👩🏿‍🎓 🕴🏻 👨🏻‍🏫 متى أو أين يتم تخزين المعلومات بسرعة على القرص 👴🏿 👩🏼 👨‍👨‍👦‍👦

مساء الخير يا Giktayms!

منذ فترة ، على محمصة الخبز ، تلقيت بعض الأسئلة المثيرة للاهتمام حول تخزين المعلومات على محركات الأقراص الصلبة ، مما جعلني أرغب في التعمق أكثر قليلاً ، وقمت ببعض البحث.

بعض المعلومات تم تشغيلها بالفعل عبر حبري ، ولكن ليس كلها. ولم أجد شيئًا في الإنترنت الناطقة بالروسية ، لذلك قررت مشاركة ما وجدته مع المجتمع.

حول إزالة مغناطيسية البيانات الموجودة على القرص.

في ظل الظروف المعيشية العادية (غياب التغير الحاد في درجة الحرارة / الرطوبة / الضغط ، وغياب الصدمات) ، يمكن للسطح الممغنط للقرص تخزين المعلومات لعدة عقود. من الصعب ضمان ذلك ، حيث لم يتم إجراء اختبارات صناعية حقيقية ، وتلك التي يتم إجراؤها عادة ما تكون مجرد تغيير في الظروف الخارجية للتعرض لبيئة عدوانية.

لكن معظمهم يوافقون على أن طاقة المجال المغناطيسي تتدهور بمعدل 1٪ سنويًا .

في الوقت نفسه ، لا يمكن القول أنه بعد 50 عامًا لا يمكن قراءة نصف القرص - وهذا غير صحيح ، لأن تدهور المجال لا يساوي الكسر - هنا تلعب حساسية رؤوس القراءة ودقة آلية تحديد المواقع دورًا .

حتى في مجموعة واحدة من محركات الأقراص الصلبة لمصنع جيد ، يكون الإخراج لوحات مختلفة قليلاً ، ويتم معايرة الجهاز بأكمله بعناية في المصنع. إعادة المعايرة في المنزل غير ممكن.

بمرور الوقت ، قد يبدو ظاهريًا أن هذا قد أدى إلى تدهور التسجيل المغناطيسي ، ولكن في الغالبية العظمى من الحالات - يرتبط تدهور القراءة بالتدهور الميكانيكي للمواد - وهذا يؤدي أيضًا إلى أخطاء تحديد الموقع وحساسية الرؤوس.

إذا توقفت قراءة البيانات المهمة بالنسبة لك من محرك الأقراص الثابتة القديم ، فمن المرجح أن الأمر يتعلق بتدهور الميكانيكا / الإلكترونيات ، ويمكن قراءتها في الشركات الخاصة المتخصصة في استعادة البيانات - سيتم تفكيك القرص الصلب ، وإخراج الفطائر وتثبيتها على جهاز منفصل ، وبعد ذلك سيتم قراءتها من لهم البيانات مباشرة.
حتى إذا تم ثني الميكانيكا والإلكترونيات بالكامل - يجب قراءة الألواح نفسها والمعلومات الموجودة عليها.

هناك العديد من الشهود الذين لديهم أقراص قديمة ملقاة في الخزانة يمكن قراءتها بشكل مثالي بعد 15 ، وحتى 20 عامًا (بالمناسبة ، أنا أيضًا واحد منهم). ويحدث أن محرك الأقراص لا يبدأ ، بالكاد عبر فترة صلاحية الضمان.

لذلك ، في الأقراص الحديثة ، تفشل الإلكترونيات والميكانيكا أولاً ، يتم كسر الموصلات ، وقد تصبح المعايير قديمة ، ولكن من غير المحتمل أن يكون إزالة مغناطيسية البيانات هو السبب الرئيسي.

إلى هذا ، يمكننا أن نضيف أن العلامات المنخفضة المستوى للمسارات والقطاعات التي تم تطبيقها من قبل الشركة المصنعة والتي لن يتمكن المستخدم من الكتابة فوقها باستخدام الطرق القياسية يجب أن تكون أول من يقوم بإزالة المغناطيسية. صحيح أن قوة المجال عند الترميز أعلى بكثير ، والتي يمكن ملاحظتها تحت المجهر ، ولكن مع ذلك ، لا شيء يدوم إلى الأبد.

