует размеру страйпа. В этом случае увеличивается количество операций с данными на нескольких дисках RAID-массива.
Чтобы решить эту проблему, PAT сдвигает разделы на 2048 секторов. Такое смещение подходит для большинства размеров страйпа. Работа с данными становятся быстрее за счет устранения избыточных операций. См. рисунок.
На рисунке представлен правильно выровненный раздел и массив RAID-0, где каждый блок связан с двумя страйпами (это проиллюстрировано для блока №1). В этой ситуации работа с одним логическим кластером будет вызывать операции с одним блоком и двумя страйпами.
Собственно говоря, SAN – это просто большой RAID-массив, распределенный по локальной или оптоволоконной сети. Таким образом, для SAN вопросы выравнивания разделов решаются точно так же, как и для RAID-массивов.
Необходимость выравнивания разделов в виртуальных средах
Выравнивание разделов в условиях виртуальной инфраструктуры очень важно для производительности, срока службы оборудования и эффективного использования хранилищ. Неправильное распределение разделов приводит к тому, что виртуальная машина получает из массива больше данных, чем запрашивалось. Это не только снижает эффективность работы, при такой избыточной нагрузке требуется и больше ресурсов для хранения данных.
На предыдущем рисунке представлена конфигурация сервера VMware Server, использующего хранилище RAID/SAN. Здесь разделы неправильно расположены сразу на двух уровнях, что ведет к серьезному снижению производительности. Например, чтобы считать данные с первого кластера, система должна считать три VMFS блока и четыре RAID-блока (и еще больше страйпов).
В данный момент PAT не может перемещать сами тома VMFS, но может выравнивать разделы на виртуальных дисках.
При такой конфигурации все тома и разделы расположены правильно и общая скорость выполнения операций с данными увеличилась в два раза. Обратите внимание, чтобы получить данные для одного кластера системе необходимо считать только два VMFS-блока и два RAID-блока.
Заключение
PAT очень прост в использовании. Запустите программу, и она автоматически обнаружит все неправильно расположенные разделы. Пользователь может принять настройки по умолчанию и запустить процесс выравнивания. После его завершения все разделы будут расположены правильно.
В этом документе были рассмотрены все основные вопросы, касающиеся неправильного расположения разделов на жестких дисках с разделами 4 Kб, твердотельных накопителях, в RAID-массивах, SAN и виртуальных средах. Также описывались причины и негативные последствия неправильного распределения разделов.
Читайте также: