Aujourd’hui, nous allons aborder la façon dont les bits sont disposés dans les lecteurs flash et les disques durs et pourquoi cela est important.
Les termes 512N et 4kN décrivent la taille des secteurs physiques des disques durs. Il s’agit de la plus petite quantité de données pouvant être écrite ou lue sur le disque. Autrement dit, un disque dur 512N a des secteurs de 512 octets et un disque dur de 4kN a des secteurs de 4 kilo-octets. Les disques 4kN portent parfois le nom d’AF-Drives (Advanced-Format-Drives, lecteurs au format avancé).
Les secteurs 4kN ont été introduits pour pouvoir placer davantage de données sur les plateaux sans perturber le schéma LBA (logical block addressing). Malheureusement, les systèmes d’exploitation et les applications n’étaient pas tous prêts à gérer la taille des secteurs 4kN, en particulier s’il s’agissait d’écrire moins de 4 kilo-octets. Pour résoudre ce dilemme, les fabricants de disques durs ont inventé le 512e. Un disque dur 512e émule un contrôleur de disque dur avec 8 secteurs de 512 octets, tout en utilisant tout de même un secteur physique de 4 kilo-octets. C’est comme si vous communiquiez avec un disque 512N. Cette compatibilité a néanmoins un coût. Si l’ensemble des 8 secteurs émulés ne sont pas mis à jour par une écriture, le disque dur lit le secteur 4k sur le disque, le place dans une mémoire tampon, met à jour l’espace du secteur émulé modifié, puis ré-écrit le secteur 4k mis à jour sur le disque. Cela signifie qu’une opération unique de 512 octets se transforme en deux opérations 4kN. Puisqu’une tête de disque dur ne peut faire qu’une seule chose à la fois, lire ou écrire, il faut au 512e au moins deux rotations sur son axe pour écrire les données, contre une seule pour le 512N. Si l’écriture se trouve en dehors de l’alignement 4k, la même procédure se traduit par 4 rotations, ce qui aggrave encore le retard. Cela se produit, par exemple, lorsqu’une écriture de 1 k actualise le dernier secteur émulé d’un secteur 4k et le premier secteur du secteur 4k suivant dans l’alignement.
Cela a-t-il des conséquences sur les pages Flash ? Les SSD (solid-state drive – disque dur) fonctionnent également au niveau 512N ou 4kN. Les pages Flash occupent en général nettement plus que 4 kilo-octets et, comme pour les secteurs de disques, les pages n’autorisent pas de programmation partielle. Le contrôleur SSD lit l’intégralité d’une page dans un tampon, actualise les nouvelles données dans ce tampon, puis programme le nouveau contenu dans les cellules flash. En raison du nombre limité de cycles de programme des cellules flash, une couche de nivellement d’usure détermine l’endroit où les données de la page flash se terminent réellement. Cette couche tente toujours d’envoyer les données vers une page contenant le moins de cellules utilisées ayant l’état effacé. Tout comme les têtes des disques durs, les cellules flash peuvent être soient lues, soit effacées, soit programmées. De petites écritures sur des fractions de pages ou des écritures mal alignées touchant plusieurs pages augmentent le taux d’usure et favorise le tristement célèbre « Write-Cliff », ce point à partir duquel les performances s’effondrent parce qu’il n’y a plus de cellule effacée « en stock ».
Vous gagnerez donc à vous intéresser davantage aux tailles de secteurs utilisées par les nouveaux matériels de stockage avant de faire votre prochain achat. Cela vous évitera des surprises de dernière minute.
Les pools de stockage virtuel de DataCore utilisent en interne un alignement de 4 kilo-octets, que le disque virtuel provisionné soit en 512N ou en 4kN. Un disque virtuel de 4kN impose des limites de 4 kilo-octets en raison de sa géométrie logique, mais il doit être pris en charge par un système d’exploitation 4kB au niveau de l’hôte.
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*Pages Flash : Chaque bloc contient un nombre de pages, qui est la plus petite unité pouvant être programmée
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