الاستنتاجات من هذه النقطة - لاستبدال المعلومات الموجودة على القرص من أجل "تحديث" التسجيل المغناطيسي - لا يوجد سبب.
من الأهمية بمكان التأكد من عدم وجود تأثيرات خارجية عدوانية ، لأن الشيء الأساسي هو تشديده بشكل أكثر موثوقية من أجل تقليل الاهتزازات. يؤدي On-off إلى حقيقة أن درجة حرارة القرص تتغير وبالتالي تتوسع المادة وتضيق. هذا هو أحد العوامل المهمة التي تجعل محركات الأقراص الصلبة السريعة تعيش أقل من محركات الأقراص البطيئة من السلسلة "الخضراء" ، والتي لديها انخفاض في درجة الحرارة أقل بكثير. ولكن لا تنس أنه إذا لم يكن القرص ساخنًا عند لمسه ، فهذا لا يعني أن المعدن لم يتمدد - كل دورة تشغيل تسرع من تدهور المادة ، فهي أصغر بشكل ملحوظ بالنسبة "للأقراص الباردة".

إذا كان جهاز الكمبيوتر الخاص بك ينام بانتظام ويستيقظ عدة مرات في اليوم ، ويتم تشغيله من الشبكة ، فمن المنطقي زيادة وقت الانتظار حتى يتم إيقاف تشغيل القرص عند تشغيله من الشبكة. تستهلك محركات الأقراص الثابتة الخاملة الحديثة بضع واط فقط .

حول القطاعات

هذه ليست 512 بايت بالضبط. هذه منطقة يتم فيها تخصيص 512 بايت لبيانات المستخدم. هناك أيضًا معلومات خدمة عن القطاع - هذا عبارة عن تسمية منخفضة المستوى لبداية ونهاية القطاع ، بالإضافة إلى وحدة تصحيح البيانات ، وعادة ما تأتي بعد بيانات المستخدم. بالإضافة إلى المساحة غير المخصصة بين القطاعات (الفجوة).

يتم تطبيق تسميات القطاع من قبل الشركة المصنعة أثناء ما يسمى التنسيق ذات المستوى المنخفض. في السنوات القديمة ، يمكن القيام بذلك بشكل مستقل عن BIOS ، ولكن الآن ، باستخدام الطرق العادية ، لم يعد هذا متاحًا للمستخدم. قد يختلف حجم بيانات الخدمة اعتمادًا على تحسين البرامج الثابتة للقرص ، ولكن يُعتقد أن القطاع مع بيانات الخدمة يستغرق 577 بايت. بالإضافة إلى الفجوة.

بتعبير أدق ، كان عليه من قبل.

في عام 2007 ، تم اقتراح زيادة في حجم القطاع ، وبعد إجراءات الموافقة والموافقة ، بدءًا من عام 2011 ، تم تنسيق جميع الأقراص المنتجة بالفعل بقطاع 4096 بايت من بيانات المستخدم (حوالي 4211 بايت مع بيانات الخدمة) - ما يسمى التنسيق المتقدم.
إن تبسيط معالجة القطاعات ذات المستوى المنخفض ، والتي أصبحت أصغر ثماني مرات بنفس الحجم ، هو أيضًا زيادة في الإنتاجية بسبب تبسيط الحسابات والعمل مع الكتل الكبيرة ، وزادت كفاءة استخدام القرص بشكل ملحوظ. كم لنقرأ الفقرة التالية.

كتلة بيانات ECC

في قطاعات 512 بايت ، احتلت كتلة ECC 50 بايت . في قطاعات 4096 بايت ، زادت كتلة ECC إلى 100 بايت ، ولكن انخفض عدد القطاعات نفسها. وفي الواقع ، أصبح حجم ECC الآن أصغر أربع مرات ( 100 بايت لـ 4096 بايت مقابل 400 بايت لـ 8 * 512 بايت).

