Как записываются данные на жесткий диск

Как нужно записывать диски

4.2.2013

Здравствуйте дорогие друзья, давно хотел пополнить свой сайт этой темой и рассказать вам как лучше и правильнее записать диск.

Как записать на диск файлы с компьютера

И так, запись диска может производится стандартным путем в Windows и с помощью специальной программы. И сейчас мы все рассмотрим.

1 способ: Как записать диск в Windows

1. Запускаем автозапуск.

Когда вы вставите диск у вас должно выскочить окошко, которое предложит выполнить следующие действия:

— Если окна такого нет, то зайдите в мой компьютер и нажмите два раза левой кнопкой мыши по этому диску.

2. Необходимо выбрать способ записи, этот момент очень важен :

Теперь у вас должно открыться вот такое меню:

Теперь внимание!

Формат записи	Рекомендуемые диски
А). Как флеш-накопитель USB этот формат предназначен для перезаписываемых дисков (CD-DVD-RW), для обычных дисков этот формат не используйте, так как ваш диск после записи может не читаться на других устройствах, особенно если вы захотите записать для аудио или видео проигрывателей. И если вы выберите этот формат обратно вернуться не получится!Преимущество является лишь то, что вы можете использовать диск как флешку, т.е можете удалять хоть по одну файлу и записывать тоже можно хоть по одному файлу на диск. Но внимание, это только для RW дисков (перезаписываемых дисков).	CD-DVD-RW (R)
Б). С проигрывателем CD-DVD этот формат предназначен для всех накопителей и если вы не собираетесь использовать диск как флешку и вы хотите чтобы ваш диск везде читался выбирать этот пункт.	CD-DVD-R

Если вы все же выбрали первый вариант, то появится окошко, в котором вас попросят подтверждение на форматирование диска под этот тип записи. Обратно вернуть изменения вы не сможете!

Если вы все же согласны, подтверждаем, нажимаем да.

3. Теперь выбираем что записать.

Можно просто копировать файл, который вы хотите записать и вставить на диск.

Нажать правой кнопкой мыши по выбранному файлу или папки и выбрать отправить и выбираем диск.

4. И наконец запись!

Заходим на наш диск и нажимаем запись на компакт-диск (записать диск).

Появится окошко, в котором нужно выбрать:

1. Название диска

2. Скорость (чем ниже — тем качественнее)

3. Поставив галочку мастер записи автоматически закроется.

Все диск записан!

2 способ: Как записать диск с помощью программы Nero micro

Как вы наверно знаете, стандартные методы не всегда есть хорошо, мастер записи дисков Windows хоть и хорошо справляется со своей функцией, но все же, преимуществ у него мало. Теперь давайте расширим возможности записи с помощью бесплатной программы для записи дисков Nero micro.

Скачать nero micro вы можете бесплатно, а самое главное что это микро версия неро, с бесплатным распространением.

1. Запись любых данных.

2. Запись музыки в различных форматах

3. Запись видео в различных форматах.

4. Полезная функция — записать образ диска на флешку.

Тут я покажу пример как записать обычный диск CD-диск. Для этого:

Выбираем CD с данными. Откроется окно.

И сюда добавляем файлы.

Можно добавить с помощью кнопки добавить или же перетащить мышкой необходимый файл в окно.

Нажимаем далее.

2. Скорость записи (чем ниже тем лучше).

3. Разрешить добавление файлов (можно будет дописать диск если останется свободное место), но диск может не читаться на некоторых устройствах.

После записи появится окно с успешной записью диска.

А в конце скажу, что мнение как записывать диск, у каждого свое. Но эти методы меня ещё ни разу не подводили и диски все время успешно записывались.

По этому советую вам их!

Жесткий диск: что это такое и как он работает

Жесткий диск – это устройство для хранения данных на персональном компьютере. Он является основным накопителем информации и представляет собой пластиковый корпус с одной или несколькими магнитными пластинами. Данные на жестком диске хранятся в цифровой форме и доступны для чтения и записи.

Как жесткий диск работает? При записи данных на жесткий диск, информация преобразуется в магнитные импульсы, которые записываются на поверхность магнитных пластин. Чтение данных происходит с помощью головки, которая скользит над поверхностью пластин и «читает» магнитные импульсы. Жесткий диск разделен на секторы и треки, которые позволяют организовать логическую структуру данных.

Жесткий диск обладает большой емкостью хранения данных и является незаменимым компонентом компьютерной системы. Он позволяет хранить операционную систему, программы, файлы и документы. Жесткий диск обеспечивает быстрый доступ к данным и их сохранность.

Что такое жесткий диск?

Жесткий диск обладает большой емкостью и используется для хранения операционной системы, программ, файлов и документов. Он является несъемным устройством и устанавливается внутри компьютера. Обычно, его размеры составляют несколько дюймов, в то время как его емкость может варьироваться от нескольких гигабайт до нескольких терабайт.

