Lukas G.Hinweis: Der folgende Artikel hilft Ihnen dabei: Wie berechnet man die Kapazität von Festplatten?
In diesem Artikel erfahren Sie, wie die tatsächliche Kapazität von Festplatten berechnet wird, welche Mechanismen Festplatten zur Verbesserung von Leistung und Geschwindigkeit verwenden und welche Beziehung zwischen Kapazität und Geschwindigkeit von Festplatten besteht.
- Was ist die Warteschlangentechnik auf der Festplatte?
- Überprüfen der Größe der Festplatte (Drive Size)
- Wie groß ist die nutzbare Kapazität der Festplatte?
- Was verursacht den Unterschied im nutzbaren Speicherplatz?
- So berechnen Sie die tatsächliche Kapazität der Festplatte
- Welchen Vorteil hat die Berechnung der tatsächlichen Kapazität der Festplatte?
- Überprüfen der Geschwindigkeit der Festplatte (Drive Speed)
Eine der interessanten Fragen von Benutzern und sogar Profis, die neu in der Welt der Netzwerke und Speicher sind, ist, warum die Nennkapazität von Festplatten von den Angaben in Windows abweicht, warum wir bei der Implementierung der RAID-Architektur mit dem Problem des Platzmangels konfrontiert sind und plötzlich alles will ändern?
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Als jemand, der über mehrjährige Erfahrung im Bereich Programmierung, Sicherheit und Netzwerk verfügt, empfehle ich Ihnen, Ihr Wissen über die Grundlagen zu verbessern und diese ineinander umzuwandeln. Stiftungen spielen in der Computerwelt und insbesondere in der Netzwerk- und Speicherwelt eine wichtige Rolle und helfen Ihnen, die meiste Arbeit einfacher zu erledigen. Wenn Sie beispielsweise die Implementierung eines VLAN planen und IP-Adressen aufteilen müssen, sollten Sie über dieses Feld Bescheid wissen. Wenn Sie die Implementierung verschiedener Leseebenen planen, sollten Sie mit der Berechnung der nominalen und tatsächlichen Kapazität von Hard vertraut sein Festplatten.
Was ist die Warteschlangentechnik auf der Festplatte?
Alle Festplatten verwenden eine Warteschlangentechnik, um die Leistung zu verbessern. Durch die Warteschlangenfunktion kann das Laufwerk eine fein abgestufte Priorisierung von E/A-Vorgängen implementieren, sodass Lese- und Schreibbefehle in einer für das Festplattenlayout optimierten Reihenfolge ausgeführt werden. Der obige Ansatz sorgt für eine gute Ordnung bei den I/O-Vorgängen, sodass die Lese- und Schreibbefehle so weit wie möglich ausgeführt werden, um die Kopfbewegung zu minimieren und die Latenz so gering wie möglich zu halten.
Der ata-Befehlssatz implementiert den Native Command Queuing (NCQ)-Mechanismus. Dies verbessert die Leistung des SATA-Laufwerks bei der Durchführung gleichzeitiger Lese- und Schreibvorgänge. Allerdings ist die obige Technik nicht so leistungsstark wie der von SCSI-Medien verwendete Befehls-Tag-Warteschlangenmechanismus.
Überprüfen der Größe der Festplatte (Drive Size)
In der Welt der Lagerung kommt es auf die Größe an. Dieses Kriterium ist besonders wichtig beim Kauf von Speichermedien für Server. In der Geschäftswelt und insbesondere auf dem iranischen Markt hat dieses Wort eine doppelte Bedeutung, da es sowohl für physische Dimensionen als auch für Kapazitäten verwendet wird. Generell gilt es bei Festplatten zwei wichtige Kriterien zu beachten:
- Kapazität
- Physischer Formfaktor
Wenn wir über die Größe eines Laufwerks sprechen, meinen wir normalerweise die Kapazität des Mediums oder die Datenmenge, die es speichern kann. Früher wurde diese Größe in Megabyte (MB) ausgedrückt, heute sprechen wir von Gigabyte (GB), Terabyte (TB) und im Großen und Ganzen von Petabyte (PB), die große Organisationen verwenden. Um mehr über diese Einheiten zu erfahren, lesen Sie den Artikel Was sind Bytes, Gigabytes, Terabytes und Petabytes?
Es wird empfohlen. Die Größe eines Laufwerks bezieht sich hier auf den Durchmesser der Laufwerksplatte, der üblicherweise als Formfaktor des Laufwerks bezeichnet wird. Heutige moderne Festplatten gibt es in den folgenden zwei Größen:
- 3,5-Zoll-Festplatte
- 2,5-Zoll-Festplatte
Wie Sie vielleicht schon vermutet haben, ist ein Laufwerk mit einem 2,5-Zoll-Plattenteller physisch kleiner als ein Laufwerk mit einem 3,5-Zoll-Plattenteller, und wiederum sind es die 3,5-Zoll-Laufwerke, die mehr Daten speichern als die 2,5-Zoll-Laufwerke. Zoll werden gespeichert. Der Grund liegt auf der Hand: Ein 3,5-Zoll-Bildschirm verfügt über mehr Flächen zum Aufzeichnen von Informationen.
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Kostenlose Schulung zum Datenspeichernetzwerk; Festplattenkomponenten und Komponenten
3,5-Zoll-Laufwerke werden in Standardgrößen hergestellt und vermarktet, sodass alle 3,5-Zoll-Laufwerke in einen Steckplatz in einem Server oder Festplatten-Array passen. Das Gleiche gilt für 2,5-Zoll-Laufwerke. 2,5-Zoll-Laufwerke werden ebenfalls in Standardgrößen hergestellt, und es ist möglich, ein defektes 2,5-Zoll-Laufwerk einer Marke durch ein anderes einer anderen Marke zu ersetzen. Technisch gesehen beziehen sich Begriffe wie 2,5 Zoll und 3,5 Zoll zwar auf den Durchmesser des Plattentellers, aber wenn wir über die physischen Abmessungen dieser Laufwerke sprechen, meinen wir die Größe des Gehäuses und nicht die Kapazität. Die folgende Tabelle zeigt die Erscheinungsmerkmale der einzelnen Medien.
| Tiefe | ein Angebot | Höhe | Typ |
| 146 mm (5,75 Zoll) | 101 mm (4 Zoll) | 26 mm (1 Zoll) | 3,5 Zoll |
| 100 mm (3,94 Zoll) | 70 mm (2,75 Zoll) | 15 mm (0,16 Zoll) | 2,5 Zoll |
Hersteller von Solid-State-Laufwerken haben auch die beliebten Größen 2,5″ und 3,5″ erkannt, weshalb heutige Speichergeräte wie NAS problemlos 2,5″- und 3,5″-Festplattenlaufwerke unterstützen. Der oben beschriebene Ansatz kommt auch Verbrauchern zugute, da sie die Möglichkeit haben, ein Solid-State-Laufwerk (SSD) anstelle einer mechanischen Festplatte zu verwenden.
Wie groß ist die nutzbare Kapazität der Festplatte?
Wenn wir über die Kapazität sprechen, ist es wichtig zu beachten, dass Sie beim Kauf eines Festplattenlaufwerks nie die auf der Festplatte angegebene Kapazität erhalten. Wenn Sie beispielsweise eine 4-TB-Festplatte kaufen, haben Sie definitiv keinen Zugriff auf 4 TB nutzbaren Speicherplatz. Ein Grund dafür ist, dass Speicherkapazitäten als Basis 10 (dezimal) oder Basis 2 (binär) ausgedrückt werden können. Beispielsweise unterscheidet sich 1 GB in Basis 10 geringfügig von Basis 2:
Basis 10 = 1.000.000 Bytes
Basis 2 = 1.048.576 Bytes
Wie Sie vielleicht schon vermutet haben, sind die Unterschiede ziemlich groß, wenn es um Kapazitäten im Gigabyte- oder sogar Terabyte-Bereich geht: Der Unterschied zwischen den beiden Zahlen auf der Terabyte-Skala ist erheblich:
Basis 10 Terabyte = 1.000.000.000.000 Bytes
Basis-2-Terabyte = 1.099.511.627.776 Bytes
Im obigen Beispiel, in dem die Kapazität in Terabyte angegeben ist, beträgt der Unterschied zwischen diesen beiden Quelleinheiten etwas mehr als 9 GB.
Was verursacht den Unterschied im nutzbaren Speicherplatz?
Beispielsweise zeigt eine Festplatte mit einer Kapazität von 1 TB nach der Partitionierung und Formatierung eine Kapazität von ca. 931 GB an, sofern sie fehlerfrei ist. Außerdem weist eine 500-GB-Festplatte im Windows-Betriebssystem eine Kapazität von 465 GB auf. Haben die Hersteller in dieser Hinsicht unterboten? Auf keinen Fall, denn wegen Betrugs drohen ihnen hohe Geldstrafen. Wo liegt also das Problem? Wenn der Festplattenhersteller auf der Produktverpackung die Kapazität in Basis 2 angibt, das Betriebssystem jedoch die Kapazität in Basis 10, liegt offenbar ein Problem vor.
Wie bereits erwähnt, bestehen Festplatten aus verschiedenen Komponenten wie Spuren und Sektoren. Daher sollte bei der Berechnung der Kapazität der Festplatte das Produkt aus der Anzahl der Festplatten, der Anzahl der Spuren und dann der Anzahl der Sektoren und der Anzahl der in einem Sektor platzierten Bytes berechnet werden, um ein genaues Ergebnis zu erhalten.
Bei Berechnungen verwenden wir die Einheiten Kilobyte, Megabyte und Gigabyte, um Werte auf wissenschaftliche Weise darzustellen. Auf diese Weise bedeutet 1000 10 hoch 3, 1 Million bedeutet 10 hoch 6 und 1 Milliarde bedeutet 10 hoch 9. Der Einfachheit halber können wir das Äquivalent von 100 Gigabyte anstelle von 100 Milliarden Bytes verwenden . . Mit den gewonnenen Informationen kommen wir zu folgender Formel:
Kilo = 10^3 = 1.000
Mega = 10^6 = 1.000.000
Giga = 10^9 = 1.000.000.000
Tera = 10^12 = 1.000.000.000.000
Speichermedien verwenden die Basis 10 und Software die Basis 2, um Informationen zu berechnen und anzuzeigen. Daher liegt kein Fehler vor und das Problem besteht darin, wie die Informationen angezeigt werden. Um das Problem zu lösen, hat die IEC-Standardisierungsorganisation ein Präfixsystem entwickelt, um den Unterschied zwischen Basis 10 und 2 zu beschreiben. In Basis 2 sind die Einheiten Mebibyte, Kibibyte, Gibibyte und Tebibyte, wobei sich bi auf die binäre Darstellung bezieht wird als MiB, KiB, GiB und TiB abgekürzt, diese Abkürzungen werden jedoch selten zur Darstellung von Kapazitäten verwendet.
Jetzt kommen wir zum wichtigen Unterschied. Software und Betriebssysteme wie Windows berechnen Konzepte wie Kilobyte, Megabyte, Gigabyte und Terabyte auf andere Weise als das von den Anbietern verwendete System. Der Unterschied ist wie folgt:
Die von Herstellern von Festplattenlaufwerken verwendete Formel lautet Kilo=10 3 =1000 KB
Die Formel, die Betriebssysteme wie Windows verwenden, lautet Kilo = 2 · 10 = 1024 KB
So berechnen Sie die tatsächliche Kapazität der Festplatte
Wir müssen lediglich die Umrechnung von GM, MB, K in GiB, MiB und KiB berechnen.
kB – KiB: 1000 / 1024 = 0,977
MB – MiB: (1000 * 1000) / (1024 * 1024) = 0,954
GB – GiB: (1000 * 1000 * 1000) / (1024 * 1024 * 1024) = 0,931
Wie Sie sehen, sind die Unterschiede umso größer, je höher die Kapazitäten sind. Jetzt ist es an der Zeit, die obige Formel in praktischer Form zu berechnen. Angenommen, wir haben ein Laufwerk mit einer Kapazität von 356 GB. Die Berechnungsformel lautet wie folgt:
* 0,931= 331,436 GB
Wie Sie in der Abbildung oben sehen können, stimmt der erhaltene Wert mit dem überein, was Windows anzeigt. Natürlich gibt es noch eine andere Möglichkeit, die Kapazität zu berechnen:
Nehmen wir als Beispiel eine 120-GB-Festplatte:
Die Methode zur Berechnung der Festplattenkapazität durch das Werk ist wie folgt:
120.000 MB = 120.000.000 KB = 120.000.000.000 Bytes
Die Methode zur Berechnung der Festplattenkapazität lautet wie folgt:
۱۲۰,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰ Bytes/1024=117.187.500 KB/1024=114, 440,9 MB/1024=111,8 GB
Die folgende Tabelle zeigt die binären und dezimalen Suffixe verschiedener Einheiten.
Welchen Vorteil hat die Berechnung der tatsächlichen Kapazität der Festplatte?
Wenn Sie mit dieser Schulung fortfahren und mit dem RAID-Konzept vertraut sind, werden Sie feststellen, dass Sie bei der Implementierung von RAID nicht auf die Nennkapazität des Festplattenlaufwerks achten sollten, sondern darauf, wie viel Speicherplatz Ihnen zur Verfügung steht und implementieren Sie die darauf basierende RAID-Architektur. . Natürlich gibt es auch andere Kriterien, die dazu führen, dass die tatsächliche Kapazität nicht korrekt angezeigt wird, beispielsweise welches Dateisystem beim Formatieren einer Festplatte im Betriebssystem verwendet wurde.