بالإضافة إلى ذلك ، على سلسلة بيانات أطول ، تعمل خوارزمية التصحيح بشكل أكثر كفاءة ، ونتيجة لذلك ، تم حفظ كل من المساحة وزيادة الكفاءة. وفقًا لتقديرات مختلفة ، زادت سرعة حساب ECC بنسبة 5-10 ٪. هذا يعني أن جهاز التحكم بالقرص أقل توترا ويمكنه القيام بأشياء أخرى. بشكل غير مباشر ، يؤثر هذا على الأداء العام لبيانات الكتابة / القراءة.

واحدة من المزايا الرئيسية هي بالطبع توفير مساحة.

في المجموع - انخفاض في الحجم المخصص لمجموعات ECC ، انخفاض في العدد الإجمالي للقطاعات (فجوة أقل ، علامات أقل ، فهارس أقل لقطاعات العنونة) - ازداد إجمالي المساحة المخصصة لبيانات المستخدم بأكثر من 10٪ !

هناك إضافة صغيرة أخرى مرتبطة بالقطاعات الكبيرة. في حالة وجود عيب أو عيب سطحي ، سيتم تمييز منطقة كبيرة على الفور بشكل سيئ. إذا حددت ميغا بايت من قطاعات 512 بايت ، فستستغرق عدة مرات أطول من 4 كيلوبايت.
بالإضافة إلى ذلك ، سيتم تمييز الجزء غير القابل للقراءة بشكل أكثر موثوقية - إذا قطعنا قطعة فاسدة أو متعرجة من تفاحة لذيذة ، فقد قطعنا بعضًا من البضاعة الجيدة - وفي القرص الصلب - من الأفضل تمييز الجزء السيئ من المؤخرة .

ولكن بالطبع ، من الأفضل التخلص من محركات الأقراص السيئة.

الاستثناء الوحيد هو الكتل المنطقية السيئة. إنها مرتبطة بدقة بـ ECC - عندما لأسباب مختلفة (الكهرباء تنقطع فجأة ، خطأ البرامج الثابتة ، عواصف القمر ...) ، وتبين أن ECC غير صحيح - مثل هذا القطاع سيعتبر جهاز التحكم بالقرص سيئًا. يمكن تصحيحها عن طريق إعادة فحص القطاعات التالفة - هناك العديد من المرافق الآن ، بدءًا من فيكتوريا الشهيرة.

حول قطاعات افتراضية 512 بايت

يعني الشعار "512e" أن محرك الأقراص نفسه قطاع بالفعل 4 كيلو بايت ، ولكنه يعمل في وضع محاكاة قطاعات 512 بايت الافتراضية.
يقول شعار "4Kn" أن القرص يدعم واجهة أصلية 4K ، مثل هذه الأقراص معروضة للبيع منذ 2014.

العديد من أنظمة التشغيل التي لا تزال شائعة (هنا أتحدث عن Windows 7 و Windows Vista) لا تدعم محركات الأقراص 4K أصلاً.
ومع ذلك ، تعمل الأقراص القديمة عليها بشكل جيد ، وتوفر الأقراص الجديدة واجهة بقطاعات افتراضية 512 بايت.

يجب تذكر قطاعات 512 بايت الافتراضية عند اختبار أقراص 512s ، أو عند تشغيل نظام تشغيل قديم أثناء الاختبار.
على سبيل المثال ، سيبدو تسجيل قطاعات 512 بايت العشوائية في ظل هذه الظروف "قراءة 4 كيلو ، كتابة 4 كيلو" ، والتي من الواضح أنها ستنتج انخفاضًا غير مفهوم في السرعة على الرسم البياني. في الوقت نفسه ، ستظهر سرعات الكتابة والقراءة الخطية الأداء العادي.

يدعم Windows محركات الأقراص 4k أصلاً ، بدءًا من Windows 8 و Windows Server 2012.

حول الكتلة Straddling.

ينطبق هذا على محركات الأقراص التي تعمل في المحاكاة رقم 512 (وهناك العديد من الاستخدامات الأخرى).