Чтобы обратиться к данным на жестком диске, компьютер использует магнитные головки, которые перемещаются над поверхностью дисков. Эти головки могут записывать и считывать данные, а также перемещаться с одного сектора на другой.

Жесткий диск является важной частью компьютера и играет роль основного накопителя данных. Он позволяет сохранять и получать информацию, необходимую для работы пользователя.

Определение и основные характеристики

Основные характеристики жесткого диска:

1. Емкость: определяет объем данных, который может быть записан и хранится на данном диске. Емкость измеряется в гигабайтах (ГБ) или терабайтах (ТБ) и может варьироваться от нескольких гигабайт до нескольких терабайт.
2. Скорость вращения шпинделя: определяет скорость записи и чтения данных. Чем выше скорость вращения, тем быстрее данные будут записываться и считываться. Скорость вращения измеряется в оборотах в минуту (об/мин).
3. Среднее время доступа: указывает на то, как быстро диск может обратиться к нужной информации. Оно измеряется в миллисекундах (мс) и включает время, требуемое для перемещения головки чтения/записи и время задержки на поиск необходимых данных.
4. Интерфейс: определяет стандартную систему подключения диска к компьютеру. Существуют различные типы интерфейсов, такие как SATA, IDE и SCSI.

Эти характеристики важны при выборе жесткого диска, так как определены емкость, скорость и производительность, которые будут иметь непосредственное влияние на функциональность и производительность компьютера.

Принцип работы жесткого диска

Основной компонент жесткого диска – это магнитные диски, которые покрыты слоем магнитного материала. Используя метод записи на магнитную поверхность, жесткий диск сохраняет данные в виде магнитных полей. Для чтения информации с диска используется головка чтения/записи, которая проходит над каждым диском.

Магнитные диски в жестком диске разделены на сектора и дорожки, которые образуют плоскую спираль. Это позволяет размещать информацию эффективно и сокращать время доступа к данным.

Когда операционная система или пользователь запрашивает информацию с жесткого диска, контроллер диска считывает соответствующие данные с магнитного диска. Головка чтения/записи перемещается к нужной дорожке, а затем считывает данные из выбранного сектора. Полученная информация передается в оперативную память компьютера и доступна для дальнейшей обработки.

Принцип работы жесткого диска основан на движении магнитной головки и вращении магнитных дисков. С высокой скоростью вращения дисков и точным позиционированием головки чтения/записи, жесткий диск обеспечивает быстрый доступ к данным и эффективную работу с информацией.

Жесткий диск имеет большую емкость по сравнению с другими типами накопителей, такими как SSD или флеш-память. Это делает его идеальным для хранения больших объемов данных и использования в компьютерах и серверах.

Структура и компоненты жесткого диска

1. Магнитные диски (пластины): это основная часть жесткого диска. Обычно внутри него находятся несколько дисков, которые покрыты магнитным слоем. Информация записывается на эти диски в виде магнитных сигналов.
2. Головки чтения/записи: они находятся над каждым диском и отвечают за чтение и запись информации. Головки перемещаются вдоль радиуса диска, чтобы обратиться к нужной позиции для выполнения операций.
3. Актуатор: это механизм, который двигает головки чтения/записи. Он перемещает головки в нужную позицию на дисках.
4. Шпиндель: это ось, на которую устанавливаются диски. Шпиндель вращается с высокой скоростью, что позволяет головкам чтения/записи обращаться к нужным данным быстро и эффективно.
5. Контроллер: контроллер управляет работой всех компонентов жесткого диска. Он обеспечивает коммуникацию с компьютером и выполнение операций чтения и записи данных.

Все эти компоненты работают вместе, чтобы обеспечить надежное хранение данных и быстрый доступ к ним. Понимание структуры и функций каждого компонента поможет вам лучше понять, как работает жесткий диск и как его правильно использовать.

Магнитные пластины

Магнитные пластины размещены в стеке, который образует диск. Если жесткий диск имеет больше одной магнитной пластины, то они монтируются на общий шпиндель и вращаются синхронно.

Данные на магнитных пластинах записываются и считываются с помощью головок жесткого диска. Головка может перемещаться над каждой магнитной пластиной, чтобы осуществлять операции записи или чтения данных. Когда головка перемещается, она не контактирует с магнитными пластинами, так как между ними есть небольшой зазор.

Магнитные пластины имеют покрытие, которое содержит различные слои, включая слой, способный регистрировать мельчайшие изменения магнитного направления. Это позволяет записывать данные на очень плотной поверхности магнитных пластин и считывать их точно.

Магнитные пластины являются основным компонентом жесткого диска и обеспечивают его основную функцию — хранение информации. Благодаря своим характеристикам, они позволяют записывать, хранить и передавать огромные объемы данных на небольших и компактных устройствах.

Считывающие и записывающие головки

Головки работают по принципу электромагнитной индукции. Когда через головку пропускается электрический ток, он создает магнитное поле, которое воздействует на магнитные частицы на поверхности диска. В результате этого процесса головка может считывать и записывать данные на диск.

