Статьи Софт 05.01.2012 в 09:00 comment

Практикум: влияние разметки диска на производительность SSD

author avatar
https://secure.gravatar.com/avatar/22a7cb673c7600faa5739de610856c43?s=96&r=g&d=https://itc.ua/wp-content/uploads/2023/06/no-avatar.png *** https://secure.gravatar.com/avatar/22a7cb673c7600faa5739de610856c43?s=96&r=g&d=https://itc.ua/wp-content/uploads/2023/06/no-avatar.png *** https://itc.ua/wp-content/themes/ITC_6.0/images/no-avatar.svg

Андрей Белокриницкий

Обозреватель и автор журнала "Домашний ПК" (Andretti)

Практикум: влияние разметки диска на производительность SSD

Проблема неправильного форматирования SSD-дисков обсуждалась много раз с тех самых пор как эти накопители поступили в массовое производство. И хотя современные операционные системы Windows уже научились правильно работать с твердотельными дисками, при форматировании накопителей сторонними утилитами (либо в Windows XP) возможны проблемы с производительностью, о которых будет рассказано ниже.


Поводом к проведению тестов и написанию материала стало не только желание лично проверить результат, но и в большей степени необходимость получить конкретные цифры, поскольку уж слишком много интернет-ресурсов при описании проблемы вместо точных данных об изменении производительности приводят размытые формулировки и ссылаются на другие статьи, которые, в свою очередь, отсылают куда-то еще. В конце концов, после того как было найдено несколько негативных отзывов о влиянии выравнивания разделов на производительность SSD, стало ясно, что в ситуации необходимо разобраться самостоятельно. В материале изложены теоретические основы и руководство к проверке правильности сдвига разделов на SSD, а также тесты быстродействия.

Немного теории
Современные накопители представляются операционной системе и программам в виде памяти, разбитой на сектора размером 512 байт, тем не менее на физическом уровне размер каждого сектора диска в 8 раз больше и составляет 4 КБ. Для сохранения совместимости со старыми приложениями над всем этим создается еще одна прослойка, в которой каждый сектор также равен 4 КБ. Операционные системы Microsoft, выпущенные до Windows Vista, резервируют первые 63 сектора в начале диска для MBR (master boot record), и это приводит к тому, что логический (самый верхний) и физический (самый нижний) слои накопителя сдвигаются друг относительно друга, и следовательно, один логический сектор размещается сразу на двух физических. Из этого вытекает, что все операции ввода/вывода будут совершаться дважды, что не только снижает производительность SSD, но и быстрее расходует его ресурс (как известно, у SSD ограниченное количество циклов записи). Как можно догадаться, чтобы сектора на физическом и логическом уровне совпадали, сдвиг в самом начале диска должен быть кратен 4 КБ (4096 байт).

Как узнать, правильно ли сдвинут раздел на SSD
Как упоминалось выше, современные системы Windows умеют правильно сдвигать разделы при форматировании, однако если первоначальная разбивка была сделана в сторонней утилите или в Windows XP, то даже переформатирование в Windows 7 не исправит ситуации. В этом случае поможет либо полное удаление раздела(-ов) и создание нового, либо сдвиг всей области диска с помощью специальных утилит.
Чтобы узнать, а нужно ли вообще заниматься всем этим, необходимо запустить утилиту msinfo32, перейти в раздел Components->Storage->Disks (Компоненты->Запоминающие Устройства->Диски), и найти значение Partition Starting Offset для своего SSD диска.
Практикум: влияние разметки диска на производительность SSD
Если при делении этого значения на 4096 получается не целое число, то первый раздел сдвинут некорректно. В нашем случае 32 256/4096 = 7,875, чего и следовало ожидать после форматирования диска под Windows XP.

Альтернативным способом получения той же информации является запуск следующей команды в командной строке:
wmic partition get BlockSize, StartingOffset, Name, Index
Практикум: влияние разметки диска на производительность SSD
Как видно, на одном накопителе (SSD в нашем случае) первый раздел сдвинут некорректно, а на втором (HDD) – корректно, поскольку 1048576/4096 = 256 (целое число).

Как подвинуть раздел
Если на диске не хранится ничего важного, то быстрее всего исправить ошибку можно, удалив все разделы и создав их заново из-под Windows Vista/7. Простым форматированием здесь не обойтись, поскольку сдвига области при этом не происходит.
Если диск является загрузочным и описанные выше операции нежелательны, то следует заняться смещением раздела. Рассмотрим, как это делается с помощью бесплатной утилиты GParted.
1. Скачиваем загрузочный ISO-диск GParted (115 МБ) либо используем один из дистрибутивов Linux, в котором GParted может быть доступен в виде отдельной утилиты.
2. Записываем образ на компакт-диск или флешку и загружаемся с носителя.
3. Выбираем в GParted первый раздел SSD-накопителя и команду Resize/Move.
4. Снимаем галочку возле Round to cylinders, ставим «2» напротив Free space preceding, нажимаем Resize/Move и затем Apply.
5. Повторяем предыдущий пункт, но вместо «2» в Free space preceding ставим «1». Нажимаем Resize/Move и затем Apply.
6. Если на SSD имеется несколько разделов, то операции 3-5 необходимо повторить с каждым из них, что может занять несколько часов.
GParted выполняет операцию сдвига без удаления данных, однако при работе с жесткими дисками всегда рекомендуется сохранять важные файлы на другом носителе.

