Generationswechsel: Festplatten mit 4K-Sektoren sind im Kommen

Eigenschaften der 4K-Sektorgröße (Advanced Format)

WD liefert das WD10EARS-Laufwerk mit einer kompakten Anleitungen aus, die beschreibt, wie man das Laufwerk auf maximale Performance hin konfiguriert. Die Anweisungen durchzuführen ist denkbar einfach: Entweder man verwendet bei Windows XP-Systemen mit mehreren (geklonten) Partitionen die WD Align Software oder man konfiguriert vor der Installation von Windows XP auf einer einzelnen Partition die Jumper 7-8 des WD10EARS Advanced-Format-Laufwerks. Alle anderen Betriebssysteme, damit sind Windows Vista und Windows 7 gemeint, erfordern keine spezielle Konfiguration durch den Anwender.

Durch diese Information wissen wir bereits folgendes: Die beiden letzten Ausgaben des Windows-Betriebssystems können bereits mit 4K-Sektoren umgehen, während das bei Windows XP nicht der Fall ist. Hinzu kommt, dass den Anweisungen von Western Digital zufolge unter bestimmten Bedingungen scheinbar etwas neu angeordnet  werden muss. Dies bezieht sich auf das Verhältnis von physischen zu  logischen Sektoren: Alle Laufwerke mit 4KB-Sektorengrößen emulieren aus Kompatibilitätsgründen an der Schnittstelle auch weiterhin eine Größe von 512 Byte pro Sektor, da Anwendungen in nächster Zeit auch weiterhin Sektoren von 512 Bytes verwenden werden. Deshalb speichern die neuen physischen 4KB-Blöcke acht logische Blöcke zu jeweils 512 Bytes. Hier dürften dann Probleme auftreten.

Die Performance-Falle

Wenn Daten mit einer Größe von 512 Byte über zwei physische 4 KB-Blöcke geschrieben werden müssen, dann muss die Festplatte die betroffenen 4 KB-Blöcke auslesen, die Änderungen anwenden und die Daten dann wieder auf das Laufwerk zurück schreiben. Diesen Vorgang bezeichnet man als Read-Modify-Write (RMW). Das richtet zwar bei gelegentlichem Auftreten keinen großen Schaden an, wird aber zu einem deutlichen Problem, wenn die Anordnung von acht Sektoren zu jeweils 512 Bytes auf lediglich einen physischen 4 KB-Block fehlerhaft ist. Deshalb bietet WD entweder seine Alignment-Software (Informationen und Downloads finden Sie hier), mit der alle Daten auf einer Festplatte neu angeordnet werden, damit die logischen 512 Byte-Sektoren in die physischen 4 KB-Sektoren passen.

Windows XP vs. Vista und 7

Windows Vista und Windows 7 achten auf die Sektoren, was bedeutet, dass sie die 512 Byte-Sektoren automatisch an den physischen Sektoren der Festplatte ausrichten, angefangen beim LBA Block 2048. Windows XP verfügt nicht über diese Fähigkeit, und da das Betriebssystem die erste Partition bei LBA Sektor 63 erstellt, sind alle folgenden Sektoren falsch angeordnet, was wiederum deutliche Auswirkungen auf die Performance hat: Jeder Schreibvorgang verursacht jetzt ein Read-Modify-Write, das wegen der dafür erforderlichen zusätzlichen Umdrehung der Festplatte höhere Latenzzeiten zur Folge hat.

Linux?

Linux fdisk erleichtert die Partitionierung ungemein, wenn man eine 4K-Festplatte in Betrieb nehmen möchte. Der Parameter –u erlaubt die Definition einer absoluten Sektorenanzahl. Jeder Sektor, der durch acht teilbar ist, funktioniert einwandfrei (z.B. 2048 wie er auch von Windows Vista bzw. Windows 7 verwendet wird).

Die WD Alignment-Lösung

Western Digital bietet derzeit zwei Möglichkeiten, um das Performance-Problem zu vermeiden. Zunächst wäre da die Alignment-Software, die ganz einfach alle verfügbaren Partitionen umsiedelt, um sicherzugehen, dass diese dann bei einem frischen physischen 4 KB-Sektor anfangen. Die zweite Möglichkeit ist der mysteriöse Jumper 7-8 auf der Festplatte, dessen Verwendung wir Ihnen nicht empfehlen: Dabei handelt es sich um einen waghalsigen Hardware-Hack der Partitionstabelle, mit dem die effektive LBA-Sektorenanzahl um 1 erhöht wird: Infolgedessen schreibt Windows XP, das die erste Partiton bei LBA 63 erstellt, auf den logischen Block 64 und passt sich damit an die 4 KB-Sektorengrößen des Laufwerks an. Leider gehen Daten verloren, wenn man das Laufwerk danach ohne den Jumper betreibt, wohingegen das Alignment-Tool keinen Schaden anrichtet. Alles, was man dafür braucht, ist ein wenig Geduld bis das Laufwerk alle Partitionen umgesiedelt hat, um die logischen Sektoren an den physische Sektoren auszurichten. Das Alignment-Tool benötigte für den Umzug einer Testinstallation mit allen wichtigen Treibern und ein paar installierten Benchmarks (ca. 20 GB) etwas mehr als eine Stunde.

