Что значит размер кластера при форматировании

Выбор размера кластера при форматировании флешки

Рано или поздно всем пользователям приходится сталкиваться с процессом форматирования любого цифрового накопителя. Прибегнуть к помощи надёжного и знающего товарища не всегда получается, поскольку иногда приходится принимать решение молниеносно, точно также стремительно совершать некоторые действия.

Важно правильно подобрать кластер при форматировании флешки.

Сам процесс форматирования вряд ли вызывает затруднения, поскольку осуществляется операционной системой в автоматическом режиме. Пользователю только остаётся позволить ему стартовать, а затем дождаться его завершения. Однако перед запуском такого автоматического режима, операционная система всё-таки пожелает поинтересоваться у пользователя, какой размер кластера ставить при форматировании флешки.

И вот после возникновения такого вопроса у некоторых пользователей возникает ступор. Они уверенно считают, что форматирование является процессом, при котором просто все присутствующие на флешке материалы будут удалены.

Однако это огромное заблуждение. Форматирование не является процессом, которому назначаются лишь очистительные функции. Выбор правильных настроек при форматировании флешки в NTFS, размер кластера, подобранный максимально правильно, благоприятствуют комфортной работе в дальнейшем с таким устройством. К сожалению, далеко не все пользователи, вообще, понимают, что значит размер кластера при форматировании флешки, какой размер кластера при форматировании будет предпочтительнее.

Настойчиво желая разобраться в этой ситуации, чтобы впоследствии правильно выбирать файловую систему и размер кластера при форматировании флешки в FAT32, в exFAT или NTFS, вам будет полезно ознакомиться с дополнительной информацией.

Выбор файловой системы

Форматирование представляет собой особый процесс обработки цифрового накопителя, к которым относятся не только флешки, но и винчестеры и карты памяти, используемые для мобильных телефонов, фотоаппаратов и прочих современных гаджетов.

Кстати, к таким действиям приходится прибегать, даже когда ваш накопитель вдруг начинает глючить, не позволяет нормально записывать контент, а также впоследствии отказывает вам в считывании записанного материала.

Отформатировать устройство несложно, достаточно кликнуть правой клавишей мышки по выбранному устройству и выбрать в открывшемся списке строку «Форматировать». В настоящее время можно указать одну из трёх файловых систем: FAT32, NTFS или exFAT.

Однако операционная система обязательно потребует указать метку тома. С такой задачей справиться легко, поскольку метка тома представляет собой не что иное, как название цифрового накопителя, которое будет отображаться при подсоединении его к компьютеру. Однако помимо этого, при форматировании возникает ещё одна задача, какой выбрать размер кластера флешки. Что такое кластер, каков может быть его объем, что лучше выбирать, мы попробуем вам объяснить.

Что учесть при выборе кластера

При форматировании флешки, что такое размер кластера, очень важно хорошо понимать, тогда выбор будет сделан максимально правильно. Это позволит быстро записывать нужные файлы, документы, видеоматериалы на любой накопитель, а также впоследствии осуществлять максимально быструю передачу с него на компьютер. Если отформатировать цифровое устройство, весь объём его памяти будет поделён на своеобразные ячейки, в которых впоследствии будет размещаться информация, в них же будет осуществляться её дальнейшее хранение.

Именно эти ячейки и являются ничем иным, как кластерами. Их цифровые показатели отличаются, всё основывается на том, какая ФС была выбрана пользователем для конкретного цифрового дискового пространства. В частности, размер кластера при форматировании флешки в exFAT может варьироваться. Его минимальный показатель приравнивается 512 байтам, а максимальный достигает вплоть 32 мегабайт. К сожалению, такой выбор у файловой системы FAT отсутствует, объём кластера равен 64 килобайтам. А вот NTFS тоже позволяет варьировать и выбирать в пределах от 512 байт до 64 килобайт.

Хорошо, когда имеется право выбора, но ещё лучше разбираться, что в конкретной ситуации будет максимально приемлемым вариантом, обеспечивающим комфортную работу пользователю. При форматировании флешки размер кластера лучше всего выбирать, опираясь на то, какие файлы будут храниться на этом носителе. Если вы приняли решение записывать на цифровой носитель и работать только с небольшими по объёму файлами, тогда при выборе кластерного показателя лучше отдать предпочтение тоже небольшим показателям.