سنقوم بتقسيم محرك الأقراص هذا إلى أقسام وتنسيقه مع الإعدادات الافتراضية. كتلة NTFS القياسية هي 4 كيلو بايت. عادة ما تكون كتلة HFS + (أو ext4) أيضًا 4 كيلوبايت. والقطاع المادي للقرص هو أيضًا 4 كيلوبايت. حجم مناسب للغاية (حتى صفحة ذاكرة x86 هي أيضًا 4 كيلوبايت).

ولكن أثناء تقسيم القرص 512e إلى أقسام ، قد يحدث أن يبدأ القسم ليس من بداية القطاع الرابع ، ولكن مع إزاحة مضاعفة 512 بايت.
ونتيجة لذلك ، تقع مجموعة / كتلة 4 كيلوبايت بين قطاعين فعليين 4 كيلوبايت من محرك الأقراص الثابتة.
في كل مرة تقرأ فيها مثل هذه المجموعة ، سيقرأ القرص الثابت (بسبب منطق تشغيله) قطاعين بالكامل. عند التسجيل أيضًا ، ليس كل شيء سلسًا.
تحل أدوات المحاذاة المختلفة هذه المشكلة - نفس أداة محاذاة WD أو أداة محاذاة HGST لنظام التشغيل Windows 7 والإصدارات الأحدث.
تحتاج فقط إلى تطبيقها بعد تقسيم القرص إلى أقسام - ستتحقق الأداة من أن حدود القسم تتزامن مع بداية قطاع جديد بسعة 4 كيلوبايت ، وستنقلها إذا لزم الأمر. ثم يمكنك العمل دون انخفاض في الأداء.

أين تتم قراءة المعلومات بشكل أسرع - في بداية القرص أو في نهايته؟

على محركات الأقراص الثابتة ، يوجد القطاع الأول خارج محرك الأقراص ، والقطاع الأخير في الداخل.

في بداية الوقت ، كان عدد القطاعات على المسار نفسه ، ولكنه كان في أوقات كثيفة لا يمكنك تذكرها. تحتوي المسارات الأقرب إلى بداية القرص (خارج) الآن على المزيد من القطاعات.

لذا ، فإن السرعة الخطية لمعلومات الكتابة والقراءة الموجودة في بداية القرص أعلى بكثير . تعتمد الأرقام الدقيقة على أداء القرص نفسه ، ولكن من حيث النسبة المئوية - يمكن أن يكون الفرق 200٪ أو حتى أكثر قليلاً بين المسارات الأكثر تطرفًا (!)
لا يُشار إلى عدد القطاعات لكل مسار على حدة ، ولكن بالنسبة للمنطقة التي يتم فيها دمج العديد من المسارات ، لذلك سيكون الفرق في السرعة مرئيًا ليس للمسارين المتطرفين ، ولكن بالنسبة للمنطقتين المتطرفين وينخفض تدريجيًا نحو منتصف القرص. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن القول تجريبيًا أن هناك المزيد من القطاعات "السريعة" على القرص - حيث يوجد ببساطة المزيد منها على الجزء الخارجي من القرص.

كيف تخزن؟

مقارنة بالأقراص المضغوطة وأقراص الفيديو الرقمية ومحركات الأقراص المحمولة ، تفقد الأقراص المضغوطة ومحركات الفلاش بشكل واضح في مدة تخزين البيانات. يمكن أن تجادل أقراص DVD ، ولكن كل شيء غامض هنا - فأنت بحاجة إلى أقراص عالية الجودة ، ومحرك جيد ، والتسجيل ليس بأقصى سرعة ، ومع ذلك ، هناك احتمال أن تتوقف البيانات عن القراءة. بالإضافة إلى ذلك ، 4.5 أو حتى 9 جيجابايت على قرص DVD ليس كثيرًا ، بالإضافة إلى عدم الراحة. ويمكنك الحفظ مرة واحدة فقط - لا تحتاج إلى الاتصال بـ DVD-RW لتخزين البيانات على المدى الطويل.