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29 Kommentare
    Dein Kommentar
  • tobei
    Was sehr interessant wäre, ist wie man sich bei einem Raid zu verhalten hat.
    -1
  • tobei
    Was sehr interessant wäre, ist wie man sich bei einem Raid zu verhalten hat.
    -3
  • Anonymous
    Mir ist immer noch nicht klar, wie eine größere Platter Anzahl die Anzahl der beweglichen Teile erhöht. Sowohl die Platten als die Schreib-Leseköpfe sind doch fest verbunden und bewegen sich immer zusammen. Bei den Platten die ja mit konstanter Geschwindigkeit rotieren sollte es von der Energie einen sehr geringen Unterschied machen, eigentlich nur beim Beschleunigen, vielleicht ein bißchen durch Reibung aber ich glaube nicht, dass das viel sein wird.
    1
  • nova66
    NA ist ja eine echt glücklich gewählte Abkürzung. Dachte auf dem ersten Blick das ständ für Not Available...
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  • lrlr
    >Die Performance-Falle
    >Wenn Daten mit einer Größe von 512 Byte über zwei physische 4 KB-Blöcke

    logische sektore von MEHR ALS 512 Byte ...! muss das heißen..

    die WD tabelle ist auch super
    und "NA" heißt normalerweise "not available"
    -1
  • nova66
    ja, meinte auch die WD Tabelle ^^
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  • mareike
    Schöner Test vor allem da ich mir die Platte vor 2 Wochen angeschaft habe. ;)

    Da tun sich für mich gleich ein paar Fragen auf eventuell an den Autor.

    1.
    im Test steht was von einer U/min von 5400.

    In Produktbeschreibungen zb bei Geizhals aber das
    ...5400rpm-7200rpm (IntelliPower) • 64MB Cache • 8.9ms • Besonderheiten: Advanced ...

    Frage was stimmt nun ?

    2.
    ..Wenn Daten mit einer Größe von 512 Byte über zwei physische 4 KB-Blöcke..

    wie können Daten mit der grösse von 512byte über zwei physische 4 kb blöcke gehen, wenn doch in jeden 4 kb block 8 512er blöcke passen ?

    3.
    zu der frage mit dem für den anwender nicht vorhandenen vorteils durch die schlankere verwaltung. wo ist der vorteil hin ? nutzt WD die platter nicht voll aus im vergl. zu herkömmlichen hds ? kann mir nicht vorstellen das WD für die 4kb modele andere platter verwendet (kleinere)?

    4.wie sieht die performance aus wenn man die platten in physisch passenden 4kb blöcken formatiert (zb für nutzer mit grossen dateien zb audio , video)??

    Ich bin mit der platte bisher zufrieden. Investiere nur noch in hardware die auch in sachen silent, und energieverbrauch akzeptabel ist.
    fürs system hab ich eine ssd, und für die daten / anwendungen past diese platte ideal
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  • Anonymous
    In meinem persönlichen Vergleich der 1.5 TB EARS zur vorhandenen 1.5 TB Samsung F2 ist mir vorallem mal aufgefallen, daß die EARS Platte nicht schneller ist (positive Ausnahme: Blockgrößen unter 4KB werden im ATTO wesentlich beschleunigt, NTFS formatiert mit 4k Blockgröße), nicht ein MB zusätzliche Kapazität für den Käufer bleibt, und sie weder bei Temperatur noch Lautstärke echte Vorteile bietet.
    Würde übrigens empfehlen das Dateisystem beim Formatieren auch an die 4K Blockgröße anzupassen, dann so kann das Problem, daß kleine Dateien über die physikalische Blockgrenze laufen erst gar nicht entstehen, und NTFS hat auch keine Probleme damit. Zusätzlich sollte man dann die ganzen Benchmarks noch einmal machen, weil vorallem Zugriffe und I/Os so bessere Werte liefern sollten. Ist doch eh klar, daß sich der Zugriff auf die hinteren "simulierten" 512er Blöcke verzögert, wenn zuerst der ganze 4k Block ausgelesen werden muss.
    1
  • noskill
    @lsfdavo23