Если же вы желаете записать видео, тогда вам лучше выбрать кластеры больших размеров. От вашего выбора будет зависеть скорость передачи данных. В частности, при больших кластерных величинах скорость копирования будет достаточно большой, значительно превосходящей скорость копирования при маленьких показателях.

При больших кластерных величинах информация не только быстро считывается, но и столь молниеносно удаляется, поэтому пользователю удаётся значительно экономить собственное время, предназначенное для выполнения многих пользовательских задач.

Важно учитывать ещё одно обстоятельство. Если вы выбрали кластер величиной в 2048 Б, а ваш копируемый на флешку файл имеет размер 1024 Б или меньше, он всё равно займёт полностью всю ячейку, весь выделенный для неё объём. Как вы понимаете, это не совсем будет выгодным для вас и совсем не будет соответствовать рациональному использованию носителей.

Именно по этой причине опытные пользователи активно рекомендуют первоначально определиться, что конкретно будет храниться на накопителе, а только после этого приступать к действиям, позволяющим отформатировать цифровой накопитель. Поспешность в любом деле не сопровождается эффективностью, поэтому, решая такие компьютерные задачи, также не следует позволять поспешности «руководить» вашим выбором.

Если же вы всё-таки не можете определиться с кластерным размером или вы планируете сохранять на флешку файлы различных размеров, тогда вам проще в строке «Размер кластера» выбрать параметр по умолчанию. Сами разработчики операционной системе позаботились о том, какой параметр выставить по умолчанию, чтобы поспособствовать более или менее комфортной работе при использовании контента различного объёма.

Итак, отформатировать флешку, правильно подобрать файловую систему и кластерные размеры несложно даже новичкам, не имевших такой практики до этого момента. Важно только внимательно изучить рекомендации, вникнуть во все отличительные особенности параметров, сопровождающих процесс, во время которого удаётся оптимальным способом отформатировать любое дисковое пространство.

Источник

Размер кластера по умолчанию для файловых систем FAT, NTFS и exFAT

Аннотация

Во всех файловых системах, используемых Windows, дисковое пространство организовывается с учетом размера кластеров (или размера единицы распределения). Размер кластера — минимальный объем дискового пространства, который может быть выделен для хранения файла. Таким образом, если размер файла не кратен размеру кластера, для его хранения необходимо использовать дополнительное пространство (кратное размеру кластера). При обычном разделении пространства на жестком диске средний объем памяти, потерянной в таком случае, можно рассчитать по формуле (размер кластера)/2 * (количество файлов).

Если размер кластера не задан во время форматирования раздела, используются значения по умолчанию, зависящие от размера раздела. Эти значения выбираются с учетом оптимального соотношения теряемого объема и числа кластеров в разделе.

Дополнительная информация

Раздел (том) жесткого диска можно отформатировать под файловую систему NTFS, FAT или exFAT. В зависимости от метода форматирования раздела в Windows могут использоваться следующие значения по умолчанию.

С помощью команды FORMAT без указания размера кластера.

С помощью программы Windows Explorer, когда в поле Единица размещения в диалоговом окне Формат оставлено значение Стандартный размер размещения.

По умолчанию размер кластера для файловой системы NTFS в Windows NT 4.0 и более поздних версий равен 4 КБ. Это обусловлено тем, что сжатие файлов в NTFS невозможно для дисков с большим размером кластера. Команда форматирования не использует размер кластера больше 4 КБ, кроме случая, когда пользователь переопределяет значения по умолчанию. Вы можете сделать это, используя /А: переключение вместе с командой Format или с помощью указания большего размера кластера в соответствующем поле при форматировании с помощью проводника.

Размеры кластера по умолчанию для файловой системы NTFS

В следующей таблице описаны размеры кластера по умолчанию для NTFS.

Windows 7, Windows Server 2008 R2, Windows Server 2008, Windows Vista, Windows Server 2003, Windows XP и Windows 2000

Источник

Определяемся с размером кластера при форматировании USB накопителя в NTFS

При форматировании USB накопителя или жесткого диска обычными средствами ОС Windows в меню есть поле «Размер кластера». Обычно пользователь пропускает это поле, оставляя его значение по умолчанию. Также причиной этому может стать то, что нет подсказки относительно того, как правильно выставить этот параметр.