أحرقت أكثر من 5000 قرص مضغوط / دي في دي في وقت واحد ، اختبرت القراءة. بالطبع ، كانت جودة القراءة والمتانة تعتمد على جودة القرص ، ولكن نفس Verbatim ، الذي كان أحد معايير CD-R 650 ، في DVD كان بدلاً من ذلك متوسطًا. وفي كل دفعة يمكن أن يكون هناك شيء غير ناجح.

إذا كنت تأخذ أقراص Blue Ray ، فإن تكلفة الموقد والأقراص هي أنه إذا لم يكن أرخص ، فإنه يكاد يكون مكافئًا لشراء محرك أقراص ثابت جديد في 5 سنوات ونقل البيانات إليه.

تنقسم حاليًا الطرق منخفضة التكلفة لتخزين البيانات الشخصية إلى:
* إذا لم يكن هناك الكثير من البيانات ، وكان الإنترنت يسمح بذلك - يمكنك تخزينها في السحابة ، ويفضل أن تكون في سحبتين مستقلتين مختلفتين ، بعد تشفير البيانات باستخدام trucrypt / archiver. هنا سوف أعلن عن WinRAR ، والذي ، بالإضافة إلى الأرشفة بكلمة مرور ، يعرف أيضًا كيفية استخدام ECC. يمكنك زيادة حجم الأرشيف بنسبة معينة ، ولكن يمكنك استرداد البيانات من أي موقع تالف في هذا الأرشيف ، ضمن هذه النسبة. من الممكن أيضًا تقسيم الأرشيف إلى مجلدات وإنشاء مجلد استرداد كملف منفصل. في العصور القديمة ، استخدمت هذا بنشاط مع الأقراص المرنة القديمة ، عندما لا يمكن ببساطة قراءة قرص مرن بالكامل في محرك أقراص شخص آخر.

* HDD قابل للإزالة ، لكني أوصي بتغيير الوسائط بتردد 3-5 سنوات إلى أحدث ، محاولًا عدم الابتعاد كثيرًا عن فترة الضمان. يمكنك ببساطة شراء محول SATA / USB وترقية محرك أقراص النظام إلى محرك أسرع / أكثر سعة ، وإعطاء محرك الأقراص القديم للنسخ الاحتياطي.

* شراء NAS منزل غير مكلفة مع غارة وإعداد مرآة بسيطة عادية. هذه الطريقة أكثر تكلفة بكثير من السابقتين السابقتين ، ولكن إذا فشل أحد الأقراص ، فأنت بحاجة فقط إلى استبدال القرص المكسور بقرص جديد ، وستقوم وحدة تحكم الغارة بتوصيل القرص الجديد بالصفيف وتعبئته بالبيانات. أي ، لن تحتاج إلى إعادة تكوين أي شيء ، للبحث عن المعلومات واستعادتها من النسخ الاحتياطية المختلفة. فقط استبدل القرص وهذا كل شيء. NAS أيضًا غير متسامح للغاية في الطاقة ، ويمكن تركه باستمرار وأتمتة جميع عمليات النسخ الاحتياطي.

UPD: توصي DaemonGloom بجهاز WD My Cloud Mirror الرائع ، والذي يأتي تقريبًا بسعر البراغي الصلبة ، بالإضافة إلى دفع مبالغ زائدة صغيرة للحالة / وحدة التحكم:
"بالأسعار الحالية - يمنحك جهاز 2x4TB مدفوعات زائدة بقيمة 100 دولار أمريكي ، و 2 x6TB - 80 دولارًا".

شخصيًا ، أقوم بعمل نسخة احتياطية من كل شيء مهم لمحرك الأقراص الثاني ، وأقوم دائمًا بإسقاط الأرشيفات على محرك أقراص USB خارجي يدويًا.
وبالتالي ، هناك أ) نسخة عاملة ، ب) أرشيف يومي على القرص الثاني ، ج) أرشيف شهري تقريبًا على قرص خارجي غير متصل. ولكن من حيث المبدأ ، بدأت بالفعل في التفكير في NAS.

كيف تحافظ عليه؟

متى أو أين يتم تخزين المعلومات بسرعة على القرص