Momenteel vindt – onopgemerkt door veel gebruikers – een verandering plaats bij harde schijven, die in de nabije toekomst problemen kan veroorzaken. Het gaat met name om harde schijven met een sectorgrootte van 4 KByte in plaats van de gebruikelijke 512 Byte.
Addendum 24.08.2014: Zie ook het addendum artikel Problemen met “echte” 4K schijven.
Inhoudsopgave
Structuur van harde schijven
De geometrie van een harde schijf bestaat uit schijven die verdeeld zijn in sporen. Daarbinnen bevinden zich blokken, die ook wel sectoren worden genoemd. In PC-systemen zijn deze altijd 512 bytes groot geweest. Door deze geringe omvang en het feit dat naast de gebruikersgegevens ook andere gegevens zoals de controlesom en administratieve informatie nodig zijn voor de adressering, hebben grote harde schijven een enorme overhead, d.w.z. dat de opslagruimte in beslag wordt genomen door administratieve gegevens en dus niet beschikbaar is. Volgens verklaringen van fabrikanten van harde schijven aan “ct” neemt de overhead met 7 tot 11 procent af bij schijven met de grotere sectoren – hierdoor blijft er meer opslagruimte over voor de gebruikersgegevens zelf.
Inmiddels brengen fabrikanten van harde schijven daarom steeds vaker modellen met 4 KByte-sectoren op de markt. De eerste modellen zijn verkrijgbaar bij Western Digital en Samsung. Deze verschillen uiterlijk van de “kleine” versies meestal alleen door een toevoeging in de typeaanduiding (bijv. “/Z4” bij Samsung). Bij Western Digital bijvoorbeeld hebben deze harde schijven de extra aanduiding Advanced Format Technology (AF) in het gegevensblad.
Rem op de prestaties?
In principe maakt het de gebruiker misschien niet uit hoe groot de sectoren van een harde schijf zijn. In de praktijk kan dit detail echter aanzienlijke gevolgen hebben. Het besturingssysteem houdt zich bijvoorbeeld niet aan de fysieke sectorafmetingen voor schrijftoegang. Als gegevens met een bestandsgrootte van meer dan 512 bytes en minder dan 4 Kbytes naar de harde schijf worden geschreven op zo’n manier dat deze gegevens elkaar overlappen op twee blokken van 4 KB, ontstaan prestatieproblemen. De harde schijf moet eerst de eerste 4K-blokken lezen en kan dan pas de gegevens voor het tweede 4K-blok schrijven. Zij wordt dus gedwongen een extra “strafronde” te doen (Read-Modify-Write – RMW), de snelheid wordt aanzienlijk vertraagd door de hogere toegangstijden.
De oplossing voor het probleem is te beginnen met partitioneren bij een veelvoud van 4 KB. Terwijl Windows Vista ff. dit zonder hulp van buitenaf voor elkaar krijgt, creëert Windows XP de eerste partitie op de harde schijf op het logische blokadres (LBA) 63. De resulterende “scheve” sectornummers veroorzaken het beschreven snelheidsverlies.
Jumpers als noodhulp?
Vooral bezitters van Windows XP en eerdere Windows-versies worden hierdoor gedwongen te reageren.
Western Digital biedt bijvoorbeeld een oplossing: hun harde schijven hebben een jumper die het aantal sectoren met de waarde 1 verhoogt. Onder Windows XP resulteert dit in “even” sectornummers en wordt de eerste partitie gestart op LBA 64. Gebruikers van andere besturingssystemen (Linux, Windows Vista e.d.) moeten deze jumper echter niet instellen, omdat de in principe correcte adressering dan weer verschuift.
Bovendien mag de jumper later niet worden veranderd, anders gaan de gegevens volledig verloren.
De jumper-oplossing is niet aan te bevelen voor gemengd gebruik van verschillende systemen, omdat moderne systemen (Windows Vista e.v.) bij het opnieuw aanmaken van partities de juiste sectoren aangeven, maar de jumper verhoogt de waarde met één en vervalst deze dus ten nadele van het systeem.
Software-oplossing
Western Digital biedt op zijn homepage ook een Advanced Format Hard Drive Download Utility aan. Deze tool, die alleen werkt met WD harde schijven, verplaatst bestaande partities zodat ze beginnen bij een veelvoud van 4 KByte.
Het volgende overzicht laat zien of de tool in individuele gevallen nodig is:
De download van de tool en andere alternatieven van WD zijn hier te vinden.
De WD Align Tool (van Acronis) laat duidelijk zien of de harde schijf WD Advanced Format Technology (AF) gebruikt en of de partities optimaal zijn uitgelijnd. Zo niet, dan kan de software dit corrigeren.
Oude tools voor harde schijven
Soms is deze tool ook interessant voor bezitters van in principe onaangetaste besturingssystemen zoals Windows Vista of Windows 7, als een “vreemde” image-tool of partitioneringstool wordt gebruikt. Deze zijn niet altijd compatibel met de nieuwe sectorgroottes en zorgen er bij het teruglezen van images voor dat dan “scheve” sectornummers worden gegenereerd voor het begin van partities, zelfs onder Windows Vista en Windows 7.
Acronis en O&O Software hadden geen antwoord op dit probleem. Of de betreffende software dus “4K-compatibel” is, moet je zelf maar uitproberen. Addendum 06.08.2010: Volgens verklaringen in het support forum zijn Acronis producten tot en met de “2010” generatie niet 4K-compatibel.
Western Digital zelf biedt een aangepaste versie van Acronis True Image 11 voor WD harde schijven gratis aan, die volledig “4K-compatibel” is.
Wie alleen back-ups maakt van partities op de oorspronkelijke locatie zou geen problemen moeten hebben.
En de rest?
Voor harde schijven van Samsung en mogelijk andere fabrikanten is er momenteel geen oplossing onder Windows XP (en lager). Wij kunnen daarom alleen maar aanraden de partities aan te maken met een PE-omgeving van Windows Vista e.v. of Linux (Fdisk, parameter -u) en de partities daarna niet meer te wijzigen.
Zoals gezegd: Het treft alleen Windows XP en oudere Windows systemen, omdat bij deze de eerste partitie start op LBA sector 63.
Als de partities eenmaal correct zijn ingesteld, zijn er geen verdere problemen te verwachten, omdat de partitiegroottes tijdens het formatteren niet meer worden gewijzigd.
Tools zoals AS SSD Benchmark (die naast de gebruikte systeemdriver ook de correcte uitlijning (groen = OK) voor harde schijven in het bovenste gebied laat zien) laten zien of de partities correct zijn ingesteld.
Verdere links
Tom’s HardwareGuide: Generatieverandering: Harde schijven met 4K sectoren zijn in opkomst
ct – Harde schijven met 4 KByte sectorgrootte
ct – Harde schijf carrousel
Heise Open – Kernel log: Linux en harde schijven met 4 KByte sectoren
Nickles – Nieuwe HDD’s met 4K sectoren en oude imagers/partitioners
Anadtech – Western Digital’s Advanced Format: De 4K Sector Overgang begint
Wikipedia – Harde schijf