Какой выбрать размер кластера при форматировании флешки в NTFS

Если открыть окно форматирования и выбрать файловую систему NTFS, то в поле размер кластера становятся доступными варианты в диапазоне от 512 байт до 64 Кб.

Давайте разберемся, как влияет параметр «Размер кластера» на работу флешки. По определению, кластер представляет собой минимальный объем, выделенный для хранения файла. Для оптимального выбора этого параметра при форматировании устройства в файловой системе NTFS нужно учитывать несколько критериев.

Данная инструкция понадобится Вам при выполнении форматирования съемного накопителя в NTFS.

Критерий 1: Размеры файлов

Определитесь с тем, файлы какого размера вы собираетесь хранить на флешке.

Например, размер кластера на флешке 4096 байт. Если скопировать файл размером 1 байт, то он займет на флешке все равно 4096 байт. Поэтому для небольших файлов лучше использовать размер кластеров поменьше. Если же флешка предназначается для хранения и просмотра видео и аудио файлов, то размер кластера лучше выбрать побольше где-то 32 или 64 кб. Когда флешка предназначена для различных целей, то можно оставить значение по умолчанию.

Помните, что неправильно выбранный размер кластера приводит к потере пространства на флешке. Система выставляет стандартный размер кластера 4 Кб. И если на диске есть 10 тысяч документов по 100 байт каждый, то потери составят 46 Мб. Если вы отформатировали флешку с параметром кластера 32 кб, а текстовый документ будет всего 4 кб. То он все равно займет 32 кб. Это приводит к нерациональному использованию флешки и потере части пространства на ней.

Корпорация Microsoft для расчета потерянного пространства использует формулу:

(размер кластера)/2*(количество файлов)

Критерий 2: Желаемая скорость обмена информацией

Учитывайте тот факт, что от размера кластера зависит скорость обмена данных на вашем накопителе. Чем больше размер кластера, тем меньше операций выполняется при обращении к накопителю и тем выше скорость работы флеш-накопителя. Фильм, записанный на флешке с размером кластера 4 кб, будет воспроизводиться медленнее, чем на накопителе с размером кластера 64 кб.

Критерий 3: Надежность

Примите к сведению, что флешка, отформатированная с кластерами больших размеров более надежна в эксплуатации. Уменьшается количество обращений к носителю. Ведь, надежнее отправлять порцию информации одним большим куском, чем несколько раз маленькими порциями.

Имейте в виду, что с нестандартными размерами кластеров могут быть проблемы с софтом, работающим с дисками. В основном это служебные программы, использующие дефрагментацию, а она выполняется только при стандартных кластерах. При создании загрузочных флешек размер кластера также нужно оставлять стандартным. Кстати, выполнить данную задачу Вам поможет наша инструкция.

Некоторые пользователи на форумах советуют при размерах флеш-накопителя более 16 Гб, разделять его на 2 тома и форматировать их по разному. Том меньшего объема отформатировать с параметром кластера 4 Кб, а другой под большие файлы под 16-32 Кб. Таким образом будет достигнута и оптимизация пространства и нужное быстродействие при просмотре и записи объемных файлов.

Итак, правильный подбор размера кластера:

И если Вы затрудняетесь с выбором кластера при форматировании, то лучше оставляйте его стандартным. Также можете написать об этом в комментариях. Мы постараемся помочь Вам с выбором.

Помимо этой статьи, на сайте еще 12513 инструкций.
Добавьте сайт Lumpics.ru в закладки (CTRL+D) и мы точно еще пригодимся вам.

Отблагодарите автора, поделитесь статьей в социальных сетях.

Источник

Какой размер кластера выбрать при форматировании

При форматировании диска или флешки вы наверняка замечали, что система предлагает вам выбрать размер так называемого «кластера». Его размер варьируется от типа файловой системы диска. К примеру, для NTFS минимальный размер кластера составляет 512 Байт, а максимальный – 64 Кб. Для FAT32 – от 4 до 64 Кб. Зачастую на выбор доступно много вариантов, которые могут поставить неподготовленного пользователя перед логичным вопросом: какой размер кластера выбрать при форматировании флешки, диска или любого другого накопителя?