Считывающие головки используются для чтения данных с жесткого диска. Они читают магнитные сигналы, которые являются представлением информации на диске. Записывающие головки, с другой стороны, используются для записи данных на диск. Они создают магнитные сигналы, представляющие информацию, и записывают их на поверхность диска.

Для того чтобы считывать и записывать данные на диск, головки перемещаются над его поверхностью. Это осуществляется при помощи электронно-механического механизма, который перемещает головки в нужное положение. Головки могут перемещаться как по радиальной оси, так и по тангенциальной оси, что позволяет им получать доступ ко всему объему данных на диске.

Шпиндель и актуатор

Актуатор, в свою очередь, отвечает за перемещение головок чтения/записи над поверхностью диска. Он состоит из набора магнитных головок, к которым подключены тонкие провода. Актуатор перемещается с помощью электромагнитных полей и позволяет головкам обращаться к нужным данным на диске.

Работа шпинделя и актуатора тесно связана друг с другом. Шпиндель обеспечивает стабильное вращение дисков, а актуатор позволяет быстро и точно перемещать головки чтения/записи. Благодаря этому сочетанию движения возможно чтение и запись информации на диск.

Важно отметить, что шпиндель и актуатор являются механическими компонентами и, как любые механизмы, могут подвергаться износу и выходить из строя. Поэтому важно бережно обращаться с жестким диском и следить за его состоянием.

Вопрос-ответ:

Как работает жесткий диск?

Жесткий диск — это устройство для хранения и чтения цифровых данных. Он состоит из нескольких компонентов, включая вращающиеся магнитные диски, магнитные головки и контроллер. При записи данных на жесткий диск, магнитные головки перемещаются по поверхности диска и создают магнитные образы, которые представляют информацию. При чтении данных, происходит обратный процесс: магнитные головки считывают магнитные образы с диска и преобразуют их в цифровую информацию, которую можно использовать компьютером или другим устройством.

Какие преимущества у жесткого диска по сравнению с другими типами хранения данных?

Жесткий диск имеет несколько преимуществ по сравнению с другими типами хранения данных. Во-первых, он обеспечивает большую емкость хранения, что позволяет сохранить большое количество файлов и приложений. Во-вторых, он обладает высокими скоростями передачи данных, что делает его идеальным для операций, требующих быстрого доступа к информации. Кроме того, жесткий диск является долговечным устройством и обычно имеет долгий срок службы.

Какие проблемы могут возникнуть с жестким диском?

С жестким диском могут возникнуть различные проблемы. Некоторые из них включают потерю данных, физические повреждения диска, проблемы с чтением или записью данных, сбои в работе и многое другое. При возникновении проблем с жестким диском, рекомендуется обратиться к специалисту по ремонту компьютеров или обратиться к производителю устройства, чтобы решить проблему.

Какие марки жестких дисков считаются лучшими?

Существует много производителей жестких дисков, и каждый из них предлагает свои уникальные характеристики и функции. Некоторые из лучших марок включают Seagate, Western Digital, Toshiba и Samsung. Важно выбирать жесткий диск от надежного производителя с хорошей репутацией, чтобы убедиться в качестве и надежности устройства.

Технологии магнитной записи HDD: просто о сложном

Первый в мире жесткий диск, IBM RAMAC 305, увидевший свет в 1956 году, вмещал лишь 5 МБ данных, а весил при этом 970 кг и по габаритам был сопоставим с промышленным рефрижератором. Современные корпоративные флагманы способны похвастаться емкостью уже в 20 ТБ. Только представьте себе: 64 года назад, для того чтобы записать такое количество информации, потребовалось бы свыше 4 миллионов RAMAC 305, а размеры ЦОДа, необходимого для их размещения, превысили бы 9 квадратных километров, тогда как сегодня для этого будет достаточно маленькой коробочки весом около 700 грамм! Во многом добиться столь невероятного повышения плотности хранения удалось благодаря совершенствованию методов магнитной записи.
В это сложно поверить, однако принципиально конструкция жестких дисков не меняется вот уже почти 40 лет, начиная с 1983 года: именно тогда свет увидел первый 3,5-дюймовый винчестер RO351, разработанный шотландской компанией Rodime. Этот малыш получил две магнитные пластины по 10 МБ каждая, то есть был способен вместить вдвое больше данных, чем обновленный ST-412 на 5,25 дюйма, выпущенный Seagate в том же году для персональных компьютеров IBM 5160.

Rodime RO351 — первый в мире 3,5-дюймовый винчестер

Несмотря на инновационность и компактные размеры, на момент выхода RO351 оказался практически никому не нужен, а все дальнейшие попытки Rodime закрепиться на рынке винчестеров потерпели фиаско, из-за чего в 1991 году компания была вынуждена прекратить свою деятельность, распродав практически все имеющиеся активы и сократив штат до минимума. Однако стать банкротом Rodime оказалось не суждено: в скором времени к ней начали обращаться крупнейшие производители винчестеров, желающие приобрести лицензию на использование запатентованного шотландцами форм-фактора. В настоящее время 3,5 дюйма является общепринятым стандартом производства как потребительских HDD, так и накопителей корпоративного класса.

