一种基于4K扇区硬盘性能优化的方法技术

本发明专利技术提供一种基于4K扇区硬盘性能优化的方法，优化后的格式化标准用于间隙Gap、同步Sync和地址标记AddressMark的字节数与传统扇区相同，只将ECC字段增加至100字节，这样，扇区格式化效率达到了97%[4096/(4096+115)]，比传统扇区提高了将近10%，这些格式化效率将逐渐发挥作用，有助于产生更高的容量和改善数据完整性新的高级格式化标准使得4K字节扇区有了不小进步，在4K字节扇区中，8个传统512字节扇区合并为一个4K字节扇区，当系统磁盘格式变为ext4之后，性能会大幅度提高，大概提高90—120%左右。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机
，具体涉及ー种基于4Κ扇区性能优化的方法。
技术介绍
一张硬盘磁片，并不是所有的扇区都在用来存储数据，还有部分扇区是用来干些别的事的。传统的扇区分割机制中，每512byte的数据之间，需要间隔ー个同歩/分隔(Sync/DAM)区域和ー个ECC错误校验区域。而在“先进格式”模式下，每4K为ー个扇区，相当于把之前的8个扇区合而为一，只需要一个同步/分隔区域和ー个容量稍大的ECC校验区，采用advanced format技术姆4K的数据记录扇区只需要ー个Sync/DAM和ECC区,而传统的需要8个。这节省出来的7个原本用于Sync/DAM和ECC的扇区就可以用来储存更多的数据。针对安装Windows XP或其他较老版本Windows操作系统用户，其通过系统自带 的或其他硬盘分区工具格式化出来的硬盘分区，往往不是4K对齐的，此时可能存在较低版本系统、软件无法充分发挥新技术的优势现象，所以为了使操作系统、软件更好配合4K/扇区新硬盘性能的发挥，就需要进行先进的格式化。目前的硬盘容量不断扩展，使得之前定义的每个扇区512字节不再是那么的合理，于是将每个扇区512字节改为每个扇区4096个字节，也就是现在常说的“ 4K扇区”。其实每扇区512个字节的定义起源于电脑发展的初期，因此在那时将硬盘容量切分成每块512个字节是平衡与文件管理和存储之间的。而现在主流硬盘容量已经攀升到ITB甚至更高，再用老标准去管理现超大容量的硬盘不但显得繁琐，而且降低效率，因此提升单个扇区的容量就势在必行了。在了解了“ 4K扇区”这个定义后，就很容易理解什么是叫做“ 4K对齐” 了。所谓“4K对齐”就是符合“4K扇区”定义格式化过的硬盘，并且按照“4K扇区”的规则写入数据。那么如果有“4K对齐”ー说必然就有“4K对不齐”。为什么会有“4K”对不齐呢？这是因为在NTFS6.X以前的规范中，数据的写入点正好会介于在两个4K扇区的之间，也就是说即使是写入最小量的数据，也会使用到两个4K扇区，虽然这样对写入速度和读取速度都会造成很大的影响。为此对于“4K不对齐”的情况来说，一定要修改成“ 4K对齐”才行，否则对于固态硬盘来说，不但会极大的降低数据写入和读取速度，还会造成固态硬盘不必要的写入次数。因为之前的系统或者分区软件并没有考虑这个情况，都是以512字节扇区磁盘的第64个扇区为第一个分区的起始位置，而这个位置在4K扇区的磁盘上表现的正好是第八个扇区的最后位置，就会造成如图的情况 如果通过系统在4号位置存储数据的话，则需要修改I和2号位置，也就是存ー个数据需要做原来的二倍工作。如果在5号位置存储数据，而同时2号位置前半段存储了数据，则需要先把数据搬出来，凑够4K才能存储在2号位置，也就是这个过程发生了 “读取-修改-写入”三个过程，明显费时又费事。在这个过程下读取连续的簇是不受影响的，而当数据存储不连续的时候也受一定的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于4K扇区硬盘性能优化的方法。本专利技术的目的是按以下方式方式实现的，优化后的格式化标准用于间隙Gap、同步Sync和地址标记Address Mark的字节数与传统扇区相同，只将ECC字段增加至100字节，这样，扇区格式化效率达到了 97% ，比传统扇区提高了将近10%，这些格式化效率将逐渐发挥作用，有助于产生更高的容量和改善数据完整性新的高级格式化标准使得4K字节扇区有了不小进步，在4K字节扇区中，8个传统512字节扇区合并为ー个4K字节扇区，具体步骤如下 安装Linux操作系统系统，版本要求5. 4及以上 (1)安装parted2.I及以上版本； 1)将parted安装文件拷入tmp文件夹 2)执行·/configure 3)Make4)Make install (2)对齐optimal.root@wduk-fcl2 steve]# parted —align=optimal /dev/sdbGNU Parted 2. IUsing /dev/sdbWelcome to GNU Parted! Type ’help’ to view a list of commands.