Что такое размер кластера

Кластер (Allocation Unit Size, англ.) – это блок, в который система будет записывать информацию на вашем накопителе. Весь диск (флешка) состоит из большого массива этих блоков, каждый из которых содержит в себе определенное количество данных. Размер кластера не влияет на объем диска, но он может повлиять на то, как система работает с файлами на вашем носителе и насколько эффективно использует доступное ей пространство.

Какой размер кластера выбрать

Вы вряд ли заметите невооруженным взглядом разницу при использовании различных размеров кластера, но этот параметр все-таки влияет на производительность файловой системы. При выборе размера кластера все зависит от того, для чего вы будете использовать носитель. Если вы будете сохранять много мелких файлов, тогда лучше уменьшить размер кластера, чтобы система не тратила место зазря. Если же содержимое диска состоит в основном из огромных файлов, тогда можно увеличить размер кластера, что увеличит производительность, поскольку Windows будет проводить меньше обращений к ячейкам

Лучше понять это поможет простой пример:

Если у вас есть файл размером 3 Кб, а размер кластера равняется 4 Кб, тогда файл займет весь кластер или ячейку. Это значит, что 1 Кб свободного пространства будет потерян. В потерянное пространство записать другие файлы нельзя, поэтому место фактически теряется впустую. На 10 таких файлах потеря составит уже 10 Кб, на 100 – 100 Кб, на 1000 – 1000 Кб и так далее. В таком случае лучше использовать размер кластера 512 байт или 1 Кб, поскольку файл займет шесть или три кластера без фрагментации и не будет тратить ячейки диска зря. Таким образом увеличивается эффективность хранения информации, но при этом уменьшается производительность, поскольку системе надо выполнять больше обращений к блокам.

В современном мире размеры накопителей становятся все больше и больше, а вместе с этим размер кластера играет все меньшую и меньшую роль. Исходя из этого, универсальным решением будет использовать параметры размера кластера по умолчанию и не менять их. Конечно, если вы дотошный пользователь, который хочет делать все как надо и по руководству, тогда исходите из того, что для больших файлов используем большой размер кластера, а для маленьких – маленький. Но опять же, особой разницы вы не заметите, если только не храните десятки и сотни тысяч файлов объемом 2-3 Кб на своих флешках или жестких дисках.

Как узнать размер кластера диска или флешки

Простая команда, выполненная в командной строке, позволит вам узнать, какой размер кластера используется на подключенном к компьютеру диску. Примечание: для выполнения этой команды вам нужна учетная запись с правами Администратора. Если ваш профиль не имеет этих прав, система попросит ввести пароль Администратора.

Теперь вы знаете для чего нужен размер кластера и из какого принципа исходить при форматировании диска или флешки.

Источник

Форматирование диска: какой размер кластера предпочтителен

Приветствую своих читателей и сегодня мне очень приятно перейти от теории поближе к практике. Сегодня мы будем выяснять, какой размер кластера выбрать при форматировании NTFS. Именно НТФС зачастую стоит у большинства пользователей, поэтому коснёмся её. Эта реальная задача постоянно возникает при подготовке жесткого диска к переустановке Windows. А так же в других ситуациях.

Для начала вспомним, что такое кластер и NTFS и какая связь между этими понятиями. Итак, память компьютера (или флешки, или карты памяти) разбивается на отдельные сектора объемом 512 байт или 4 Кб, которые в свою очередь группируются в кластеры. Соответственно, размер кластера кратен объему сектора.

Файловая система среди прочих функций определяет возможный размер кластера:

Вводная

Для начала разберемся, что есть кластер. Все файловые системы, которые используются Windows, организуют ваш жесткий диск на основе такой штуки как размер кластера (также известного как размер блока распределения).

Размер же кластера представляет собой наименьший объем дискового пространства, который можно использовать для хранения файла.

Если размеры файлов не достигают четного кратного размера кластера, для хранения файла необходимо использовать дополнительное пространство (до следующего кратного размера кластера). В типичном разделе жесткого диска средний объем пространства, который теряется таким образом, может быть рассчитан с использованием уравнения:

(размер кластера) / 2 * (количество файлов)

Профилактика и уход

Изредка, проводя подобные процедуры, можно существенно повысить срок работы носителя информации:

Рекомендуется также следить за температурным контролем и вибрацией как встроенного диска, так и съемного.

