Диски для хранения данных большого объема: Рейтинг жестких дисков: лучшие HDD 2023 года

Что диск грядущий нам готовит или жесткие диски большого объема в RAID уровней 5 и 6

ГлавнаяСтатьи Что диск грядущий нам готовит или жесткие диски большого объема в RAID уровней 5 и 6

Эволюция жестких дисков и грядущая революция

В 2005 году был выпущен жесткий диск с рекордным объемом 500 ГБ, использовавший технологию продольной магнитной записи. Максимально достижимая плотность данных при использовании этого метода записи составляет около 150 Гбит/дюйм². В 2007 году компания Hitachi GST представила первую в мире модель жесткого диска объемом 1 ТБ, используя технологию перпендикулярной записи, которая позволяет достичь плотности данных до 1 Тбит/дюйм². Осенью 2017 года был выпущен жесткий диск объемом 14ТБ  на базе технологии черепичной магнитной записи , при которой уплотнение данных достигается за счет того, что запись дорожек производится с частичным наложением друг на друга, как черепица на крыше домов. Это можно делать, т.к. ширина области чтения меньше, чем ширина записывающей головки диска. Потенциально черепичная запись позволяет увеличить объем жесткого диска с перпендикулярной записью на 20-25%, т.к. увеличивается количество дорожек на дюйм, но эта технология имеет и существенный недостаток – пониженную и нестабильную скорость записи данных. Уже через 2 месяца в конце 2017 года был представлен 14 ТБ жесткий диск без наложения дорожек с обычной перпендикулярной записью. На момент написания статьи, этот диск является самым ёмким на рынке, хотя в 2018 году возможно появление 16 ТБ дисков на основе традиционной перпендикулярной записи.  

В тоже время, 2018 год может стать революционным, как в технологиях жестких дисков, так и в росте их объемов. Оба основных игрока на рынке жестких дисков – компании Seagate и Hitachi GST (подразделение Western Digital) объявили о готовности представить до конца 2018 года первые жесткие диски на технологиях магнитной записи с энергетической поддержкой.

Идея в том, чтобы использовать точечное энергетическое воздействие на магнитный слой пластины диска для снижения энергетического барьера для записи, что позволит записывающей головке намагничивать очень мелкие области. Тем самым, плотность записи может быть значительно повышена, что увеличит и емкость жесткого диска. Компания Seagate работает с технологией тепловой магнитной записи HAMR (Heat-Assisted Magnetic Recording), предварительно разогревая лазером место записи, а Hitachi GST использует технологию микроволнового воздействия на магнитный слой MAMR (Microwave-Assisted Magnetic Recording). По сведениям от производителей, использование HAMR позволит получить плотность записи до 5 Тбит/дюйм², а MAMR до 4 Тбит/дюйм². Это дает возможность создавать жесткие диски стандартного форм-фактора 3,5” объемом 20-40 ТБ и более. Маркетологами обеих компаний развернута «битва технологий», подчеркивающая свои преимущества и недостатки у конкурента, причем Hitachi GST сражается  агрессивнее. Пока сложно предсказать, какая из технологий завоюет рынок, будут ли они существовать параллельно или одна из них окажется в результате победителем, но уже сейчас очевидно, что через год или менее станут доступны диски очень большого объема. Более того, в дальнейшем объемы жестких дисков будут только расти. Но почему же так важен объем единичного жесткого диска? Представим, что будет происходить, если жесткие диски объединить в RAID массив уровней 5 или 6.

Жесткие диски в RAID массивах уровней 5 и 6

RAID массивы  из жестких дисков создаются для повышения производительности и отказоустойчивости дисковых подсистем серверов и систем хранения данных. Отказоустойчивость в RAID 5 и 6 достигается за счет избыточности, т.е. часть получаемого дискового хранилища используется для служебных данных четности (XOR parity), которые позволяют при выходе из строя одного или нескольких физических дисков не потерять данные всего массива. Так, в RAID массивах уровня 5, можно «потерять» один диск, а в RAID 6 — два диска при полной сохранности данных.

Если 8 шт. одинаковых физических дисков объединены в RAID 5, то «полезный» объем хранилища составит сумму емкостей 7 шт. дисков. Но зато в случае выхода из строя одного (причем любого) физического диска, данные хранилища не потеряются. При этом RAID массив перейдет в т.н. критический режим, т.е. не сможет обеспечивать отказоустойчивость, хотя данные и будут доступны. Для возвращения такого массива в отказоустойчивое состояние необходимо заменить вышедший из строя физический диск и запустить процесс восстановления массива, при котором на новый диск записываются данные, которые считываемые со всех других жестких дисков массива, а также служебные данные, вычисляемые из уже считанных.

Процесс восстановления ощутимо снижает производительность дискового хранилища, а также связан с повышенным риском, т.к. во время восстановления нет отказоустойчивости и любая ошибка диска приведет к потере всех данных хранилища. А насколько вероятно получить невосстановимую ошибку в процессе восстановления RAID массива, если у физических дисков большой объем? Давайте подробно рассмотрим ответ этот вопрос. 

Невосстановимые ошибки чтения URE

В спецификациях жестких дисков производитель обычно указывает значение для количества невосстановимых ошибок чтения (уровень URE — Unrecoverable Read Error или BER — Bit Error Rate), например, URE = 1х на 10¹⁴ бит или BER = 10¹⁴ бит. Это означает, что в процессе чтения с диска указанного количества бит очень велика вероятность получить одну невосстановимую ошибку чтения, хотя до этого уже возможно были ошибки, восстановить данные при которых диску удавалось по кодам коррекции ошибок (ECC). Значение уровня URE или BER применимо и для других носителей данных:

• BD/DVD — 1x 10¹³ бит, т.е. 1 ошибка при чтении 1,25 ТБ данных
• Жесткие диски для ПК — 1x 10¹⁴ бит, т.е. 1 ошибка чтения 12,5 ТБ данных
• Серверные жесткие диски 7K RPM — 1x 10¹⁵ бит, т.е. 1 ошибка чтения 125 ТБ данных
• Серверные жесткие диски 10/15К RPM — 1x 10¹⁶ бит, т.е. 1 ошибка чтения 1,25 ПБ данных
• Твердотельные диски — 1x 10
  16-17 бит, т. е. 1 ошибка чтения 1,25-12,5 ПБ данных
• Серверные твердотельные диски — 1x 10^17-18 бит, т.е. 1 ошибка чтения 12,5-125 ПБ данных
• Магнитные ленты LTO-7 — 1x 10^18-19 бит, т.е. 1 ошибка чтения 125-1250 ПБ данных.