С появлением нейросетей, Deep Learning и интернета вещей (IoT) объем создаваемых человечеством данных стал лавинообразно расти. По оценкам аналитического агентства IDC, к 2025 году количество информации, генерируемой как самими людьми, так и окружающими нас девайсами, достигнет 175 зеттабайт (1 Збайт = 10 21 байт), и это при том, что в 2019-м таковое составляло 45 Збайт, в 2016-м — 16 Збайт, а в далеком 2006-м общий объем данных, произведенных за всю обозримую историю, не превышал 0,16 (!) Збайт. Справиться с информационным взрывом помогают современные технологии, среди которых не последнее место занимают усовершенствованные методы записи данных.

LMR, PMR, CMR и TDMR: в чем разница?

Принцип работы жестких дисков достаточно прост. Тонкие металлические пластины, покрытые слоем ферромагнитного материала (кристаллического вещества, способного сохранять намагниченность даже при отсутствии воздействия на него внешнего магнитного поля при температуре ниже точки Кюри) движутся относительно блока пишущих головок на большой скорости (5400 оборотов в минуту или более). При подаче электрического тока на пишущую головку возникает переменное магнитное поле, которое изменяет направление вектора намагниченности доменов (дискретных областей вещества) ферромагнетика. Считывание данных происходит либо за счет явления электромагнитной индукции (перемещение доменов относительно сенсора вызывает в последнем возникновение переменного электрического тока), либо за счет гигантского магниторезистивного эффекта (под действием магнитного поля изменяется электрическое сопротивление датчика), как это реализовано в современных накопителях. Каждый домен кодирует один бит информации, принимая логическое значение «0» или «1» в зависимости от направления вектора намагниченности.

Долгое время жесткие диски использовали метод продольной магнитной записи (Longitudinal Magnetic Recording, LMR), при котором вектор намагниченности доменов лежал в плоскости магнитной пластины. Несмотря на относительную простоту реализации, данная технология имела существенный недостаток: для того чтобы побороть коэрцитивность (переход магнитных частиц в однодоменное состояние), между треками приходилось оставлять внушительную буферную зону (так называемое guard space — защитное пространство). Вследствие этого максимальная плотность записи, которой удалось добиться на закате данной технологии, составляла всего 150 Гбит/дюйм 2 .

В 2010 году LMR была практически полностью вытеснена PMR (Perpendicular Magnetic Recording — перпендикулярная магнитная запись). Главное отличие данной технологии от продольной магнитной записи состоит в том, что вектор магнитной направленности каждого домена располагается под углом 90° к поверхности магнитной пластины, что позволило существенно сократить промежуток между треками.

За счет этого плотность записи данных удалось заметно увеличить (до 1 Тбит/дюйм 2 в современных устройствах), при этом не жертвуя скоростными характеристиками и надежностью винчестеров. В настоящее время перпендикулярная магнитная запись является доминирующей на рынке, в связи с чем ее также часто называют CMR (Conventional Magnetic Recording — обычная магнитная запись). При этом надо понимать, что между PMR и CMR нет ровным счетом никакой разницы — это всего лишь другой вариант названия.

Изучая технические характеристики современных жестких дисков, вы также можете наткнуться на загадочную аббревиатуру TDMR. В частности, данную технологию используют накопители корпоративного класса Western Digital Ultrastar 500-й серии. С точки зрения физики TDMR (что расшифровывается как Two Dimensional Magnetic Recording — двумерная магнитная запись) ничем не отличается от привычной нам PMR: как и прежде, мы имеем дело с непересекающимися треками, домены в которых ориентированы перпендикулярно плоскости магнитных пластин. Разница между технологиями заключается в подходе к считыванию информации.

В блоке магнитных головок винчестеров, созданных по технологии TDMR, на каждую пишущую головку приходятся по два считывающих сенсора, осуществляющих одновременное чтение данных с каждого пройденного трека. Такая избыточность дает возможность контроллеру HDD эффективно фильтровать электромагнитные шумы, появление которых обусловлено межтрековой интерференцией (Intertrack Interference, ITI).

Решение проблемы с ITI обеспечивает два чрезвычайно важных преимущества:

1. снижение коэффициента помех позволяет повысить плотность записи за счет уменьшения расстояния между треками, обеспечивая выигрыш по общей емкости вплоть до 10% по сравнению с обычной PMR;
2. в сочетании с технологией RVS и трехпозиционным микроактуатором, TDMR позволяет эффективно противостоять ротационной вибрации, вызванной работой винчестеров, что помогает добиться стабильного уровня производительности даже в наиболее сложных условиях эксплуатации.

Что такое SMR и с чем его едят?