Избегайте механических повреждений и не пренебрегайте дефрагментацией время от времени.

(0 голосов, среднее: 0 из 5)

Поделитесь с друзьями!

Размер кластера в виде наглядного примера

Возможно последнее предложение и формула несколько Вас смутили. Давайте попробуем объяснить проще и нагляднее. Наверняка, открыв свойства какой-то папки, Вы сталкивались с такой картиной:

Т.е размер папки с файлами и фактический размер занятого пространства на диске, собственно, отличаются в большую или меньшую сторону. Это как раз связано с размером кластера, выбранным Вами (или системой) при форматировании/создании раздела.

Еще раз, — кластер, — это наименьший логический объем дискового пространства, который может быть выделен для хранения файла. Теперь попробуйте представить, что Ваш диск состоит из множества множества ячеек со своей нумерацией, куда можно положить файл. Наиболее наглядно это видно при дефрагментации (хотя там наиболее часто показан блок файловой системы, а не кластер, но всё же):

Размер этих ячеек и есть размер кластера. Теперь о том, как с этим взлетать.

Зачем выполнять форматирование

В первую очередь эта операция делается для полной очистки диска. Если его пространство занято множеством файлов, то при обычном их удалении система будет стирать их по очереди, что в некоторых случаях может повлиять на скорость выполнения всей процедуры в целом.

Если же выполнять форматирование, то не обязательно физически удалять данные из каждой ячейки отдельно – можно выбрать такой параметр, как «быстрая очистка оглавления». При этом способе стирается не содержимое диска в целом, а только записи из каталога. Системе будет дана команда воспринимать кластеры как не содержащие данных, соответственно, при записи нового файла старые данные будут просто замещены на новые. Это используют некоторые программы, восстанавливающие удаленные файлы – пока в кластеры не записано что-то новое, их бывшее содержимое еще можно извлечь.

Второй причиной, при которой и нужно решить вопрос, какой размер кластера при форматировании необходимо выбрать, будет изменение файловой системы.

Как с этим взлетать и что стоит понимать

Визуально Вы думаю представили, как оно выглядит. Давайте разбираться как работает.

Предположим, что размер кластера равен 4 КБ (как правило, — это значение по умолчанию, не считая самых старших версий систем). Так устроено, что файл, меньшего размера, помещенный туда всё равно будет занимать 4 КБ. Наглядный пример:

Два файла меньшего размера уже 8 Кб:

Т.е, условно говоря, в показанном выше примере, — Вы теряете место, — ибо хранение небольших файлов в файловой системе с большими (чем размер файлов) кластерами приведет к, условно, потери (простою) места на диске.

Но при этом хранение больших файлов на малом размере кластера привет к излишней фрагментации (не критично для SSD) этого файла на много маленьких кусочков, что потребует большего времени доступа к нему и скажется на производительности. При этом, зачастую (но не всегда), свободное место теряться не будет.

Говоря проще, отсюда стоит вынести следующее:

Но это еще не всё. Для адептов последнего пути, далее приводится набор таблиц, которые используются Miscrosoft по умолчанию, в зависимости от размера носителя, т.е это значения по умолчанию, задаваемые системой. Пользоваться ими или нет, — дело Ваше.

Как в компьютере хранятся данные

Чтобы понять, какой лучше выбирать оптимальный размер кластера диска, нужно рассмотреть его работу в целом. Если очень сильно все упростить, то можно образно представить память накопителя в виде комнаты, по стенам которой расположено множество пронумерованных маленьких ящичков.

Отдельно будет находиться каталог (карта диска), который нужен для того, чтобы система не пересматривала все «ящички», а сразу знала, например, что файл с определенной аудиозаписью находится в шкатулках с номерами от 45 до 62. Также может быть вариант, что при записи файла в память не нашлось пустых шкатулок, стоящих подряд, и компьютер записал файл в шкатулки от 45 до 50 и от 65 до 77.

Соответственно, это отображается в каталоге, и когда системе нужно достать файл для работы, она «смотрит» в карту диска и «достает» нужную запись из ящичков. Размер кластера при этом можно образно сравнивать с величиной шкатулки.