Обратите внимание, что некоторые диски для NAS  и диски для видеонаблюдения имеют значении URE равное 1x 10¹⁴ бит как у дисков для персональных компьютеров (ПК). Значением URE равным 1x 10¹⁶ бит могут похвастаться лишь жесткие диски с числом оборотов шпинделя 10000-15000 в минуту, но такие диски не бывают емкими. Для дисков большого объема уровень URE равен 1x 10¹⁵ бит. Иногда производители, обычно Toshibа и WD, указывают для дисков большого объема уровень URE равный 10x 10

16 бит, но это равносильно значению уровня URE 1x 10¹⁵ бит как в спецификациях у Hitachi GST или Seagate.

Если в RAID массиве уровня 5 состоящего из 8 шт. 2 TБ жестких дисков с уровнем URE равным 1x 10¹⁴, вышел из строя один диск, то для восстановления отказоустойчивости массива необходимо будет прочитать объем 7 шт. 2 TБ дисков, что составляет 14 ТБ и теоретически обеспечит сбой из-за невосстановимой ошибки чтения и полную потерю всех данных — ведь уровень URE 1x 10¹⁴ означает одну ошибку чтения на 12,5 ТБ. Очевидно, что если в массив RAID5 поставить диски бОльшего объема и увеличить их количество, то ситуация сильно ухудшится. Именно поэтому, еще в 2007 году была объявлена «кончина» RAID уровня 5, начиная с 2009 года, из-за роста единичного объема жестких дисков.

Появление емких дисков с уровнем URE равным 1x 10

15 несколько улучшило ситуацию и частично «воскресило» RAID5. Так, для восстановления массива RAID5 из предыдущего примера, но построенного на дисках с уровнем URE 1x 10¹⁵ , можно без проблем прочитать 14 ТБ, т.к. уровень ошибок позволяет читать до 125 ТБ, и такой массив RAID5 из 8 шт. 2 TБ жестких дисков строить кажется оправданным. Но уже в RAID5 из 10 шт. дисков объемом 14 ТБ каждый, при восстановлении отказоустойчивости массива необходимо прочитать 126 ТБ, что выше уровня URE 1x 10¹⁵.

Из-за роста объема единичного жесткого диска, а также то, что аппаратные RAID контроллеры позволяют объединять в RAID5 и RAID6 до 32 физических дисков, даже RAID уровня 6 может оказаться подверженным сбоям во время восстановления из-за невосстановимых ошибок чтения. Аналитики уже назначили «кончину» RAID 6 на 2019 год, но попробуем разобраться подробнее.

Вероятность сбоя в процессе восстановления отказоустойчивости RAID 5 и 6

Важно понимать, что появление невосстановимой ошибки чтения – это событие вероятностное, и можно встретить отзывы, что массив RAID5 на дисках с URE 1x 10¹⁴ бит успешно прочитал более 12,5 ТБ в процессе восстановления отказоустойчивости. На самом деле, вероятность сбоя при восстановлении отказоустойчивости массива RAID5 из 8 шт. 2 TБ дисков с уровнем URE равным 1x 10¹⁴ составляет 67 %, а не 100%, как это казалось бы. См. Таблицу 1 с вероятностями сбоя при восстановлении для RAID массивов уровней 5 и 6, построенных из 8 шт. 2 ТБ жестких дисков с разным уровнем URE ниже:

Уровень URE	RAID 5	RAID 6
1x 1014	67,34 %	30,77 %
1x 1015	10,59 %	0,57 %

Таблица 1

Обратите внимание, указанные выше значения не говорят о вероятности сбоя в RAID массивах 5 и 6 при их нормальной работе в отказоустойчивом режиме. Для потери данных в этом случае нужно получить одновременно 2 сбоя в массиве RAID5 и 3 сбоя в RAID6, что намного менее вероятные события. Так для RAID5 это около 0,52 %, а для RAID6 порядка 0,01%. В Таблице 1 указана вероятность сбоев именно в тот период, когда RAID массив находится в критическом режиме и идет процесс восстановления его отказоустойчивости, который при больших объемах дисков занимает очень значительное время.

Вероятность сбоя из-за невосстановимой ошибки чтения при восстановлении отказоустойчивости в RAID массивах уровней 5 и 6 вычисляется с использованием формулы Бернулли. Считаем, что в RAID массиве один диск уже вышел из строя, был заменен, и начался процесс восстановления отказоустойчивости. Вспомним, что для полной потери данных при восстановлении отказоустойчивости в RAID5 достаточно одной невосстановимой ошибки чтения, а для RAID6 двух независимых ошибок. Тогда вероятность сбоя из-за невосстановимых ошибок P будет равна:

                         P=n!/(k!*(n-k)!)*p^k*q^((n-k)), где

                                n – количество бит, которое требуется прочитать в процессе восстановления

                                k – количество невосстановимых ошибок чтения

                                p – вероятность ошибки чтения

                                q – равно 1-p

Ниже на графиках представлены вероятности сбоя в процессе восстановления отказоустойчивости массивов RAID уровня 5 и уровня 6 в зависимости от количества дисков (до 32 шт. в массиве), объемов дисков (1-50 ТБ) и для трех значений уровня URE (1x 10¹⁴, 1x 10¹⁵ и 1x 10¹⁶ бит). Картинки открываются крупнее по клику, линией красного цвета показаны значения для самого емкого на момент написания статьи жесткого диска объемом 14 ТБ:

Рис. 1 RAID 5 диски с URE 1x 1014	Рис. 2 RAID 6 диски с URE 1x 1014
Рис. 3 RAID 5 диски с URE 1x 1015	Рис. 4 RAID 6 диски с URE 1x 1015
Рис. 5 RAID 5 диски с URE 1x 1016	Рис. 6 RAID 6 диски с URE 1x 1016

 Рекомендации по работе с массивами RAID уровней 5 и 6

Анализируя эти графики вероятности, с учетом перспективы революционного увеличения единичного объема жестких дисков, можно сформулировать следующие рекомендации по работе с RAID 5 и 6: 

1.    При проектировании RAID 5 и RAID6 необходимо всегда учитывать вероятность сбоя при восстановлении отказоустойчивости, т.к. это критически важный параметр дисковой подсистемы!

1.1.   Категорически не рекомендуется использовать жесткие диски с уровнем URE 1x 10¹⁴ бит для работы в RAID 5 и в RAID6. ГК «ВИСТ» не использует в своих серверах и СХД такие диски.

1.2.   Массивы RAID 5 и 6 можно строить на большом количестве дисков с уровнем URE 1x 10¹⁶ бит, т.к. такие жесткие диски имеют сегодня малый объем.

1.3.   Использовать твердотельные диски с уровнем URE 1x 10¹⁶ бит в RAID массивах уровня 5 следует только с учетом их количества в массиве и их объема. Например, в RAID 5: 15 шт. SSD объемом 8 ТБ или 30 шт. SSD объемом 4 ТБ дают вероятность сбоя при восстановлении массива ~ 10%.

1.4.   Использование массивов RAID уровня 6 с современными дисками большого объема может быть опасным для данных уже сейчас. Так, RAID6 из 16 шт. 14ТБ дисков с URE равный 1x 10¹⁵ имеет шанс успешно пройти процесс восстановления отказоустойчивости без потери всех данных лишь в 50% случаев.

2.   При возможности, не следует ставить много дисков в массивы RAID 5 или 6. Кроме вероятности сбоя из-за невосстановимой ошибки, стоит учитывать, что время необходимое для восстановления отказоустойчивости на больших по объему дисках будет очень велико и может составить несколько суток. Действительно, чтение 10 ТБ данных при скорости 100 MБ/сек займет более суток, причем реальная скорость чтения, учитывая, что массив может продолжать работу с запросами, может оказаться намного меньше — 30-50 MБ/сек. Чем дольше идет процесс восстановления массива, тем более вероятным становится сбой из-за длительной повышенной механической нагрузки на диски.

3.   Казалось бы, в складывающейся ситуации надо рассматривать возможность использования уровней RAID массивов со значением отказоустойчивости не менее N-3 (выход из строя трех дисков не приводит к потере данных). Но современные аппаратные RAID контроллеры не имеют поддержки уровней RAID с контролером четности (XOR parity) и со значением отказоустойчивости N-3, подобных, например, уровню RAID 7. 3. Теоретически на аппаратном RAID контроллере можно получить отказоустойчивость N-3 и даже более, но лишь с использованием зеркалирования, например, построив RAID массив уровня 61 – RAID 6 из зеркал RAID 1. Так, в массиве RAID 61 из 8 шт. дисков по 2 ТБ, построенном как 4 зеркала из 2х дисков, данные сохранятся даже в случае выхода из строя 4х шт. любых дисков, т.е. отказоустойчивость составит N-4. Но значительным недостатком, кроме низкой скорости записи данных, у такого массива будет его полезная емкость. Она составит лишь 6 ТБ — это менее половины суммы объемов 8ми физических 2 ТБ дисков массива, что значительно удорожает дисковую подсистему, и что далеко не всегда приемлемо. 

Хорошей альтернативой использованию RAID 5 и 6 могут стать RAID массивы уровней 50 и 60 – комбинация RAID 5 и 6 с RAID 0 (чередование stripe), т.е. это массивы RAID 0, построенные из нескольких RAID 5 или 6. При этом для каждого субмассива RAID 5 и 6 уровень отказоустойчивости сохраняется, соответственно, как N-1 и N-2, а отказоустойчивость RAID 50 и 60 составит, соответственно, от N-1 до N-2 и от N-2 до N-4, в зависимости от того выйдут ли из строя диски из разных субмассивах или нет. Но самое важное, что время восстановления отказоустойчивости в RAID 50 и 60 гораздо меньше, чем при больших единых массивах RAID 5 и 6, а значит и вероятность сбоя из-за ошибки при восстановлении отказоустойчивости резко уменьшается. Например, если в RAID 50 из 8 шт. дисков по 2 ТБ вышел из стоя один диск, то для восстановления отказоустойчивости массива RAID 50, достаточно будет прочитать данные только того субмассива RAID5, из которого был сбойный диск, т.е. это лишь объем 3 шт. дисков по 2 ТБ.

4.   Необходимо регулярно проводить проверки жестких дисков входящих в RAID массивы 5 и 6 средствами предоставляемыми RAID контроллерами. Это проверка целостности массива — Consistency Check и проверка читаемости — Patrol Read. Процесс Consistency Check проверяет только те части дисков, где находятся данные и служебная информация четности, что позволяет судить об отказоустойчивости RAID массива, а процесс Patrol Read читает все, включая незанятые сектора диска. Если в процессах таких проверок выявляются нечитаемые сектора, то они помечаются как сбойные и более не используются в работе. Если сбойный сектор содержал данные, то они вычисляются и перезаписываются в новый сектор. Стоит отметить, что проверки необходимо проводить периодически, и можно эти задачи автоматизировать, запуская их по расписанию.