Размеры пишущей головки примерно в 1,7 раза больше по сравнению с размерами считывающего сенсора. Столь внушительная разница объясняется достаточно просто: если записывающий модуль сделать еще более миниатюрным, силы магнитного поля, которое он сможет генерировать, окажется недостаточно для намагничивания доменов ферромагнитного слоя, а значит, данные попросту не будут сохраняться. В случае со считывающим сенсором такой проблемы не возникает. Более того: его миниатюризация позволяет дополнительно снизить влияние упомянутой выше ITI на процесс считывания информации.

Данный факт лег в основу черепичной магнитной записи (Shingled Magnetic Recording, SMR). Давайте разбираться, как это работает. При использовании традиционного PMR пишущая головка смещается относительно каждого предыдущего трека на расстояние, равное ее ширине + ширина защитного пространства (guard space).

При использовании черепичного метода магнитной записи пишущая головка смещается вперед лишь на часть своей ширины, поэтому каждый предыдущий трек оказывается частично перезаписан последующим: магнитные дорожки накладываются друг на друга подобно кровельной черепице. Такой подход позволяет дополнительно повысить плотность записи, обеспечивая выигрыш по емкости до 10%, при этом не отражаясь на процессе чтения. В качестве примера можно привести Western Digital Ultrastar DC HC 650 — первые в мире 3.5-дюймовые накопители объемом 20 ТБ с интерфейсом SATA/SAS, появление которых стало возможным именно благодаря новой технологии магнитной записи. Таким образом, переход на SMR-диски позволяет повысить плотность хранения данных в тех же стойках при минимальных затратах на модернизацию IT-инфраструктуры.

Несмотря на столь значительное преимущество, SMR имеет и очевидный недостаток. Поскольку магнитные дорожки накладываются друг на друга, при обновлении данных потребуется перезапись не только требуемого фрагмента, но и всех последующих треков в пределах магнитной пластины, объем которой может превышать 2 терабайта, что чревато серьезным падением производительности.

Решить данную проблему помогает объединение определенного количества треков в обособленные группы, называемые зонами. Хотя такой подход к организации хранения данных несколько снижает общую емкость HDD (поскольку между зонами необходимо сохранять достаточные промежутки, препятствующие перезаписи треков из соседних групп), это позволяет существенно ускорить процесс обновления данных, так как теперь в нем участвует лишь ограниченное количество дорожек.

Черепичная магнитная запись предполагает несколько вариантов реализации:

• Drive Managed SMR (SMR, управляемая диском)

Недостаток этого подхода заключается в изменчивости уровня производительности, в связи с чем Drive Managed SMR оказывается неподходящей для корпоративных приложений, в которых постоянство быстродействия системы является критически важным параметром. Тем не менее такие диски хорошо показывают себя в сценариях, предоставляющих достаточное время для выполнения фоновой дефрагментации данных. Так, например, DMSMR-накопители WD Red, оптимизированные для использования в составе малых NAS на 8 отсеков, станут отличным выбором для системы архивирования или резервного копирования, предполагающей долговременное хранение бэкапов.

• Host Managed SMR (SMR, управляемая хостом)

При использовании HMSMR весь доступный объем накопителя разделяется на зоны двух типов: Conventional Zones (обычные зоны), которые используются для хранения метаданных и произвольной записи (по сути, играют роль кэша), и Sequential Write Required Zones (зоны последовательной записи), занимающие большую часть общей емкости жесткого диска, в которых данные записываются строго последовательно. Неупорядоченные данные сохраняются в области кэширования, откуда затем могут быть перенесены в соответствующую зону последовательной записи. Благодаря этому все физические сектора записываются последовательно в радиальном направлении и перезаписываются только после циклического переноса, что позволяет добиться стабильной и предсказуемой производительности системы. При этом HMSMR-диски поддерживают команды произвольного чтения аналогично накопителям, использующим стандартный PMR.

Host Managed SMR реализована в жестких дисках enterprise-класса Western Digital Ultrastar HC DC 600-й серии.

Линейка включает в себя SATA- и SAS-накопители высокой емкости, ориентированные на использование в составе гипермасштабных центров обработки данных. Поддержка Host Managed SMR существенно расширяет сферу применения таких винчестеров: помимо систем резервного копирования, они прекрасно подойдут для облачных хранилищ, CDN или стриминговых платформ. Высокая емкость жестких дисков позволяет существенно повысить плотность хранения (в тех же стойках) при минимальных затратах на апгрейд, а низкое энергопотребление (не более 0,29 Ватта на каждый терабайт сохраненной информации) и тепловыделение (в среднем на 5 °C ниже, чем у аналогов) — дополнительно сократить операционные расходы на обслуживание ЦОДа.

Единственным недостатком HMSMR является сравнительная сложность имплементации. Все дело в том, что на сегодняшний день ни одна операционная система или приложение не умеют работать с подобными накопителями «из коробки», в силу чего для адаптации IT-инфраструктуры требуются серьезные изменения стека программного обеспечения. В первую очередь это касается, конечно же, самой ОС, что в условиях современных ЦОД, использующих многоядерные и многосокетные сервера, является достаточно нетривиальной задачей. Узнать подробнее о вариантах реализации поддержки Host Managed SMR можно на специализированном ресурсе ZonedStorage.io, посвященном вопросам зонального хранения данных. Собранные здесь сведения помогут предварительно оценить степень готовности вашей IT-инфраструктуры для перевода на зональные системы хранения.