Здесь нужно принять во внимание тот факт, что компьютер не может в один ящик положить кусочки разных файлов, иначе будет путаница в каталоге. Соответственно, файл или его часть может занимать весь объем шкатулки, а может быть меньше. Из приведенного примера ясно, что объем одной шкатулки — это минимально возможная единица памяти, выделяемая для хранения кусочка файла, которую и называют «размер кластера».

Тип файловой системы

Как уже говорилось, диапазон доступного размера кластера зависит от файловой системы. Узнать её можно, нажав правой кнопкой мыши на диске в проводнике («Мой компьютер»), и выбрав пункт «Свойства».

В соответствующей колонке вы увидите, что за файловая система у Вас выбрана при форматировании для диска или внешнего накопителя (если Вы работаете с ним).

Чтобы узнать текущий размер файла, запустите командную строку («поиск — cmd» или «WIN+R» на клавиатуре — cmd) и введите:

fsutil fsinfo ntfsinfo X:

Результат не заставит себя ждать (не кликабельно):

Различия между разметками дисков

Если продолжить аналогию с комнатой, уставленной шкатулками, то будет понятно, что могут быть различные способы упорядочить данные в них, а также систематизировать записи в каталоге. Каждый из таких методов будет называться отдельной файловой системой, со своими преимуществами и недостатками.

Какая из них будет использоваться, зависит в первую очередь от операционной системы и того, как планируется использовать сам компьютер, и какой величины файлы будут храниться в его памяти.

Здесь нужно отметить, что понятие «кластер» относится к разметкам, созданным для ОС семейства Windows и некоторым Mac от Apple.

Размер кластера по умолчанию для NTFS

В следующей таблице описаны размеры кластера по умолчанию для упомянутой в подзаголовке файловой системы:

Звездочка (*) означает, что она не поддерживается из-за ограничений основной загрузочной записи (MBR).

Определение объема сектора

Стандартный размер кластера напрямую зависит от выбранной файловой системы:

Для правильного определения вместительности ячейки следует заранее определиться, какие данные будут храниться на носителе, каков их тип и объем. Для фотографий, видеозаписей или музыки предпочтительнее выбирать максимальный объем ячейки. Если же диск будут использовать для документов, то рекомендуется остановить свой выбор на небольшом объеме.

Если есть сомнения, какой размер кластера выбрать при форматировании, рекомендуется оставить изначально предложенное значение по умолчанию.

На скорость работы носителя в первую очередь влияет размер кластера. Чем меньше объем, тем больше операций производится системой, и тем ниже скорость записи или удаления данных. Иными словами, скорость работы определяет размер сектора: чем он больше, тем быстрее работает носитель.

Форматирование диска немного отличается от флешки. Если вы форматируете данные на флешке, то систему и размер ячейки лучше оставить как есть.

Повреждение и восстановление кластеров

Из-за перепада напряжения или заводского брака появляются сбойные сектора жесткого диска, поэтому время от времени рекомендуется проверять HDD на наличие поврежденных ячеек, а в случае их обнаружения — восстановить.

Для восстановления битых секторов можно использовать программу Victoria, HDDRegenerator или стандартную утилиту Скандиск. Восстановление кластеров:

Размер кластера по умолчанию для FAT32

В следующей таблице описаны размеры кластера по умолчанию для упомянутой в подзаголовке файловой системы:

Почему не нужен TRIM в серверах

Для начала стоит разобраться с тем, как работает SSD, что такое сборка мусора, как работает TRIM и главное — почему он не нужен в серверах. SSD отличается от HDD не только ограниченным ресурсом ячеек. Есть еще множество архитектурных особенностей.

Размеры секторов

Стандартный размер сектора для большинства блочных устройств (жестких дисков и систем хранения данных) равен 512 байт (на некоторых SAS/SCSI дисках возможны 520/528 байт для дополнительного контроля целостности данных). Последние несколько индустрия пытается перейти на секторы 4096 байт (4 КиБ), т.н. Advanced Format.

Продвигается процесс медленно, все пока что остановилось на 512e

, т.е. дисках с 4K-секторами внутри, но с эмуляцией 512 байт секторов для хоста. На дисках
512e
могут возникать проблемы с производительностью: при необходимости записать блок данных размером меньше 4 КиБ контроллеру диска приходится считывать сектор, менять в нем данные и только потом записывать обратно.