5.   Регулярное резервное копирование данных с массивов RAID 5 и 6 становится еще более важным и нужным инструментом. Но, увы, как показывает практика, отсутствие восстановимых резервных копий не редкость у компаний и организаций. Если резервной копии данных нет или она устарела, то необходимо рекомендовать перед запуском процесса восстановления отказоустойчивости массивов RAID 5 и 6 сделать копию хотя бы с особо важных данных, пока они еще доступны. Чтобы процесс восстановлении отказоустойчивости RAID не начался автоматически, не рекомендуется использовать диски горячего резерва hot spare, т.к. копирование данных лучше выполнить без дополнительной нагрузки на RAID массив. Диски горячего резерва для RAID 5 и 6 на больших по объему дисках можно использовать только при наличии актуальной копии резервных данных.

6.   Теоретически имеющаяся ситуация со сбоями при невосстановимых ошибках чтения в RAID5 и 6 может измениться, если:

6.1.    Появятся жесткие диски большого объема с уровнем URE 1x 10¹⁶, но такие планы не обнародованы.

6.2.    Появятся аппаратные RAID контроллеры с уровнем RAID 7.3 (N-3 c контролем четности), что вообще маловероятно, т.к. слишком велики накладные расходы на вычисление четности.

7.   Становятся все более интересными программно-аппаратные решения для хранения данных, например, программно-определяемые СХД на основе ПО Open-E JovianDSS, где есть возможность и построить RAIDZ3 с уровнем отказоустойчивости N-3 и использовать все преимущества файловой системы ZFS.

 

Надеюсь эта статья поможет оценить риски, с которыми возможно придется столкнуться при работе с RAID массивами уровней 5 и 6 на дисках большого объема. Но какой же процент вероятности сбоя при восстановлении отказоустойчивости RAID массива с потерей всех данных можно считать приемлемым? Этот процент сбоя будет зависеть от ценности данных и от задач дисковой подсистемы, но, пожалуй, его значение не должно быть более 10-20% (не менее 4х успешных восстановлений массива из 5ти попыток), при обязательном условии, что имеется резервная копия данных.

Хотелось бы, чтобы представленные в статье рекомендации пригодились в практической деятельности по проектированию RAID массивов, и в работе с дисковыми подсистемами, построенными на основе RAID уровней 5 и 6.

 

Для получения дополнительной информации, пожалуйста, обращайтесь в наш отдел продаж.    

  

© Александр Матвеев, 2018   Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

 директор по развитию бизнеса ООО «Вист СПб»

 При перепечатке и использовании этого материала

 указание авторства (Александр Матвеев, 2018)

 и ссылка на источник (www.vist-spb.ru) обязательны.

Поддержка жестких дисков объемом больше 2 ТБ в Windows — Windows Server

• Статья
• 03/02/2023

В этой статье описываются особенности поддержки жестких дисков объемом больше 2 ТБ в Windows и объясняется их инициализация и сегментация для максимизации использования пространства.

Применимо к: Windows Server 2022 Standard и Datacenter, Windows Server 2019, Windows Server 2016, Windows Server 2012 R2
Оригинальный номер базы знаний: 2581408

Сводка

Чтобы операционная система полностью поддерживала устройства хранения с емкостью больше 2 терабайт (2 ТБ или 2 трлн байт), устройство необходимо инициализировать с помощью схемы секционирования таблицы с GUID разделов (GUID Partition Table — GPT). Эта схема поддерживает адресацию всего диапазона емкости хранилища. Если пользователь планирует запускать компьютер из одного из таких дисков большой емкости, в качестве базового интерфейса встроенного ПО необходимо использовать Единый интерфейс EFI (UEFI), а не BIOS.

В этой статье описывается поддержка Microsoft для всех версий Windows начиная с Windows XP. Также здесь описаны требования для адресации полного диапазона емкости хранилища таких устройств.

Примечание.

• В этой статье емкость диска описывается в степени о основанием 2, а не 10, что является наиболее распространенным обозначением на маркировках устройств хранения. Таким образом, под емкостью 2 ТБ фактически имеется в виду продукт, на маркировке которого указано 2,2 ТБ емкости.
• Поведения операционных систем, описанные в этой статье, также применимы к серверным вариантам этих операционных систем. Таким образом, сведения для Windows 7 применимы к Windows Server 2008 R2, для Windows Vista к Windows Server 2008, а для Windows XP — к Windows Server 2003 и Windows Server 2003 R2.

Дополнительная информация

Управление современными устройствами хранения осуществляется с помощью схемы под названием «LBA». LBA — это расположение логических секторов, составляющих носитель. LBA0 представляет первый логический сектор устройства, а LBA с последним обозначением — последний логический сектор устройства, по одной метке на сектор. Чтобы определить емкость устройства хранения необходимо умножить количество логических секторов в устройстве на размер каждого логического сектора. Текущий стандарт размера составляет 512 байт. Например, чтобы получить устройство емкостью 2 ТБ, необходимо 3 906 250 000 секторов размером 512 байт. Тем не менее, для представления этого числа компьютерной системе необходимо 32 бита (1-ц и 0-й). Таким образом, хранилище любой емкости, превышающей значение, которое можно отобразить с помощью 32-х битов, требует дополнительного бита. То есть 33 бита.

Проблема этого вычисления заключается в том, что большинство современных компьютеров под управлением Windows используют схему секционирования с основной загрузочной записью (MBR). Эта схема устанавливает ограничение для количества битов, доступных для отображения логических секторов, в 32 бита.

Предел в 2 ТБ вызван этим 32-битным ограничением. В связи с тем, что максимальное число, которое может быть представлено с помощью 32 битов, составляет 4 294 967 295, при использовании 512-байтовых секторов оно преобразуется в 2,199 ТБ (примерно 2,2 ТБ). Таким образом, адресация емкости больше 2,2 ТБ невозможна при использовании схемы секционирования MBR.