• Host Aware SMR (SMR, поддерживаемая хостом)

Подобно Host Managed SMR, Host Aware SMR использует два типа зон: Conventional Zones для произвольной записи и Sequential Write Preferred Zones (зоны, предпочтительные для последовательной записи). Последние, в отличие от упомянутых выше Sequential Write Required Zones, автоматически переводятся в разряд обычных в том случае, если в них начинает вестись неупорядоченная запись данных.

Реализация SMR с поддержкой хоста предусматривает внутренние механизмы восстановления после непоследовательной записи. Неупорядоченные данные записываются в области кэширования, откуда диск может переносить информацию в зону последовательной записи, после того как будут получены все необходимые блоки. Для управления неупорядоченной записью и фоновой дефрагментацией диск использует таблицу косвенного обращения. Однако, если корпоративным приложениям требуется предсказуемая и оптимизированная производительность, достичь этого по-прежнему можно лишь в случае, когда хост берет на себя полное управление всеми потоками данных и зонами записи.

Автор: Наталья Хлудова

• wd
• western digital
• ultrastar
• smr
• pmr
• tdmr
• hmsmr
• накопители для цод
• накопители данных
• накопители для серверов
• жесткие диски
• hdd
• информационный взрыв
• информационная перегрузка
• хранилища данных
• хранение данных
• хранение информации
• технологии хранения данных
• big data

• Блог компании Western Digital
• Big Data
• Хранение данных
• Хранилища данных
• Накопители

Как долго или где быстро хранить информацию на диске

Добрый день, Гиктаймс!

Некоторое время назад, на тостере попалось несколько интересных вопросов о хранении информации на жестких дисках, которые вызвали желание копнуть немного глубже, и я провел небольшое исследование.

Часть информации уже пробегала на Хабре, но не все. А кое-что я не смог найти в русскоязычном инете, поэтому и решил поделиться найденным с сообществом.

Про размагничивание данных на диске.

В нормальных бытовых условиях (отсутствие резкой смены температуры/влажности/давления, отсутствие ударов), намагниченная поверхность диска может хранить информацию несколько десятков лет. Гарантировать сложно, так как реальные промышленные тесты не проводились, а те, что проводятся — обычно как раз и представляют собой смену внешних условий для воздействия аггрессивной средой.

Но большинство сходятся на том, что мощность магнитного поля деградирует со скоростью примерно 1% в год.

При этом нельзя сказать, что через 50 лет не прочитается половина диска — это некорректно, ибо деградация поля не равна поломке — тут роль играет чувствительность считывающих головок и точность механизма позиционирования.

Даже в одной партии жестких дисков хорошего производителя на выходе получаются немного отличные пластины, и цельное устройство тщательно калибруется на заводе. Повторная калибровка в домашних условиях невозможна.

Со временем, внешне может показаться, что это ухудшилась магнитная запись, но в подавляющем большинстве случаев — ухудшение считывания связано с механической деградацией материалов — это вызывает и ошибки позиционирования и чувствительность головок.

Если важные для вас данные перестали считываться со старого жесткого диска — скорее всего дело в деградации механики/электроники, и их можно считать в специальных компаниях, которые специализируются на восстановлении даных — винчестер разберут, блины вынут и установят на отдельное устройства, после чего считают с них данные напрямую.
Даже если механика и электроника полностью навернулась — сами пластины и информация на них подлежит считыванию.

Есть множество свидетелей, у которых старые диски, лежащие в шкафчике, отлично читаются спустя 15, и даже 20 лет (я, кстати, тоже один из них). А бывает, что диск не заводится, едва перейдя гарантийный срок годности.

Итак, в современных дисках сперва выходит из строя электроника и механика, раздалбываются разъемы, могут даже устареть стандарты, но вряд ли основной причиной будет размагничивание данных.

К этому можно еще добавить, что первыми должны размагнититься низкоуровневые разметки дорожек и секторов, которые были нанесены производителем, и которые штатными способами пользователь перезаписывать не сможет. Правда мощность поля у разметки гораздо выше, что заметно под микроскопом, но тем не менее ничто не вечно.

Выводы из этого пункта — перезаписывать информацию на диске, чтобы «обновить» магнитную запись — нет никакого резона.
Гораздо важнее обеспечить отсутствие агрессивного внешнего воздействия, как самое элементарное — закрутить его понадежнее, чтобы уменьшить вибрации. Включение-выключение ведет к тому, что температура диска меняется и следовательно материал расширяется и сужается. Это один из важных факторов, почему быстрые HDD живут меньше, чем медленные диски из «green» серий, у которых перепад температуры гораздо меньше. Но не стоит забывать, что если диск на ощупь не горячий, это не значит, что металл не расширился — каждый цикл включения-выключения ускоряет деградацию материала, просто у «холодных дисков» она заметно меньше.