Для SSD ситуация с записью небольших блоков еще сложнее:

Контроллер SSD по-прежнему вынужден прикидываться блочным устройством с 512 байт сектором. Но внутри все сложнее: ячейки объединены в страницы размером, как правило, 4-8 КиБ, т.е. это минимально доступный для чтения или записи объем.

Записать данные в ячейку/страницу просто так нельзя, для этого нужно предварительно выполнить операцию стирания, а стереть можно только целый блок, состоящий из нескольких десятков (например, 64 или 128, в зависимости от архитектуры SSD) страниц, т.е.

минимально доступный для стирания блок может оказаться размером, например, в 512 КиБ.

Write amplification (усиление записи)

Данный термин означает соотношение между объемом данных, который фактически приходится записывать на флеш-память, и объемом, который пишет хост. Предположим, что у нас есть блок 512 КиБ с данными и нужно поменять небольшой фрагмент. Для модификации сектора в 512 байт контроллеру SSD приходится делать несколько операций (ситуация напоминает write penalty для RAID-5/6):

Т.е. для размера транзакции в 512 байт на SSD с размером блока страниц в 512 КиБ получаем write amplification = 1024 раза. Это не самым лучшим образом сказывается а) на производительности

и
б) ресурсе, который по-прежнему составляет несколько тысяч циклов перезаписи для MLC SSD
.

Copy on write

Проблема усиления записи имеет простое решение: нужно стараться записывать данные в уже предварительно стертые блоки. На помощь приходит классический алгоритм copy-on-write, разновидности которого используются для оптимизации записи в RAID-DP у Netapp или в ZFS (только слоем выше — на уровне файловой системы).

Суть алгоритм copy-on-write заключается в записи в «выгодные» участки носителя, т.е. в случае SSD — на чистые (стертые) блоки. В нижеприведенном примере модифицируется содержимое страницы «B». Вместо чтения/стирания/записи всего большого блока достаточно лишь прочитать содержимое страницы, модифицировать ее и записать в другое место. При этом необходимо поменять указатель, чтобы те же LBA указывали на новое физическое место размещения данных.

В качестве дополнительного средства борьбы с write amplification большинство современных контроллеров SSD используют сжатие данных.

Где взять чистые блоки?

На новом SSD все блоки являются чистыми и готовыми к записи. Дальше есть резервная область, которая на самом деле, используется всегда, так как помимо оптимизации записи необходимо обеспечить еще и равномерность износа ячеек SSD.

Как быть, если после непрерывной записи чистых блоков уже не осталось? Для можно каким-либо образом узнать, где на SSD находятся пользовательские данные, а где размещены невалидные данные, оставшиеся после удаления файлов. Собственно, этим и занимается TRIM.

SSD, как и любое другое блочное устройство, ничего не знает, о том, какие именно данные на нем хранятся. ОС может взаимодействовать как со слоем файловой системы, так и с блочным устройством, т.е. после удаления файла ОС передает на SSD вместе с командой TRIM (или UNMAP для SCSI) список LBA, по которым находились удаленные данные.

SSD получает в распоряжение блоки с невалидными данными, и эти блоки можно в дальнейшем использовать для записи.

Background garbage collection (фоновая сборка мусора)

Второй очевидный способ обнаружения невалидных данных — повторные запросы на запись от хоста по тем же LBA. Для хоста это выглядит, как перезапись одних и тех же секторов, но SSD все время старается писать в разные блоки. В вышеприведенной иллюстрации работы copy-on-write актуальные данные содержатся в новой странице «B’», после чего в исходной странице остаются невалидные данные.

Области с невалидными данными могут быть сильно фрагментированы, т.е. содержать ячейки с нужными данными. Остается последний шаг — дефрагментировать эти области, получив набор целых свободных блоков и выполнить их стирание.

Собственно, за все это и отвечает сборка мусора.

«Правильные» SSD, рассчитанные на интенсивную запись, имеют достаточный over-provisiong (резервную область) в качестве «пространства для маневра» и эффективный контроллер с достаточным объемом кэша (разумеется, защищенного конденсаторами) для размещения метаданных и буферизации чтения/записи.