Чтобы увеличить количество доступных для адресации битов, устройство хранения необходимо инициализировать с помощью GPT. Эта схема секционирования позволяет использовать до 64 бит информации в логических секторах. Это создает теоретическое ограничение в 9,4 ЗБ (9,4 зетабайта или 9,4 миллиарда терабайт). Однако, при использовании GPT можно столкнуться с проблемой, связанной с тем, что большинство доступных сейчас систем базируются на устаревшей платформе BIOS. BIOS поддерживает только запуск компьютеров с дисков, инициализированных с помощью MBR. Чтобы перезапустить устройство, инициализированное с помощью GPT, система должна поддерживать UEFI. По умолчанию многие текущие системы могут поддерживать UEFI. Microsoft ожидает, что в будущем UEFI будет поддерживать большинство систем. Клиентам необходимо посоветоваться с поставщиком системы, чтобы уточить возможность их систем поддерживать UEFI и диски емкостью более 2 ТБ.

Общие требования к тому данных, не использующемуся для запуска.

Чтобы система могла обращаться к максимальной емкости устройства емкостью более 2 ТБ, необходимо выполнить следующие условия:

• Диск должен быть инициализирован с помощью GPT.

• Необходимо использовать одну из следующих версий Windows (32-разрядная или 64-разрядная, если не указано иное, но независимо от версии SKU):

  • Windows Server 2008 R2 (только 64-разрядные версии)
  • Windows Server 2008
  • Windows 7
  • Windows Vista

• Необходимо установить последние драйверы запоминающих устройств от изготовителя контроллера устройств хранения. Например, если в системе используется контроллер устройств хранения Intel, для которого установлен режим RAID, убедитесь, что установлены последние применимые драйверы с сайта поддержки Intel.

• В целом следует обратиться к поставщику системы, чтобы определить, поддерживает ли система размер устройства более 2 ТБ.

Общие требования для загрузочного системного тома

Предположим, что необходимо выполнение следующих условий:

• Используйте устройство хранения, на котором можно установить Windows.
• Сделайте устройство хранения загрузочным.
• Включите операционную систему, чтобы обеспечить максимальную емкость хранилища для этого устройства, превышающую 2 ТБ.

Для выполнения этих условий применяются следующие предварительные требования:

• Диск должен быть инициализирован с помощью GPT.

• Встроенное ПО системы должно использовать UEFI.

• Версия Windows должна быть одной из следующих (только 64-разрядная, но с учетом всех выпусков SKU):

  • Windows Server 2008 R2
  • Windows Server 2008
  • Windows 7
  • Windows Vista

• Необходимо установить последние драйверы запоминающих устройств от изготовителя контроллера устройств хранения. Например, если в системе используется контроллер устройств хранения Intel, для которого установлен режим RAID, убедитесь, что установлены последние применимые драйверы с сайта поддержки Intel.

Примечание.

Windows не поддерживает запуск GPT-инициализированных томов с помощью систем UEFI в 32-разрядных версиях Windows. Кроме того, устаревшие системы BIOS не поддерживают запуск томов с секционированием GPT. Обратитесь к поставщику системы, чтобы определить, поддерживает ли система как UEFI, так и запуск устройств с емкостью хранилища более 2 ТБ.

Таблица поддержки

В следующих таблицах перечислены сведения о поддержке корпорацией Майкрософт различных понятий, рассмотренных в этой статье. Эти сведения содержат общее заявление о поддержке дисков с емкостью хранилища более 2 ТБ.

Таблица 1. Поддержка Windows для схем секционирования в качестве томов данных

Системные	MBR	Hybrid-MBR	GPT
Windows 7	Поддерживается	Не поддерживается	Поддерживается
Windows Vista	Поддерживается	Не поддерживается	Поддерживается
Windows XP	Поддерживается	Не поддерживается	Не поддерживается

Hybrid-MBR — это альтернативный стиль секционирования, который не поддерживается какой-либо версией Windows.

Таблица 2. Поддержка Windows для встроенного ПО системы

Системные	BIOS	UEFI
Windows 7	Поддерживается	Поддерживается
Windows Vista	Поддерживается	Поддерживается
Windows XP	Поддерживается	Не поддерживается

Таблица 3. Поддержка Windows для сочетаний встроенного ПО загрузки и схем секционирования для загрузочного тома

Системные	BIOS + MBR	UEFI + GPT	BIOS + GPT	UEFI + MBR
Windows 7	Поддерживается	Поддерживается; требуется 64-разрядная версия Windows	Загрузочный том не поддерживается	Загрузочный том не поддерживается
Windows Vista	Поддерживается	Поддерживается; требуется 64-разрядная версия Windows	Загрузочный том не поддерживается	Загрузочный том не поддерживается
Windows XP	Поддерживается	Не поддерживается	Загрузочный том не поддерживается	Загрузочный том не поддерживается

Таблица 4.

Поддержка Windows для дисков большой емкости в качестве томов данных без загрузки

Системные	>Один диск размером 2 ТБ — MBR	>Один диск размером 2 ТБ — Hybrid-MBR	>Один диск размером 2 ТБ — GPT
Windows 7	Поддерживает до 2 ТБ адресуемой емкости**	Не поддерживается	Поддерживает полную емкость
Windows Vista	Поддерживает до 2 ТБ адресуемой емкости**	Не поддерживается	Поддерживает полную емкость
Windows XP	Поддерживает до 2 ТБ адресуемой емкости**	Не поддерживается	Не поддерживается

Емкость более 2 ТБ не может быть доступна Windows, если диск инициализирован с помощью схемы секционирования MBR. Например, для одного диска размером 3 ТБ, инициализированного с помощью MBR, Windows может создавать секции до первых 2 ТБ. Однако оставшаяся емкость не может быть доступна и, следовательно, использоваться.

Инициализация диска данных с помощью GPT

Ниже показано, как инициализировать новый диск с помощью схемы секционирования GPT, чтобы обеспечить Windows максимальную доступную емкость хранилища. Перед выполнением этих действий убедитесь, что вы создали резервную копию важных данных.

1. Нажмите кнопку Пуск, введите diskmgmt.msc в поле Начать поиск, щелкните правой кнопкой мыши «diskmgmt.msc» и выберите команду Запуск от имени администратора. При необходимости введите учетные данные для учетной записи пользователя с правами администратора.

   Примечание.

   При обнаружении неинициализированного диска Windows откроется следующее окно с запросом на инициализацию диска.

2. В диалоговом окне Инициализация диска щелкните Таблица с GUID разделов (GPT — GUID Partition Table) и нажмите кнопку «ОК».

   Примечание.

   При выборе этого параметра этот жесткий диск не будет распознан более ранними версиями Windows, чем Windows XP.

3. Проверьте окно управления дисками, чтобы убедиться, что диск инициализирован. Если это так, строка состояния для этого диска в нижней части окна должна указывать на то, что диск подключен.

4. После инициализации диска необходимо создать раздел, а затем отформатировать его с помощью файловой системы. Он должен иметь возможность хранить данные в этом разделе и назначать ему имя и букву диска. Для этого щелкните правой кнопкой мыши нераспределенное пространство в правой части строки состояния для этого диска и выберите команду Создать простой том. Для завершения процесса следуйте инструкциям мастера создания разделов.

Преобразование диска MBR в GPT

Если вы ранее инициализировали диск с помощью схемы секционирования MBR, выполните следующие действия, чтобы инициализировать диск с помощью схемы GPT. Перед выполнением этих действий убедитесь, что вы создали резервную копию важных данных.

1. Нажмите кнопку Пуск, введите diskmgmt. msc в поле Начать поиск, щелкните правой кнопкой мыши «diskmgmt.msc» и выберите команду Запуск от имени администратора. При необходимости введите учетные данные для учетной записи пользователя с правами администратора.

2. В окне «Управление дисками» просмотрите строки состояния диска внизу. В следующем примере у пользователя имеется диск размером 3 ТБ, который был ранее инициализирован с помощью схемы секционирования MBR. Это устройство помечено здесь как диск 1.

3. Диск 1 содержит два отдельных нераспределенных раздела. Такое разделение означает, что можно использовать первые 2 ТБ дискового пространства. Однако оставшееся пространство не является адресуемым из-за ограничения 32-разрядного адресного пространства схемы секционирования MBR. Чтобы система могла полностью использовать общую емкость устройства хранения, необходимо преобразовать диск для использования схемы секционирования GPT.

4. Щелкните правой кнопкой мыши метку слева для диска, который требуется преобразовать, и выберите команду Преобразовать в GPT-диск.

   Примечание.

   Теперь на дисплее должен отобразится полный объем свободного места в нераспределенном пространстве.

5. Теперь, когда диск инициализирован для доступа к полной емкости хранилища, необходимо создать раздел, а затем отформатировать его с помощью файловой системы. Он должен иметь возможность хранить данные в этом разделе и назначать ему имя и букву диска. Для этого щелкните правой кнопкой мыши нераспределенное пространство в правой части строки состояния для этого диска и выберите команду Создать простой том. Для завершения процесса следуйте инструкциям мастера создания разделов.

Известные проблемы или ограничения

Так как переход на один диск емкостью более 2 ТБ произошел довольно недавно, корпорация Майкрософт изучила, как Windows поддерживает эти большие диски. В результатах показано несколько проблем, которые относятся ко всем более ранним версиям Windows, включая Windows 7 с пакетом обновления 1 (SP1) и Windows Server 2008 R2 с пакетом обновления 1 (SP1).

На данный момент известно следующее неправильное поведение при работе Windows с одним диском емкостью более 2 ТБ:

• Числовая емкость свыше 2 ТБ вызывает переполнение. Это приводит к тому, что система может использовать только емкость более 2 ТБ. Например, на диске размером 3 ТБ доступная емкость может составлять только 1 ТБ.

• Числовая емкость свыше 2 ТБ усекается. В результате получается не более 2 ТБ адресуемого пространства. Например, на диске размером 3 ТБ доступная емкость может составлять только 2 ТБ.

• Устройство хранения обнаружено неправильно. В этом случае оно не отображается в окнах «Диспетчер устройств» или «Управление дисками». Многие изготовители контроллеров устройств хранения предлагают обновленные драйверы, которые обеспечивают поддержку емкости хранилища более 2 ТБ. Обратитесь к изготовителю контроллера устройств хранения или изготовителю оборудования, чтобы определить, какая доступная для скачивания поддержка предоставляется для одного диска размером более 2 ТБ.

Содержательные данные SCSI

Если диск обнаруживает ошибки, связанные с недоступными для чтения или записи разделами, он сообщает об этих ошибках и соответствующих содержательных данных SCSI операционной системе. Содержательные данные SCSI могут содержать сведения о LBA для разделов, недоступных для чтения или записи.

Для адресного пространства LBA, емкость которого превышает 2 ТБ, диску требуются содержательные данные SCSI в формате дескриптора. Этот формат не поддерживается Windows 7 или Windows Server 2008 R2, получающими содержательные данные SCSI в фиксированном формате. Таким образом, полученные содержательные данные SCSI либо не содержат сведений о недопустимых секторах, либо содержат неверные сведения о недопустимых секторах. Администраторам необходимо помнить об этом ограничении при поиске LBA поврежденного сектора, записанного в журнале событий Windows.

Различные типы запоминающих устройств

10 ноября 2021 г.

Запоминающие устройства — это тип внешнего устройства, используемого для хранения данных. Запоминающие устройства могут быть в виде гибких дисков, карт флэш-памяти, компакт-дисков, DVD-дисков и т. д.

Эти различные типы запоминающих устройств способны хранить огромное количество информации, поэтому они обычно используются с внешними жесткими дисками. диски. Существуют различные основные типы: дискеты, карты флэш-памяти, жесткие диски, компакт-диски и DVD-диски.

Содержание

Какие существуют типы запоминающих устройств?

Дискеты, карты флэш-памяти, компакт-диски и DVD-диски — это различные типы запоминающих устройств, которые можно использовать для хранения данных. Эти устройства важны для передачи информации и обычно используются с внешними жесткими дисками. Существует большое разнообразие отличий четырех основных типов друг от друга — давайте рассмотрим их более подробно!