    Eben, eine Festplatte beschleunigt auch ständig und läuft nicht die ganze Zeit mit einer konstanten Drehzahl -> Energieverbrauch steigt mit zunehmenden Trägheitsmoment durch steigende Platterzahl.
    Ausserdem sind die Leseköpfe bewegliche Teile und je mehr Platter, desto mehr Leseköpfe.
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  • Scour
    Die Green-Serie dreht nach wie vor mit 5400U/Min, das mit den 7200U/Min ist Quatsch, da wird nicht hoch/runtergereglt
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  • titan1981
    Ich habe genau die getestete Platte in meinem Rechner, wollte sie allerdings in meinen Mediarecorder einbauen leider wird sie nicht erkannt aufgrund dieser Änderung mit den 4k sektoren. Muss ich mir wohl noch irgendwoher ne ältete 1TB FPalatte holen.
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  • lrlr
    gibts jetzt irgendeinen vorteil?
    wenn sie jetzt anstellen von 1TB z.b. 20% mehr also 1,2TB hätte, OK aber so ??
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  • Firunwulf
    Immerhin hat man statt der ~ 976 GB Nettokapazität jetzt das komplette Terrabyte zur Verfügung. Ist doch auch mal was.
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  • Firunwulf
    Im ersten Moment wollte ich die Platte sofort kaufen, 110.000 MB/s Durchsatz ist ein Spitzenwert. Scheint sich aber nur um einen Fehler in der ersten Grafik zu handeln wenn man sich so den Rest des Tests anschaut ;)
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  • noskill
    @Firunwulf

    Was hat die Blockgröße mit der 2^n Rechnung bei Datenspeichern zu tun?

    http://de.wikipedia.org/wiki/Byte

    Eine mit 1TB angegebene Festplatte hat auch 1000GB bzw. 931,3GiB oder 0,909TiB.
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  • suit
    noskill@Firunwulf Was hat die Blockgröße mit der 2^n Rechnung bei Datenspeichern zu tun?http://de.wikipedia.org/wiki/ByteEine mit 1TB angegebene Festplatte hat auch 1000GB bzw. 931,3GiB oder 0,909TiB.


    Da hast du uneingeschränkt recht - danke auch für die korrekte Nutzung der IEC-Präfixe in diesem Kontext :)
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  • schroeder
    Abwarten, wie die in einem raid laufen..
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  • aarfy
    tobeiWas sehr interessant wäre, ist wie man sich bei einem Raid zu verhalten hat.

    liegt doch auf der Hand: je nach Anzahl der Platten im Raid und verwendetem Raid Modus muss ein vielfaches der 4kb als Blockgröße gewählt werden. Was allerdings nicht zu empfehlen ist da das aufgrund der größeren einzulesenden Datenmengen deutliche Einbrüche bei der Performance mit sich bringen dürfte. Kurzum diese Laufwerke sind nicht empfehlenswert wenn man einen Raid einrichten möchte, ausser man verwendet Daten mit einer sehr großen Dichte z.B. Filme o.Ä. so das diese gut in z.B. 16Kb Blöcken eingelesen werden können. Je fragmentierter die Daten sind desto mehr bricht die Performance ein.

    Beispiel: ein Dateifragment von 7 Kb wird ungünstigerweise auf ein mit 512Bytes Formatiertes Raid 0 mit zwei Platten geschrieben - dabei werden die Daten vom BS so fragmentiert das jeder 512bytes Block in einem anderen Sektor liegt - jetzt muss die Platte jeweils für 512 Bytes an Daten 8KB auslesen (jeweils 4KB von jeder Platte) - was die Geschwindigkeit DEUTLICH veringert.
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  • mareike
    @ autor/übersetzer

    den test hier rein zu "klatschen" ob selbst gemacht oder nur übersetzt und dann den tread hier nicht zu betreuen empfinde ich als mangelhaft!
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  • ka0t
    Es sollte eine etwas eindeutigere Bezeichnung der Platten mit der neuen Blockgrösse geben, finde ich. Ich hoffe, das überall das 4 KB- Blockgrößenzeugs in der Artikelbeschreibung zu finden ist / als Warnung oder Kaufargument je nach einzusetzendem OS ^^
    Ein Jumpergefrickel beim Klonen einer sterbenden HDD auf ne neue WD oder sonstigen Spaß will ich mir definitiv ersparen- es soll bei Privatkunden stabil laufen und nicht ein paar bytchen schneller, die der Office- User eh nicht mehrkt.
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