Если контроллер не успевает быстро подготовить место для быстрой записи, то это неминуемо отразится на производительности, будет периодический рост задержек в несколько раз относительно среднего значения, как на данной картинке с www.storagereview.com:

TRIM и реальность

Для работы TRIM помимо выполнения множества условий (поддержка со стороны ОС и файловой системы) необходимо разобраться с другими слоями абстракции, например, RAID.

Пересчитать адреса пришедшие на с TRIM на контроллер от хоста и раскидать их по отдельным дискам теоретически возможно, но никто (ни LSI, ниAdaptec by PMC) не торопится с реализацией.

Причина проста — за пределами домашних систем или рабочих станций такая простая вещь, как удаление файла встречается крайне редко. В серверах, как правило, встречаются совершенно другие нагрузки, к которым TRIM не может иметь никакого отношения:

Размер кластера по умолчанию для FAT16

В следующей таблице описаны размеры кластера по умолчанию для упомянутой в подзаголовке файловой системы:

Звездочка (*) означает, что она доступна только на носителе с размером сектора более 512 байт.

Размер, имеющий значение

Информация файла вносится в эти кластеры, каждый из которых имеет свой адрес. Это облегчает и определяет механизм ее считывания или записи. Важным для дальнейшего понимания процесса является условие, по которому в один кластер могут помещаться только данные одного файла.

Например, мы имеем файл размером 260 Кб и кластеры по 32 Кб. Значит, в 8-и из них будет храниться 32 х 8 = 256 Кб и еще 4 Кб в 9-ом. То есть, в данном случае на диске будет занят объем, соответствующий размеру девяти кластеров 288 Кб, а это уж никак не наши 260 Кб, а на целых 10% больше чем мы предполагали задействовать.

Процент здесь указан просто для иллюстрации того, что не все место диска эффективно используется. Будь у нас файлик поменьше, например 33 Кб (ну, чтоб не помещался в один кластер) это показатель был бы вообще пугающим: 2 кластера по 32 Кб = 64 Кб для хранения 33-ёх.

КПД памяти – чуть более 50%. Этот пример четко показывает, что размер кластера должен быть сопоставим с объемом используемых в системе файлов.

Но это скорее частный редкий случай. Поскольку сейчас используются относительно большие файлы, намного превышающие размер кластеризации. И вот здесь проявляют себя другие факторы:

Выше приведенный пример показывает, что в последнем кластере теоретически может быть использован всего 1 Кб, соответственно, чем больше его размер, тем больше остается незадействованной памяти. Данный эффект усиливается с ростом количества файлов. Поэтому вполне логично, что чем меньше размер кластера, тем более эффективно мы сможем использовать носитель информации;

Размер кластера по умолчанию для exFAT

В следующей таблице описаны размеры кластера по умолчанию для упомянутой в подзаголовке файловой системы:

Ну и напоследок послесловие, которое немного резюмирует всё это дело. Еще раз, да.

Послесловие

С точки зрения эффективности пространства, т.е сохранения свободного места на диске, конечно маленький кластер выглядит очень привлекательно и позволяет не терять большие объемы на ровном месте. С другой стороны, собственно, диски чем дальше, тем больше и дешевле, посему порой можно и принебречь потерями в угоду производительности, и, меньшей фрагментированности данных. С другой стороны, стоит ли заморачиваться, если есть SSD. С другой, — маловерятно, что на SSD вы храните терабайты фильмов, музыки, фото и других файлов, размером более мегабайта.

Что делать? Как и в случае с файлом подкачки, выбирать решение под свои цели, задачи и железо, либо попросту не заморачиваться, но тогда решительно не понятно зачем Вы это читали

Как и всегда, если есть какие-то вопросы, разумные мысли и послезные дополнения, то добро пожаловать в комментарии к этому материалу.

Какой класстер выбрать

В первую очередь чтобы определиться с тем, какой кластер выбрать при форматировании флешки, необходимо отталкиваться от размера носителя и от размеров данных, которые будут на него записываться и храниться.

Если флешка будет применяться для хранения крупных данных, например, игр, фильмов и музыки, то следует остановить свой выбор на большем размере кластера, от 32 Кб и больше, что позволит считывать данные более быстро. Если же носитель данных предназначен для работы с множеством файлов с небольшим размером, то целесообразно установить кластер меньшего объема, например, от 4КБ и ниже, при этом процесс введения и вывода данных будет максимально оптимизирован.

Источник