Wie oft haben wir uns schon mit den Begriffen 512N und 4kN auseinandergesetzt und nicht wirklich gewusst, was sie bedeuten? Es ist Zeit, das Rätsel zu lösen und uns in die Welt der Festplatten und Flash-Speicher zu begeben.
Was sind 512N und 4kN?
Die Begriffe 512N und 4kN beschreiben die physische Sektorgröße von Festplatten – die kleinste Datenmenge, die auf der Festplatte geschrieben oder gelesen werden kann. Mit anderen Worten: Eine 512N-Festplatte hat Sektoren mit 512 Bytes und eine 4kN-Festplatte hat Sektoren mit 4 Kilobytes. Manchmal werden die 4kN-Festplatten auch als AF-Festplatten (Advanced-Format-Festplatten) bezeichnet.
Die Einführung von 4kN-Sektoren
Die 4kN-Sektoren wurden eingeführt, um mehr Daten auf den Platten zu speichern, ohne das LBA (logical block addressing) -Schema zu ändern. Leider waren nicht alle Betriebssysteme und Anwendungen bereit, mit den größeren 4kN-Sektoren umzugehen, insbesondere wenn weniger als 4 Kilobytes geschrieben wurden. Um dieses Dilemma zu lösen, haben die Festplattenhersteller 512e erfunden. Eine 512e-Festplatte emuliert einen Festplattencontroller mit 8 Sektoren von je 512 Bytes und verwendet weiterhin einen physischen Sektor von 4 Kilobytes. Es sieht so aus, als ob man mit einer 512N-Festplatte spricht. Diese Kompatibilität hat jedoch ihren Preis. Wenn nicht alle 8 emulierten Sektoren durch einen Schreibvorgang aktualisiert werden, liest die Festplatte den 4k-Sektor von der Festplatte in einen Puffer, aktualisiert den geänderten emulierten Sektor und schreibt dann den aktualisierten 4k-Sektor zurück auf die Festplatte. Das bedeutet, dass eine einzelne 512-Byte-Operation in zwei 4kN-Operationen übersetzt wird. Da ein Festplattenkopf nur eine Sache gleichzeitig tun kann, entweder lesen oder schreiben, benötigt 512e mindestens zwei Umdrehungen des Spindels, um die Daten zu schreiben, während für 512N nur eine Umdrehung erforderlich ist. Wenn der Schreibvorgang außerhalb der 4k-Ausrichtung liegt, benötigt der Vorgang sogar 4 Umdrehungen, was die Verzögerung weiter verschlimmert. Dies tritt zum Beispiel auf, wenn ein 1k-Schreibvorgang den letzten emulierten Sektor eines 4k-Sektors und den ersten Sektor des nächsten 4k-Sektors aktualisiert.
Was bedeutet das für Flash-Seiten?
SSDs arbeiten ebenfalls mit 512N- oder 4kN-Ebene. Die Flash-Seiten sind in der Regel deutlich größer als 4 Kilobyte und ähnlich wie bei den Festplattensektoren können die Seiten nicht teilweise programmiert werden. Der SSD-Controller liest eine gesamte Seite in einen Puffer, aktualisiert die neuen Daten innerhalb des Puffers und programmiert dann den neuen Inhalt in die Flash-Zellen. Aufgrund der begrenzten Programmzyklen der Flash-Zellen bestimmt eine Wear-Leveling-Schicht, wo die tatsächlichen Flash-Seitendaten landen. Diese Schicht versucht immer, die Daten auf eine Seite mit den am wenigsten verwendeten Zellen im gelöschten Zustand zu senden. Ähnlich wie bei den Köpfen von Festplatten können die Flash-Zellen entweder gelesen, gelöscht oder programmiert werden. Kleine Schreibvorgänge auf einen Teil einer Seite oder nicht ausgerichtete Schreibvorgänge, die mehrere Seiten berühren, führen zu erhöhtem Verschleiß und dem berüchtigten “Write-Cliff”. Dabei handelt es sich um den Punkt, an dem die Schreibleistung drastisch abnimmt, weil keine gelöschten Zellen mehr “auf Lager” sind.
Wichtige Überlegungen beim Kauf
Aus diesen Gründen sollte man vor dem Kauf neuer Speicherhardware einen genauen Blick auf die verwendeten Sektorengrößen werfen, um letzte Überraschungen zu vermeiden.
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Zusammenfassung
Die Technologien hinter den verschiedenen Sektorgrößen und Flash-Seiten sind komplex und haben Auswirkungen auf die Leistung und Langlebigkeit von Festplatten und SSDs. Es ist wichtig, diese Unterschiede zu verstehen, um die richtige Wahl beim Kauf von Speicherhardware zu treffen. Denken Sie daran, dass die Ausrichtung der Schreibvorgänge, die Größe der Sektoren und die Kompatibilität mit dem Betriebssystem und den Anwendungen einen großen Einfluss haben können.
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Fazit
Die Wahl der richtigen Speicherhardware ist entscheidend für eine optimale Leistung und Langlebigkeit. Achten Sie darauf, die Sektorgrößen der Festplatten und die Flash-Seiten der SSDs zu berücksichtigen und informieren Sie sich über die Kompatibilität mit Ihrem Betriebssystem und Ihren Anwendungen. So können Sie sich vor unerwarteten Problemen schützen und sicherstellen, dass Ihre Daten sicher und effizient gespeichert werden.
