先进格式化 技术解析

    先进格式化，英文称作Advanced Format Technology。是西部数据在部分绿盘产品中采用的新技术。长期以来，机械硬盘在储存数据时，一直都是以512byte大小的扇区（Sector）为单位分割进行读写。随着硬盘容量的不断提升，这种古老的分配标准已经越来越显的不合时宜。因此，西部数据率先将扇区容量扩大到4KB，该技术被称为“先进格式化”（Advanced Format）。传统的扇区分割机制中，每512byte的数据之间，需要间隔一个同步/分隔（Sync/DAM）区域和一个ECC错误校验区域。而在“先进格式 化”模式下，每4KB为一个扇区，相当于把之前的8个扇区合而为一，只需要一个同步/分隔区域和一个容量稍大的ECC校验区。

    硬盘行业实际上早在十多年前就开始计划4KB扇区技术。在硬盘容量以MB计的年代，每扇区512byte显得非常合适。但随着技术的进步，硬盘容量的增大，依旧保持512byte的扇区尺寸已经越来越不合时宜。具体来看，随着存储密度（Areal Density）的增大，磁头读取磁盘时的信噪比（SNR）会出现明显的下降，也就是说读取时会更容易出现错误。因此必须加入ECC校验码来保证数据可靠性，但ECC数据实际上消耗了磁盘上可用的存储空间，有时甚至可能把存储密度上升带来的多余空间完全抵消掉了。

    更关键的问题在于，ECC校验实际上在更大数据量的扇区尺寸下效率更高。比如，512byte的一个扇区需要40byte的ECC校验区，而4KB扇区只需要100byte，直接节省了40×8-100=220byte的存储空间。另外，更大的扇区还能让纠错时一次性更改更大量的数据，让“突发纠错”（burst error correction）效率更高。

    不过，为了保证512byte扇区到4KB扇区的平稳过渡，目前西数使用了一种模拟技术，将一个4KB的逻辑扇区在固件中模拟为8个512byte的逻辑扇区，保证操作系统兼容性。但这样依然存在问题，即扇区和簇的“校准”。

    如果文件系统的4KB簇正好对应了一个4KB扇区，则一切正常。但如果簇对应的8个512byte逻辑扇区横跨在两个4KB物理扇区中，此时读写一个簇就需要操作两个扇区，带来明显的转换延迟。根据硬盘行业组织IEDMA（国际磁盘驱动器设备与材料协会）的测试，这种情况尤其会严重影响磁盘的随机写入性能。

附：西数官方先进格式化PDF说明

http://www.wdc.com/……/2579-771430.pdf