Дискеты

Дискеты существуют уже почти семьдесят лет и являются старейшим из существующих запоминающих устройств. Сами дискеты сделаны из тонкого магнитного материала, заключенного в пластик.

Дискеты были очень популярны с 1970-х по 1990-е годы, но потеряли популярность из-за их малой емкости и небольшого размера. Современные дискеты вмещают всего 1,44 МБ — это меньше, чем средний текстовый документ! В наши дни нет никакого реального преимущества в использовании гибкого диска перед картой флэш-памяти или CD/DVD, поскольку все они служат схожим целям.

Флэш-карты памяти

Флэш-карты памяти работают, сохраняя данные на микрочипе без движущихся частей. На USB-накопители можно записать миллион раз, прежде чем они начнут терять данные, и они могут вместить гораздо больше, чем обычная дискета — на одной флэш-памяти можно хранить несколько сотен гигабайт данных, чего достаточно для многих полнометражных фильмов. .

Компакт-диски и DVD-диски

Компакт-диски и DVD-диски представляют собой формы оптического хранения данных, в которых используется лазер для считывания двоичной информации с диска. На компакт-дисках можно хранить только 650 МБ, а на DVD — 4,7 ГБ — это примерно в 60 раз больше!

Сами диски на самом деле не двигаются при записи или чтении данных, как это делают гибкие диски, а вместо этого полагаются на сфокусированные лучи света для завершения этих процессов.

Жесткие диски

Жесткий диск — еще одна форма устройства для хранения данных. Как следует из названия, для хранения данных используются жесткие металлические диски, такие как DVD и CD-ROM. Однако с SSD (твердотельный накопитель) никакие движущиеся части не участвуют в передаче информации из него или в него. Это делает их гораздо более надежными, чем их аналоги с жесткими дисками.

Твердотельные накопители

Твердотельные накопители состоят из двух основных частей: микросхемы флэш-памяти NAND и микросхемы контроллера. Флэш-память NAND служит фактической единицей хранения, в то время как контроллер управляет процессом чтения/записи накопителя, поэтому в течение этого периода времени ничего не может пойти не так.

Внешние жесткие диски

Внешние жесткие диски функционируют за счет использования традиционных методов магнитного хранения. Они подключаются к компьютеру через USB-кабели и обеспечивают огромное дополнительное пространство для хранения файлов.

Внешние жесткие диски могут иметь размер от 500 ГБ до нескольких терабайт — обычный человек использует их для хранения музыки и/или фильмов.

После размышлений

Гибкие диски, карты флэш-памяти, компакт-диски и DVD-диски — все это примеры запоминающих устройств, используемых для передачи и хранения данных. Эти устройства со временем развивались вместе с изменениями в технологии, но продолжают оставаться важными инструментами для передачи информации между компьютерами.

Mass Storage / Полезные примечания

Mass Storage — это любой носитель данных, который постоянно сохраняет свое содержимое. Как правило, они медленнее, менее компактны и потребляют больше энергии, чем оперативная память, но гораздо дешевле и более емкие, и, в отличие от оперативной памяти, им, как правило, не требуется постоянное питание для хранения данных. Некоторые запоминающие устройства являются памятью только для чтения (их также называют форматами с однократной записью, многократным чтением или WORM), но многие из них полностью перезаписываемые.

Массовое хранение является основным фактором двух вещей:

• Время загрузки. Программы должны загружаться в оперативную память, прежде чем они смогут работать, поэтому чем быстрее они могут это сделать, тем меньше время загрузки.
• Время отклика. Если программа передает много потоков данных (это делает широко открытая песочница), то программа работает быстрее, если время отклика меньше.

Обычно оптические накопители (CD, DVD, Blu-ray) являются самыми медленными, но недорогими в производстве. Флэш-память намного быстрее, но обычно очень дорога в производстве.

Примеры включают магнитный диск, оптический диск (CD и DVD), тележки памяти и флэш-память (которая, что достаточно интересно, на самом деле является очень энергоэффективным стираемым форматом ПЗУ).

Иерархия хранения

Существует эффективная иерархия типов хранилищ, при этом более новые, более быстрые типы хранилищ не только значительно увеличиваются при первой разработке, но и остаются таковыми на протяжении десятилетий. Это не только означает выбор компромисса между производительностью и ценой для данного использования, но также означает, что многие системы будут содержать несколько разных типов памяти, так же как и разные типы памяти.

Магнитная лента Многих может удивить то, что магнитная лента не только все еще используется, но и стала более популярной, чем когда-либо. Сохранение данных или доступ к ним чрезвычайно медленны и могут выполняться только последовательно. Тем не менее, он невероятно дешев, имеет хорошую плотность данных и стабилен, по крайней мере, в среднесрочной перспективе (хотя в течение десятилетий он ухудшается). Это делает его самым популярным носителем для хранения резервных копий, а поскольку люди и предприятия создают все больше данных, используется больше лент, чем когда-либо. Хотя большинство из них будут написаны один раз и больше никогда не будут затронуты, это чрезвычайно важная часть аварийного восстановления.

Магнитный диск Классический жесткий диск или HDD. Использование технологии, аналогичной лентам, но с гораздо более быстрым временем доступа и, что наиболее важно, произвольным доступом, позволяющим считывать или записывать данные в любую часть диска. Несмотря на то, что они были дорогими при первом появлении (изобретены в 1950-х годах, но все еще были редкостью в 1980-х из-за стоимости), в конечном итоге они стали основным хранилищем почти для всех компьютеров. Однако, несмотря на то, что конец ленты предсказывался много раз, лента и диск основаны на одной и той же технологии, поэтому лента остается более дешевой и используется там, где скорость доступа не является проблемой.

Жесткие диски постепенно заменяются твердотельными накопителями на основе флэш-памяти, однако флэш-память намного дороже, поэтому жесткие диски остаются популярными, когда не так важна тотальная производительность.