(parted) mklabel msdos(parted) mkpart primary 0% 10%(parted) unit s(parted) pModel: ATA WDC WD10EARS-00Y (scsi)Disk /dev/sdb: 1953525168sSector size (logical/physical): 512B/4096BPartition Table: msdos (3 )安装EXT4程序并格式化硬盘1)tar -zxvf e2fsprogs_L 42. I. tar. gz2)cd e2fsprogs-l. 42. I3). /configure4)make5)make install6)Mkfs. ext4 /dev/sdb (4)通过测试内存性能的程序，看出在安装对齐之后，性能提升50%左右，釆用EXT4格式分区后，性能提升90%—120%。本专利技术的优异效果如下 I)基于4K扇区硬盘单碟容量目前可以达到1T，单盘容量可以达到3T。对单盘磁盘容量的提升非常明显，可以满足客户对大数据量的存储需求；2)基于4K扇区硬盘如果不采用扇面对齐，读数据的性能没有多少影响，但是写数据的性能比之前才有512Β技术的硬盘要低很多，大概只能达到一半左右； 3)基于4Κ扇区硬盘，扇区对齐后性能会跟采用512Β技术的性能相当。而当系统磁盘格式变为ext4之后，性能会大幅度提高，大概提高90—120%左右。附图说明图I是传统的512字节扇区布局 图2是高级格式化4K字节扇区布局图。具体实施例方式如图I所示，其中，在每个512字节扇区中，都留有50字节与数据无关的开销 用于ECC,以及另外15字节的开销用于间隙(Gap)、同步(Sync)和地址标记(AddressMark)部分。这样就造成扇区格式化效率仅约为88% (512/(512 + 65))。如图2所示，高级格式化标准用于间隙(Gap)、同步(Sync)和地址标记(Address Mark)的字节数与传统扇区相同，但将ECC字段增加至100字节。这样，扇区格式化效率达到了 97% (4096/(4096 + 115))，比传统扇区提高了将近10%。这些格式化效率将逐渐发挥作用，有助于产生更高的容量和改善数据完整性新的高级格式化标准使得4K字节扇区有了不小进步，在4K字节扇区中，8个传统512字节扇区合并为ー个4K字节扇区。安装好Linux操作系统系统(要求5. 4及以上版本) 1、安装parted2.I及以上版本； 1)将parted安装文件拷入tmp文件夹 2)执行·/configure 3)Make4)Make install 2、对齐optimal.rootiwduk-fcl2 steve]# parted —align=optimal /dev/sdbGNU Parted 2. IUsing /dev/sdbWelcome to GNU Parted! T本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于4K扇区硬盘性能优化的方法，其特征在于优化后的格式化标准用于间隙？Gap、同步？Sync？和地址标记Address？Mark？的字节数与传统扇区相同，只将？ECC？字段增加至？100？字节，这样，扇区格式化效率达到了？97%？[4096/(4096？+？115)]，比传统扇区提高了将近？10%，这些格式化效率将逐渐发挥作用，有助于产生更高的容量和改善数据完整性新的高级格式化标准使得？4K？字节扇区有了不小进步，在？4K？字节扇区中，8？个传统？512？字节扇区合并为一个？4K？字节扇区，具体步骤如下：安装Linux操作系统系统，版本要求5.4及以上：（1）安装parted2.1及以上版本；1）将parted安装文件拷入tmp文件夹2）执行./configure3）Make4）Make？install（2）对齐optimal.root@wduk？fc12？steve]#？parted？？？align=optimal？/dev/sdbGNU？Parted？2.1Using？/dev/sdbWelcome？to？GNU？Parted!？Type？“help“？to？view？a？list？of？commands.(parted)？mklabel？msdos(parted)？mkpart？primary？0%？10%(parted)？unit？s(parted)？pModel:？ATA？WDC？WD10EARS？00Y？(scsi)Disk？/dev/sdb:？1953525168sSector？size？(logical/physical):？512B/4096BPartition？Table:？msdos（3）安装EXT4程序并格式化硬盘1）tar？？zxvf？？e2fsprogs？1.42.1.tar.gz2）cd？e2fsprogs？1.42.13）./configure4）make？5）make？install6）Mkfs.ext4？？/dev/sdb（4）通过测试内存性能的程序，看出在安装对齐之后，性能提升50%左右，采用EXT4格式分区后，性能提升90%？？120%。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘胜，范志超，梁文俊，蔡积淼，
申请(专利权)人：浪潮电子信息产业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：