詳解西部數(shù)據(jù)硬盤4KB扇區(qū)技術(shù)
硬盤新變革開始——西部數(shù)據(jù)硬盤4KB扇區(qū)技術(shù)：硬盤行業(yè)實(shí)際上早在十多年前就開始計(jì)劃4KB扇區(qū)技術(shù)。在硬盤容量以MB計(jì)的年代，每扇區(qū)512byte顯得非常合適。但隨著技術(shù)的進(jìn)步，硬盤容量的增大，依舊保持512byte的扇區(qū)尺寸已經(jīng)越來越不合時宜。具體來看，隨著存儲密度（Areal Density）的增大，磁頭讀取磁盤時的信噪比（SNR）會出現(xiàn)明顯的下降，也就是說讀取時會更容易出現(xiàn)錯誤。因此必須加入ECC校驗(yàn)碼來保證數(shù)據(jù)可靠性，但ECC數(shù)據(jù)實(shí)際上消耗了磁盤上可用的存儲空間，有時甚至可能把存儲密度上升帶來的多余空間完全抵消掉了。
更關(guān)鍵的問題在于，ECC校驗(yàn)實(shí)際上在更大數(shù)據(jù)量的扇區(qū)尺寸下效率更高。比如，512byte的一個扇區(qū)需要40byte的ECC校驗(yàn)區(qū)，而4KB扇區(qū)只需要100byte，直接節(jié)省了40x8-100=220byte的存儲空間。另外，更大的扇區(qū)還能讓糾錯時一次性更改更大量的數(shù)據(jù)，讓“突發(fā)糾錯”（burst error correction）效率更高。
為什么選用4KB而不是2KB、8KB來替代512byte扇區(qū)？這是因?yàn)?KB在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的特殊地位。在x86架構(gòu)中，通常情況下內(nèi)存的分頁（Page）容量即為4KB，而在磁盤文件系統(tǒng)中，包括NTFS、EXT3和HFS+格式的簇（cluster）容量也同樣是4KB。這樣一來，用4KB的磁盤扇區(qū)中讀取的數(shù)據(jù)可以正好裝滿一個內(nèi)存頁，也映射著磁盤分區(qū)中的一個簇，自然是最佳選擇。
對于消費(fèi)者來說，4KB扇區(qū)技術(shù)的最大裨益就是更大的格式化容量。西部數(shù)據(jù)稱，“先進(jìn)格式化”可以讓磁盤格式化效率（格式化后容量）提升7%到11%，同時ECC校驗(yàn)效率提升50%，整體容錯能力提升兩個數(shù)量級。因此，新技術(shù)還會讓磁盤的可靠性明顯提升。
不過，為了保證512byte扇區(qū)到4KB扇區(qū)的平穩(wěn)過渡，目前西數(shù)使用了一種模擬技術(shù)，將一個4KB的邏輯扇區(qū)在固件中模擬為8個512byte的邏輯扇區(qū)，保證操作系統(tǒng)兼容性。但這樣依然存在問題，即扇區(qū)和簇的“校準(zhǔn)”。
如果文件系統(tǒng)的4KB簇正好對應(yīng)了一個4KB扇區(qū)，則一切正常。但如果簇對應(yīng)的8個512byte邏輯扇區(qū)橫跨在兩個4KB物理扇區(qū)中，此時讀寫一個簇就需要操作兩個扇區(qū)，帶來明顯的轉(zhuǎn)換延遲。根據(jù)硬盤行業(yè)組織IEDMA（國際磁盤驅(qū)動器設(shè)備與材料協(xié)會）的測試，這種情況尤其會嚴(yán)重影響磁盤的隨機(jī)寫入性能。
問題具體來看，雖然推動4KB扇區(qū)的工作從1998年就已經(jīng)開始，但直到近些年來才有了實(shí)質(zhì)進(jìn)展。導(dǎo)致在此之前推出的Windows 5.x系統(tǒng)中（Windows 2000/XP/2003等），第一個分區(qū)是從LBA 63(第63個512byte扇區(qū))開始的。很明顯，63不能整除8，因此只要是在4KB扇區(qū)硬盤上使用Windows XP系統(tǒng)就會出現(xiàn)上述的校準(zhǔn)問題。而Windows 6.x（Windows 7/Vista/Server 2008）則已經(jīng)提供了對4KB扇區(qū)的支持，只是在使用磁盤鏡像工具（如Ghost、Acronis Disk Director Suite等）進(jìn)行分區(qū)恢復(fù)、拷貝等操作時容易出現(xiàn)問題。另外，根據(jù)西部數(shù)據(jù)的測試，Linux和Mac OS X系統(tǒng)不會出現(xiàn)這種分區(qū)校準(zhǔn)問題，甚至SuperDuper這類磁盤鏡像工具也可直接使用。
Windows XP分區(qū)表
為解決這一問題，西部數(shù)據(jù)提供了兩種方案。首先，只要在硬盤上短接7號和8號跳線，硬盤控制器芯片即可提供一個邏輯分區(qū)的偏移量，使LBA63變成LBA64，解決校準(zhǔn)問題。不過這種方案僅能針對全盤只有一個分區(qū)的情況。
解決方案
第二種方案，則是一款名為WD Align的工具軟件。該工具可以移動分區(qū)和數(shù)據(jù)，“對齊”文件系統(tǒng)簇與4KB扇區(qū)。推薦使用Windows 5.x操作系統(tǒng)，或是需要磁盤鏡像軟件的用戶使用該工具。由于WD Align需要移動全盤數(shù)據(jù)，因此最好在分區(qū)或操作系統(tǒng)安裝完畢后即使用該工具進(jìn)行遷移。
WD Align命令行界面
西部數(shù)據(jù)表示，首批使用“先進(jìn)格式化”技術(shù)的硬盤為Caviar Green綠盤系列的單碟500GB型號，型號標(biāo)識為EARS。除了查看型號外，由于目前還沒有軟件能夠分辨磁盤的原生扇區(qū)尺寸，WD Align也是唯一的識別工具。
最后需要指出的是，4KB扇區(qū)技術(shù)并非西部數(shù)據(jù)的專利。該計(jì)劃由IDEMA（國際磁盤驅(qū)動器設(shè)備與材料協(xié)會）推動，預(yù)計(jì)在2011年之前，各大硬盤廠商都會推出自己的4KB扇區(qū)硬盤，只是可能在操作系統(tǒng)兼容性上的解決方案略有不同。至于何時才能夠直接使用原生4KB扇區(qū)，結(jié)束模擬512byte扇區(qū)的“過渡期”，目前的預(yù)計(jì)是在徹底淘汰Windows 5.x系統(tǒng)的2014年（WinXP技術(shù)支持終止）左右。