Твердотельные накопители Это охватывает ряд различных форматов хранения, но все они основаны на одной и той же базовой технологии флэш-памяти. Наиболее знакомым из них является то, что традиционно называют твердотельным накопителем, который использует форм-фактор, аналогичный жесткому диску, подключенному с использованием того же соединения SATA. У твердотельных накопителей гораздо более высокая скорость передачи данных, если позволяет интерфейс, но они значительно дороже, чем магнитные накопители. Поэтому компьютеры обычно имеют относительно небольшой SSD для хранения операционной системы и некоторых программ, а жесткий диск гораздо большего размера для хранения таких вещей, как музыка и видео, которые не выигрывают от доступа к ним на высокой скорости.

Некоторые производители выпускают гибридные диски, в которых стандартный жесткий диск сочетается с небольшим твердотельным накопителем емкостью всего 8 ГБ. Это можно использовать для кэширования часто используемых данных, что обеспечивает скорость, подобную SSD, для открытия общих программ без связанных с этим затрат.

Совсем недавно флэш-память использовалась в накопителях NVMe, которые используют тот же интерфейс PCI-Express, что и графические карты, что обеспечивает даже более высокие скорости передачи, чем обычные твердотельные накопители. Обычно они бывают гораздо более компактного формата, например, обычный M.2, который состоит из печатной платы с некоторыми прикрепленными чипами. Это делает их очень привлекательными для приложений с ограниченным пространством, таких как ноутбуки. Это также означает, что стоимость на самом деле не отличается от более крупного SSD, поэтому последний может вымирать еще до того, как успел заменить HDD.

3D XPoint Торговая марка, а не класс хранения, но только потому, что она фактически создала совершенно новый собственный класс. 3D XPoint — это технология, которая пытается преодолеть разрыв между хранилищем и оперативной памятью. Он намного быстрее, чем даже твердотельные накопители на основе флэш-памяти (хотя и не настолько быстрее, как предполагалось изначально), и, хотя все еще медленнее, чем обычная DRAM, он доступен в формате модуля памяти для использования в этой роли. Даже через несколько лет после его появления он остается слишком дорогим для среднего домашнего компьютера, но его использование в серверах растет, фактически создавая четвертый уровень в иерархии.

Съемный накопитель

Съемные носители, как правило, не образуют такой же иерархии, когда один вид в значительной степени доминирует в любой момент времени или перекрывается с другим, который его заменит.

Магнитная лента Используя ту же базовую технологию, что и магнитная лента, но обычно в гораздо меньшей и более удобной кассете, они использовались для некоторых ранних компьютерных систем. Важно отметить, что на кассеты можно было как записывать, так и читать, поэтому после загрузки игры кассету можно было заменить на чистую, и было возможно сохранение состояния игры. Конкурирующие системы, использующие картриджи, обычно не могли предложить аналогичную функциональность. Конечно, у этого была и обратная сторона: кассеты можно было легко копировать с помощью потребительского аудиооборудования, что привело к первому подъему пиратства видеоигр.

Картриджи Картриджи использовались для многих игровых консолей, во многом из-за вышеупомянутого пиратства — делать копии ПЗУ на проприетарный формат картриджа было намного сложнее, чем просто копировать обычную ленту. Поскольку в картриджах также использовались чипы, они могли добавлять дополнительные функции и даже дополнительные процессоры. Однако это также сделало их производство намного более дорогим, и только Nintendo долгое время оставалась с ними после появления оптических дисков.

Магнитный диск Аналогичен магнитным жестким дискам, но содержит только сам магнитный диск в защитной оболочке, а считывающая головка, двигатели и другие детали находятся в отдельном накопителе. Часто называемые «гибкими дисками», это было сделано для контраста с жесткими дисками не потому, что диски обязательно были гибкими (хотя формат 5 1/4 дюйма, безусловно, был таким же). Хотя лента была дешевле, она была медленнее, не допускала случайного доступа и, что наиболее важно, на ленте используется контактная головка, в то время как устройство чтения дисков является бесконтактным. Это сделало дискеты намного более долговечными при регулярном использовании и, в конечном итоге, отодвинуло ленту на долгий срок хранения. что он никогда полностью не заменял картриджи в консолях, но быстро захватил весь рынок персональных компьютеров.

Оптические диски Оптические диски охватывают несколько различных форматов, но все они основаны на одной и той же технологии. Компакт-диск был впервые выпущен в начале 1980-х, но из-за высокой стоимости он не стал популярным до 1990-х. Частично проблема заключалась в том, что они были просто слишком большими — компакт-диск может содержать около 600 МБ данных, в то время как жесткие диски того времени могли вмещать максимум 10 МБ. Лента была так же хороша для массового хранения, но намного дешевле, и просто не было особой пользы от портативных носителей, которые содержали на два порядка больше данных, чем мог обработать ваш компьютер. По мере того, как компьютеры становились более мощными, а жесткие диски больше, компакт-диски, а позже и DVD, заняли свое место, заменив дисководы гибких дисков, которые не могли конкурировать ни по размеру, ни по скорости. Так же окончательно убили картридж, при этом цена, емкость и скорость настолько лучше, что недостатков стало мало.

Флэш-память Используя ту же технологию, что и твердотельные накопители, но в формате, который можно носить с собой и подключать к различным компьютерам. Безусловно, наиболее распространенным является USB-накопитель. Гораздо более портативный, чем оптические диски или любой другой портативный носитель, предшествующий им, и во многих отношениях также более надежный и менее подверженный ошибкам при обычном использовании. Они быстро заменили диски всех видов почти для всех перезаписываемых приложений, однако так и не прижились в распространении программного обеспечения.

В конечном итоге и оптические диски, и флэш-память уступили место Интернету. С ростом доступности облачных хранилищ и потоковых сервисов конечным пользователям просто не нужен доступ к большим объемам портативных хранилищ, как раньше. Оба все еще используются, DVD для распространения игр и USB-накопители для перезаписываемого использования, но вряд ли ни один из них действительно не завоюет рынок. Конечно, все эти облачные и потоковые сервисы в конечном итоге используют иерархию хранения, указанную выше, они могут заменить только портативное хранилище.