Если ваш компьютер регулярно засыпает и просыпается, по нескольку раз в день, а питается он от сети — имеет смысл увеличить срок ожидания до выключения диска при питании от сети. Современные жесткие диски в режиме простоя потребляют всего пару ватт.

О секторах

Это не совсем 512 байт. Это область, в которой для пользовательских данных выделено 512 байт. Также есть служебная информация о секторе — это низкоуровневая метка начала и конца сектора, а также блок коррекции данных, обычно он идет после пользовательских данных. Плюс неразмеченное место между секторами (gap).

Метки сектора наносятся производителем во время так называемого низкоуровневого форматирования. В древние годы, это можно было делать самостоятельно из BIOS, но сейчас штатными способами это уже недоступно пользователю. Объем служебных данных, может варьироваться в зависимости от оптимизации firmware диска, но в считается, что сектор вместе со служебными данными занимает 577 байт. Плюс gap.

Точнее так было раньше.

В 2007 году было предложено увеличение размера сектора, и после процедур согласования и утверждения, начиная с 2011 года, все выпускающиеся диски уже форматируются с сектором размером в 4096 байт пользовательских данных (примерно 4211 байт со служебными данными) — так называемый Advanced Format.
Упрощение адресации низкоуровневых секторов, которых стало в восемь раз меньше при том же объеме — это и увеличение производительности за счет упрощения расчетов и работы с бОльшими блоками, и эффективность использования диска заметно увеличилась. Насколько? Давайте дочитаем следующий абзац.

Блок ECC данных

В 512 байтных секторах, ECC Блок занимал 50 байт. В 4096 байтных секторах, ECC блок увеличился до 100 байт, но зато уменьшилось количество самих секторов. И на самом деле ECC занимает теперь в четыре раза меньше (100 байт на 4096 байт против 400 байт на 8*512 байт).

Вдобавок, на более длинной цепочке данных алгоритм коррекции работает эффективнее, в результате и место сэкономили и эффективность увеличили. По разным оценкам скорость вычисления ECC увеличилась на 5-10%. А значит, контроллер диска меньше напрягается и может заняться другими вещами. Косвенно это влияет и на общую производительность записи/чтения данных.

Один из главных плюсов — это конечно экономия места.

Суммарно — уменьшение объема, выделенного под блоки ECC, уменьшение общего количества секторов (меньше gap, меньше меток, меньше индексов для адресации секторов) — общий размер места, выделяемый для пользовательских данных, увеличился более чем на 10%!

Есть и еще один маленький плюс, связанный с большими секторами. В случае брака или дефекта поверхности, сразу плохим будет помечен бОльший участок. Если пометить мегабайт секторов по 512байт, это займет в разы больше времени, чем по 4кб.
Вдобавок нечитаемая часть будет помечена более надежно — если мы обрезаем подгнивший или червивый кусок вкусного яблока, мы отрезаем часть хорошего — так и в жестком диске — лучше пометить плохой участок не в притык.

Но конечно от дисков с бэдами лучше быстрее избавиться.

Единственное исключение — логические бэд блоки. Они связаны именно с ECC — когда по разным причинам (внезапно отключилось электричество, баг firmware, лунные бури. ), и ECC оказался некорректным — такой сектор контроллер диска будет считаться сбойным. Именно их можно исправить пересканированием плохих секторов — утилит сейчас существует множество, начиная с известной Victoria.

Про виртуальные 512- байтные сектора

Логотип с «512e» означает, что сам диск уже 4кб-секторный, но работает в режиме эмуляции виртуальных 512 байтных секторов.
Логотип с «4Kn» говорит, что диск поддерживает 4к нативный интерфейс, такие диски в продаже с 2014 года.

Многие все еще популярные ОС (тут я говорю про Windows 7 и Windows Vista), не поддерживают 4к диски нативно.
Тем не менее, старые диски на них работают отлично, а новые диски предоставляют интерфейс с виртуальными 512-байтными секторами.

О виртуальных 512-байтных секторах следует помнить, когда вы тестируете 512е диски, или во время теста работаете на устаревшей ОС.
Например, запись рандомных 512-байтных секторов в таких условиях будет выглядеть как «считать 4кб, записать 4к», что явно будет выдавать непонятную деградацию скорости на графике. В тоже время как линейная скорость записи и чтения будет показывать нормальную производительность.

Windows поддерживает 4кn диски нативно, начиная с Windows 8 и Windows server 2012.

Про Cluster Straddling.

Это касается именно тех дисков, которые работают в 512е эмуляции (а таких в ходу еще много)

Разобъем такой диск на разделы и отформатируем с дефолтными настройками. Стандартный кластер NTFS- 4 килобайта. Блок HFS+ (или ext4) — обычно тоже 4 килобайта. И физический сектор диска — уже тоже 4 килобайта. Очень удобный размер (даже x86 mem страница — тоже 4 кбайта).