Darüber hinaus verbrauchen das Betriebssystem und das Dateisystem häufig Speicherplatz als Schlacke. Ebenso reduziert das Array bei der Installation einer Festplatte in einem Speicher-Array in der Regel einen Teil der Kapazität als Overhead. Außerdem; Die RAID-Architektur ist ein wichtiges Thema, dem Sie in diesem Bereich Aufmerksamkeit schenken sollten.
Überprüfen der Geschwindigkeit der Festplatte (Drive Speed)
Die Geschwindigkeit des Laufwerks hängt von der Rotationsgeschwindigkeit der Platten ab, hier wird die Maßeinheit Umdrehungen pro Minute (RPM) verwendet, um die Geschwindigkeit des Plattenlaufwerks auszudrücken. Vereinfacht ausgedrückt gibt dieser Wert die Anzahl der Seiten an, die pro Minute gedreht werden. Gängige Antriebsgeschwindigkeiten sind wie folgt:
- ,RPM
- . 7.200 U/min
- . 10.000 U/min
- 15.000 U/min
- 5. 20.000 U/min (sehr selten)
Der Einfachheit halber werden hier die Abkürzungen 5,4K, 7,2K, 10K, 15K bzw. 20K verwendet.
Um einen allgemeinen Eindruck dieser Geschwindigkeiten zu bekommen, schauen Sie sich dieses Beispiel an. Ein 3,5-Zoll-Zifferblatt, das sich mit 15.000 U/min dreht, deutet darauf hin, dass seine Außenkanten mit etwa 240 km/h unterwegs sind. Je höher also die Geschwindigkeit eines Festplattenlaufwerks, desto kürzer die Lese- und Schreibzeit, desto besser die Leistung und leider auch der Preis.
Es besteht auch ein stabiler Zusammenhang zwischen Drehzahl und Kapazität. Normalerweise gilt: Je höher die Drehzahl eines Laufwerks, desto geringer ist die Kapazität dieses Laufwerks. Im Gegenteil: Je niedriger die Geschwindigkeit des Laufwerks, desto höher ist seine Kapazität, was nach den von uns bereitgestellten Informationen durchaus logisch ist.
Beachten Sie außerdem, dass 10K- und 15K-Laufwerke normalerweise den SCSI-Befehlssatz ausführen und über eine Sas- oder FC-Schnittstelle verfügen. Daher implementieren schnellere Laufwerke ein stärker auf die Leistung abgestimmtes Protokoll und eine Schnittstelle, was immer noch sinnvoll ist. Außerdem implementieren 5,4k- und 7,2k-Laufwerke normalerweise den ATA-Befehlssatz und verfügen über eine SATA-Schnittstelle. Wenn Sie den Artikel von Anfang an verfolgt haben, haben Sie nun ein detailliertes Verständnis für die folgenden beiden Beispiele:
-Zoll, 900 GB, 10K SAS
Zoll, 4 TB, 7.200 U/min SATA
Als Faustregel gilt: Erwarten Sie keine schnelleren Festplatten als K15. Das Aufkommen von Festkörpermedien, die Schwierigkeit und die erhöhten Kosten, die erforderlich sind, um Discs mit Drehzahlen über K15 zu entwickeln, haben dazu geführt, dass Hersteller davor zurückschrecken, Discs mit Geschwindigkeiten über K15 zu bauen. Tatsächlich zeigen Trends, dass K10 aufgrund der geringeren Kosten und der einfacheren Entwicklung für Anbieter beliebter ist als K15.
Natürlich hat Western Digital als altes Unternehmen in der Festplattenherstellungsbranche beschlossen, Festplatten mit einer Drehzahl von K20 in Form eines 2,5-Zoll-Formfaktors mit einem 3,5-Zoll-Gehäuse zu produzieren und zu vermarkten, um dem Problem gerecht zu werden Dominanz von Festkörperspeichern. Allerdings sind diese Festplattenmodelle aufgrund ihres hohen Preises nicht auf dem iranischen Markt zu finden, und auch Unternehmen außerhalb Irans bevorzugen die Verwendung derselben Solid-State-Speicher. Nachdem wir uns nun mit der Anatomie und den grundlegenden Funktionen von Festplattenlaufwerken befasst haben, wollen wir sehen, wie sich die Komponenten, die wir kennengelernt haben, auf die Leistung eines Laufwerks auswirken. Diese Diskussion wollen wir jedoch in einer zukünftigen Ausgabe untersuchen.
