Nuovi dischi esterni Western Digital (e non): approfondiamo cos’è l’allineamento 4k

Il muro dei 2 tera è stato abbattuto, tale superamento s’è reso evidente da poco e con l’arrivo sul mercato delle prime soluzioni di storage esterno da 3 TB risulta necessario pubblicare una piccola guida in merito allo sfruttamento di tali unità di memorizzazione sui vari sistemi operativi in circolazione.
Esclusi gli ultimi, quelli attualmente in vendita, i precedenti hanno qualche limite nel gestire partizioni così grandi e quindi bisogna prendere eventuali provvedimenti.

Non sarà interesse di questo articolo trattare la qualità di memorizzazione dei dischi rigidi, nè fare un resoconto storico in merito a come vengono indirizzati in dati all’interno di un HDD, nè comprendere perchè Microsoft si sia intestardita nel bootare l’OS solo da MBR (da anni si poteva upgradare all’UEFI), nè ci si accinge a fare un trattato di informatica.
Diciamo che cercherò di semplificare il più possibile un argomento la cui trattazione è ostica. Spero di fare un lavoro gradito saltando alcuni passaggi e semplificandone altri.

Un dato, quando viene indirizzato in un HDD ha bisogno di seguire un percorso “geografico” un po’ come quando si gioca a battaglia navale.
All’inizio s’indicava una destinazione fisica (cilindro, testina, settore) oggi si usano delle tavole che dipendono strettamente dal tipo implementato, quello attualmente più diffuso è noto come 32-bit LBA.
La maggior parte dei dischi attuali sono MBR.

Tali tavole sono costituite da tabelle, tipo quella degli elementi in chimica che chiunque avrà visto alle scuole superiori almeno una volta, all’interno delle quali troviamo una suddivisione in celle che qui si chiamano blocchi.
In ogni blocco, che raggruppa un determinato valore di byte, troviamo i dati che usiamo tutti i giorni (foto, video, musica, documenti vari…).

Il problema essenziale è poter indirizzare correttamente un determinato dato in un determinato blocco senza però creare una tabella di infiniti elementi poichè sarebbe impossibile da numerare.
In informatica serve poter sapere quanto un elemento è esteso, serve poterlo schematizzare per intero (per quanto grande esso sia) e quindi il concetto di infinito non è applicabile nel modo che l’uomo lo intende: in sostanza numeri enormi possono essere gestiti, gli ordini di infiniti no.

A questo punto, quindi, arriviamo a comprendere che se in un blocco infiliamo 512 byte e sfruttiamo il tipo di tavola di cui sopra avremo 2^32*512 byte  indirizzabili che corrispondono a poco più di un paio di TB.
Ma ora i dischi hanno superato tale dimensione arrivando a 3 TB (e WD ne ha già pronto uno da 4 che sta per uscire…) e quindi parte dello spazio disponibile risulta palese che rischierebbe di essere sprecato.
E non si può.

Tralasciando aspetti, comunque necessari, quali la gestione degli algoritmi ECC ed il rapporto SNR, dobbiamo far presente che un blocco da 512 byte per essere correttamente memorizzato ha bisogno di una piccola coda (invisibile all’utente) di byte indispensabili per mantenere l’integrità dei dati.
Potrebbe sembrare ovvio che se trasformiamo il blocco da 512 a 4k tale allungamento andrebbe a coinvolgere linearmente anche la “coda” azzerando quindi l’utilità di usare tale sistema (noto come Advanced Format), ma nella pratica s’è affinato l’algoritmo ECC tanto da ridurre lo spazio morto.
Ergo ecco che diventa interessante trasformare il blocco da 512 B a 4 KB, così da arrivare a poter indirizzare circa 17.5 TB (stessa tabella di prima ma con il settore variato così da avere 2^32*4K) di dati su un singolo disco (siamo ancora distanti dalla diffusione di tale capacità).

Come ogni epoca che richiede una transizione, però, ci son diversi problemi che occorrono e rischiano di minare le prestazioni dei dischi (in pratica van più lenti del dovuto): per questo essenziale motivo viene introdotta l’emulazione dei settori a 512 così il SO (sistema operativo) va a gestire il disco vedendo una tabella formata da blocchi “piccoli” con la necessità da parte del disco di rendere questa tabella fittizia corrispondente a quella reale utilizzata nell’indirizzare materialmente la testina di lettura.
Questo tipo di emulazione, però, comporta l’eventualità di un possibile disallineamento tra le due tabelle e per questo motivo XP e Vista (prima del SP1) sono “a rischio” nell’uso dei nuovi dischi. Mentre Windows 7 e Lion vengono esclusi (Linux non viene incluso perchè parto dal presupposto che un utente del pinguino conosca già tali info), rendendoli immuni al problema.
Nel caso si usasse un disco con formattazione avanzata e si volessero avere le migliori prestazioni con vecchi SO, serve fare prima un riallineamento delle tabelle tramite software ad hoc come WD Align.

Posto quindi che finora sia tutto chiaro, rimane il problema di come andare oltre i 17.5 TB di cui sopra e qui entra in gioco la possibilità di cambiare direttamente la tavola prendendone una indirizzabile a 64 bit risolvendo in un colpo parecchie noie (per qualche altro annetto andremo tranquilli!) visto che con una di questo tipo arriviamo a 9.4 ZB (è tanta roba…) archiviabili.
Tali dischi si chiamano GPT e son già implementabili con i più recenti SO sul mercato.

Al momento, quindi, chi desidera usare i dischi esterni da 3 o più TB anche con vecchi SO può usarli già OOTB (out of the box, solo tirandoli fuori dalla scatola) ma se è già consapevole che saranno usati solo su sistemi aggiornati è consigliabile cambiare (avviene rapidamente, questione di una manciata di minuti) la loro formattazione tramite un semplice programma quale WD Quick Formatter (QUI trovate una guida già pronta, è inutile che riscrivo tutte le info!): fare questa procedura renderà i dischi compatibili con programmi vari -anche di carattere avanzato- che andranno ad interagire con i dati.

Personalmente consiglio di eseguire tale utility per poter apprezzare completamente dischi come WD My Book Essential 3 TB e simili.

 

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