Но во время разбития 512e диска на разделы, может выйти так, что раздел будет начинаться начинается не с начала 4-к сектора, а со смещением, кратным 512 байт.
В результате 4 килобайтный кластер/блок будет лежать между двумя 4 килобайтными физическими секторами жесткого диска.
Каждый раз при чтении такого кластера, жесткий диск (из-за логики своей работы) будет считывтаь два сектора целиком. При записи тоже не все гладно.
Эту проблему решают различные align утилиты — тот же WD Align Tool или HGST Align Tool для Windows 7 и выше.
Только применять их нужно ПОСЛЕ того, как вы разбили диск на партиции — утилита проверит, что границы партиций совпадают с началом нового 4кбайтного сектора, и подвинет их, если это потребуется. После чего можно работать без падения производительности.

Где информация читается быстрее — в начале или в конце диска?

На жестких дисках, первый сектор находится на внешней стороне диска, а последний сектор — на внутренней.

В начале времен, количество секторов на дорожке было одинаково, но это было настолько в дремучее время, что можно и не вспоминать. Сейчас дорожки, находящиеся ближе к началу диска (внешней стороны), содержат больше секторов.

Итак, линейная скорость записи и чтения информации расположенной в начале диска, значительно выше. Точные цифры зависят от производительности самого диска, но в процентах — разница может составлять 200% и даже немного больше процентов между самыми крайними дорожками (!)
Количество секторов на дорожку указывается не индивидуально, а для зоны, в которые объеденено несколько дорожек, поэтому разница в скорости будет видна не для двух крайних дорожек, а для двух крайних зон и постепенно снижаться к середине диска. Вдобавок эмперически можно сказать, что «быстрых» секторов на диске больше — поскольку их просто больше на внешней части диска.

Как же хранить?

Если сравнивать с CD, DVD и флешками — CD и флеш диски явно проигрывают в длительности хранения данных. DVD могут поспорить, но тут все неоднозначно — нужны и качественные болванки, и хороший привод, и запись производить не на максимальной скорости, и все равно, есть вероятность, что данные перестанут читаться. Вдобавок, 4.5 или даже 9 гб на DVD — это не так уж много, плюс отсутствие комфорта. И сохранить можно только раз — связываться с DVD-RW для длительного хранения данных вообще не стоит.

Я записал в свое время свыше 5000 CD/DVD дисков, тестировал чтение. Конечно качество чтения и долговечность зависела от качества болванки, но тот же самый Verbatim, который был одним из эталонов CD-R 650, в DVD был довольно посредственным.И в каждой партии могло встретиться что-то неудачное.

Если брать Blue Ray диски, то стоимость пишущего привода и болванок такова, что если не дешевле, то почти равноценно через 5 лет купить новый жесткий диск и переписать на него данные.

На текущий момент, недорогие способы хранения личных данных в основном делятся на:
* Если данных не слишком много, и инет позволяет — можно хранить в облаке, а лучше в двух разных независимых облаках, предварительно зашифровав данные трукриптом/архиватором. Тут я прорекламирую WinRAR, который кроме архивирования с паролем, вдобавок умеет использовать ECC. Можно увеличить размер архива на некоторый процент, но зато иметь возможность восстановить данные из любого поврежденного места этого архива, в пределах этого процента. Есть даже возможность разбивать архив на тома, и том для восстановления создать отдельным файлом. В древности, я этим активно пользовался со старыми дискетами, когда целая дискета могла просто не прочитаться в чужом дисководе.

* Съемный HDD, но рекомендую менять носитель с периодичностью в 3-5 лет на более новый, стараясь не слишком далеко отходить от гарантийного срока. Можно просто купить SATA/USB переходник и апгрейдя системный диск на более быстрый/емкий, старый диск отдавать под бэкапы.

* Купить недорогой домашний NAS с рейдом и настроить обычное простое зеркало. Этот способ заметно дороже предыдущих двух, но в случае выхода из строя одного из дисков, вам нужно будет просто заменить поломанный диск на новый, и рейд контроллер сам выполнит подключение нового диска в массив и заполнит его данными. То есть ничего не нужно будет настраивать заново, искать и восстанавливать информацию из разных бэкапов. Просто заменил диск и все. NAS также очень нетребователен по питанию, его можно оставить включенным постоянно и автоматизировать все процессы бэкапов.

UPD: DaemonGloom рекомендует замечательные устройства WD My Cloud Mirror, которое идет практически по цене жестких винтов, плюс небольшая переплата за корпус/контроллер:
«По текущим ценам — устройство на 2x4TB даёт 100 долларов переплаты, 2x6TB — 80 долларов.»

Лично я делаю резервную копию всего важного на второй диск, и периодически скидываю архивы на внешний USB диск вручную.
Таким образом есть а) рабочая копия, б) ежедневный архив на втором диске, и с) примерно ежемесячный архив на внешнем отключенном диске. Но в принципе уже начинаю подумывать про NAS.

А как храните вы?