После перезагрузки система скорее всего откажется стартовать, но работоспособность Windows можно быстро вернуть, используя команду Repair Your Computer в первом же диалоге любого загрузочного диска с Windows 7.
После появления Рабочего Стола проверяем корректность выравнивания в Msinfo32:
Практикум: влияние разметки диска на производительность SSD
2 097 152 / 4096 = 512 – раздел сдвинут правильно.

Производительность
Прежде чем непосредственно измерить быстродействие, была сделана попытка посчитать операции ввода/вывода до и после форматирования диска. Как утверждает справка Microsoft, параметры I/O Reads и I/O Writes в Диспетчере Задач Windows показывают количество соответствующих операций чтения или записи для каждого конкретного процесса.
Пять раз до использования GParted и пять раз после было произведено копирование одного и того же ISO-файла объемом 700 МБ на SSD-диске с помощью файлового менеджера Altap Salamander. В каждом случае количество операций чтения и записи составляло ровно 22,3 тыс. Отсутствие разницы, скорее всего, объясняется тем, что Менеджер Задач Windows работает только с верхним уровнем диска и не умеет отображать реальное количество операций на базовом уровне.
Для непосредственного измерения производительности использовались программы HD Tune и Crystal Disk Mark. SSD-накопитель Kingston HyperX SH100S3B/240G сначала тестировался на компьютере с SATA 2.0, а затем на платформе с поддержкой SATA 3.0, где ему удалось полностью раскрыть свой потенциал: быстродействие накопителя находится на уровне 500+ МБ/с, но при использовании SATA 2.0 упирается в 200+ МБ/c. Все измерения проводились 5 раз, а размер тестового файла в CrystalDiskMark составлял 1000 МБ.
В режиме Benchmark программы HD Tune измерялась лишь скорость чтения, поскольку для тестирования записи требовалось удаление всех разделов с диска (для прямого доступа утилиты к накопителю), а это разумеется лишало всю проверку смысла.

ІЛЮСТРАЦІЯ. BASIS.
Курс для впевненого початку в ілюстраціях: навички, скіли та побудова портфоліо.
Записатися

SATA 2.0
Скорости чтения и записи до и после выравнивания, МБ/с(Скорости чтения и записи до и после выравнивания, МБ/с)

Логично было бы предположить, что накопитель, производительность которого в 2,5 раза превышает пропускную способность SATA 2.0, просто упрется в возможности интерфейса и не продемонстрирует никакого прироста на устаревшей платформе, но это оказалось совсем не так. Рост, и довольно существенный, был зафиксирован даже в такой конфигурации тестовой системы.
Как хорошо видно на диаграмме, скорость чтения в режиме SATA 2.0 практически не менялась, и определяющим фактором здесь (за исключением двух последних тестов с небольшим размером блоков) стало «бутылочное горлышко» интерфейса.
Совершенно другая картина складывается в тестах на скорость записи, где в каждом случае была зафиксирована очевидная разница в быстродействии. Минимальный прирост производительности составил 12%, а максимальный – 450%.

SATA 3.0
Скорости чтения и записи до и после выравнивания, МБ/с(Скорости чтения и записи до и после выравнивания, МБ/с)

Этот режим позволил раскрыть весь потенциал накопителя, и он продемонстрировал в тестах именно те скорости, которые производитель указал на коробке (около 500 МБ/c в режиме чтения и записи).
Проверка чтения вновь не принесла особых сенсаций, разве что HD Tune в режиме Benchmarks как бы исправился за результат в предыдущем тесте, где вместо небольшого повышения производительности было зафиксировано незначительное, но все же странное снижение показателей. Также выделяется результат CrystalDiskMark (4K QD32), где разница в скорости составила не пару МБ, как в остальных тестах, а значительно больше.
Результаты записи также очень похожи на те, что были получены в режиме SATA 2.0. Прирост в каждом тесте (кроме первого и последнего) практически идентичен, и это легко объясняется тем, что производительность SSD в этих тестах не зависела от версии SATA интерфейса. Если сделать подсчеты, то минимальный прирост составил 18%, а максимальный – 310%.

Вывод
Результаты проверки оказались несколько неожиданными. Во-первых, в теории быстродействие накопителя должно было повыситься и при чтении, но очевидное улучшение в тестах было зафиксировано лишь при операциях записи. Во-вторых, до начала проверки ожидались куда более скромные показатели прироста (если ожидались вообще), но не смотря на это в некоторых тестах было получено 3-4 кратное увеличение скорости записи.
Поскольку проверка правильности сдвига разделов на SSD занимает буквально менее минуты, то рекомендуем всем обладателям таких накопителей на всякий случай проверить свой твердотельный диск и, в случае неправильного форматирования, настроить его корректным образом для получения максимальной производительности. Интересно, что неправильный сдвиг актуален и для обычных накопителей, и есть сведения о том, что негативное влияние этого фактора проявляется на R.A.I.D. массивах. Следовательно, обладателям таких систем хранения данных, особенно настроенных на максимальную скорость, а не на избыточную безопасность, также есть смысл оптимизировать свою систему.

Продолжается конкурс авторов ИТС. Напиши статью о развитии игр, гейминг и игровые девайсы и выигрывай профессиональный игровой руль Logitech G923 Racing Wheel, или одну из низкопрофильных игровых клавиатур Logitech G815 LIGHTSYNC RGB Mechanical Gaming Keyboard!


Loading comments...

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: