(HDD)WD WD20EARSのベンチマークとAFTの問題 - 3流プログラマのメモ書き

メインPCの空きが少なくなってきたので、WESTERN DIGITAL WD20EARSを購入しました。

WD20EARSには、500GB/プラッタx4 の分と667GB/プラッタx3 の物がありますが、もちろん後者(WD20EARS-00MVWB0)のほうです。

ベンチマーク

Seagate　Barracuda LP　1.5TBモデルをベンチマークしてみたで500GBプラッタのSeagateのHDDのベンチマークを載せていますが、あのデータに今回のWD20EARSを追加してみたいと思います。

(Intel X25-Mをベンチマークしてみたで測定したSSDの結果も反映してみました。)

やはり、667GB/プラッタは高速ですね。

回転数では Seagate Barracuda LP ST31500541AS を下回っていると思われるものも、キャッシュサイズ(64MB)とプラッタ密度でカバーしているようです。

AFT

WD20EARS の特徴に、Advanced Format Technology(AFT)というものがあります。

従来のHDDは1セクタ512バイトでした。それがWD20EARSでは1セクタ4Kバイトになっています。

(これは、BigSector と呼ばれてるようです。BigSector の背景としてはHDDの高密度化が進んだため、セクタ読み書き時のエラーが増えるようになり、現在のセクタ毎のECCではエラー対応ができなくなってきたので、セクタサイズを大きくしてECCの取られる領域を減らそうというのがあるようです。セクタは大きくしてもエラー訂正に必要なECCの領域は大きくは増えないようです。このあたりの話は、2TBを超えろ！ ATAディスクの4Kセクタ問題とは？: ＠IT、Advanced Format Architectureの意義が参考になります。)

しかし、4KB/1セクタだと、コントローラ、BIOS、OSなどがすべて対応している必要があり互換性の点で問題あるので、WD20EARSでは論理的に512B/1セクタに見せかけているようです。

これが、Advanced Format Technology(AFT) です。

しかし、このAFT、XPやちょっと前のLinuxだと大幅にディスクアクセスのパフォーマンスが落ちるようです。

なぜなら、4KB/1セクタになった故に、パーティションオフセット(アライメント)に問題が生じるからです。

この件については多くのサイトで解説されてますが、自分なりにまとめてみました。

(ちなみに、SSDに関しても1セクタが4KB～(製品で異なる)となっているので、同様の問題が発生します。)

まず、旧来の古典的パーティションはパーティションの境界がシリンダ単位となっています。

(シリンダとは各プラッタのトラックをひとまとまりにしたものです。なぜシリンダ単位になっているかというと、昔というかIDE時代=8GBまでのHDD はCHS方式というシリンダ、ヘッド、セクタの各アドレスでデータアクセスしてました。今はCHSではアドレス幅が全然足りないので、LBAという全セクタに通し番号を振る使用になっています。シリンダ単位に分かれているのは、CHS自体の名残というか下位互換性のようです。このあたりの話は、HDDの話、マルチブートの仕方（豆知識編）、CHSとは【Cylinder/Head/Sector】 - 意味/解説/説明/定義： IT用語辞典が参考になります。)

ですので、WindowsXP,古めのLinuxで普通にフォーマットすると、先頭0セクタにはMBRが入っており、第一パーティションまでは下記のように63セクタからなります。

さて、OS側ではHDDがにデータアクセスするときにセクタ単位では行いません。

アクセス速度の効率を考えセクタをまとめた単位でアクセスします。Windowsではクラスタ(アロケーションユニット)、Linuxではブロックと呼ばれたりしますが、大抵のファイルシステムのデフォルト値は4096byte(4KB)です。(Windowsのクラスサイズについては、MSサポート:NTFS、FAT、および exFAT の既定のクラスターサイズが参考になります。)

つまり、OS側からすると下記のようなイメージになります。