セクターとクラスターの違いは何ですか?

Question 1

クラスタ/アロケーションユニット/ブロックを最小単位とするファイルシステムの利点は、ディスク全体をアドレス指定できる点です。セクターあたりすべてをインデックスするには、より多くのビット数が必要になります。ビット数が増えると、追跡するアドレスや項目の数が増えるため、処理が遅くなります。デバイスへの 1 回のアクセスごとに 64 ビット以上 (2^64 = 1.8e16) を使用するよりも、たとえば 48 ビット (2^48 = 2.8e14) を使用して場所をアドレス指定 (およびインデックス付け) する方がはるかに効率的です。

しかし、はい、クラスタサイズまたはアロケーションユニットサイズ（Windows）またはブロックサイズ（Linux）は、定義されたファイルシステムに応じて調整可能であり、それが可能な最小サイズです。通常はOS がファイルデータを保存するためにアクセスすることはできません。「ファイルシステムの定義」とは、ディスクをフォーマットすること (またはそのフォーマットの仕様) を意味し、ディスク上のすべてのデータを消去することを意味します。したがって、クラスターサイズが 4kiB のディスクでは、1 バイトのファイルは、例のように 4k クラスター全体を占めることになります。はい、OS はそのクラスター内の特定のセクターに書き込むことができますが、ファイルは引き続きそのクラスターの同じセクターを使用します (ファイルサイズは、その中にあるデータに関係なく、常にクラスターサイズの倍数になります)。クラスターサイズを変更するには、ディスクを再フォーマットする必要があり、すべてのデータを消去する必要があるのはそのためです。

ちなみに、クラスターサイズが小さいほど、小さなファイルをより効率的に保存できます。ただし、クラスターの数が増えるため、ディスク全体の速度は低下します。PC が長時間ディスクに負荷をかけ続けるのは、非常に多くの小さなブロックを読み書きしようとしているためであり、その数が多いとすべてが遅くなります。

例: 1kiB のクラスターを持つディスクに保存された 768 バイトのファイル 100,000 個:

実際のファイルデータは768kBバイト
各ファイルはディスクの 1024 バイトを使用するため、ディスクの 1.024 MB が使用されます。
スペース効率 = 0.768/1.024 = 75% (悪くない...)

同様に、映画、画像、オーディオなどの少数の大きなファイルを格納するディスクでは、クラスターが大きいほど適しています。クラスターの数が少ないため、ディスクは一般的に高速になります。ただし、多数の小さなファイルを格納する場合は注意してください。

例: 64kiB のクラスターを持つディスクに保存された 768 バイトのファイル 100,000 個:

実際のファイルデータは768kBバイト
各ファイルがディスクの 65535 バイトを使用するため、6.55 GB のディスクが使用されます。
スペース効率 = 0.768/6553.5 = 0.00017% !!!

オペレーティングシステムなどの混合コンテンツを含むディスクでは、ほとんどのファイルのサイズが中～小であるため、クラスター/ブロックサイズも通常中～小になります。最終的には、スペースの使用率と速度の間で妥協点が生まれます。

ディスク自体は、1 秒あたりに最も多くのデータを転送できるため、32kB から 256kB のブロックを好みます。

これはすべて、従来の機械式回転プラッター磁気ストレージハードディスクに関するものです。SSD またはソリッドステートドライブは、従来のハードディスクを急速に置き換えつつあり、はるかに高速な読み取り/書き込み/シーク速度を誇ります。では、今日の SSD ではクラスターサイズは重要ですか? まあ、平均的なユーザーにとってはそれほど重要ではないと思いますが、それは SSD (および最新のコンピューター) がすでにはるかに高速であるためです。磁気ハードディスクよりもすでに 5 倍高速であるのに、SSD の 10% の速度低下に誰が気づくでしょうか?

SSDのクラスタサイズにもっと影響を与えるのはスループットです。（フォーマットとベンチマークによって）特定のクラスタサイズが機能することが分かるかもしれません。遠いその SSD では、他の SSD よりも転送速度が速くなります。たとえば、一部の SSD は 8kiB または 4kiB の転送に最適化されています。これは、内部の電子機器が要求ごとに転送するデータブロックの大きさに関係します。OS が使用しようとしているもの (クラスターサイズ) をその SSD の最適なサイズと一致させると、転送速度が速くなります。

ただし、SSD 上のファイルの「オーバーヘッド」の理由から、クラスターサイズは依然として重要です。

SSDのベンチマークに最適なツールを見つけました。AS-SSDWindows用およびこれらLinux の場合。

Answer

クラスタ/アロケーションユニット/ブロックを最小単位とするファイルシステムの利点は、ディスク全体をアドレス指定できる点です。セクターあたりすべてをインデックスするには、より多くのビット数が必要になります。ビット数が増えると、追跡するアドレスや項目の数が増えるため、処理が遅くなります。デバイスへの 1 回のアクセスごとに 64 ビット以上 (2^64 = 1.8e16) を使用するよりも、たとえば 48 ビット (2^48 = 2.8e14) を使用して場所をアドレス指定 (およびインデックス付け) する方がはるかに効率的です。

しかし、はい、クラスタサイズまたはアロケーションユニットサイズ（Windows）またはブロックサイズ（Linux）は、定義されたファイルシステムに応じて調整可能であり、それが可能な最小サイズです。通常はOS がファイルデータを保存するためにアクセスすることはできません。「ファイルシステムの定義」とは、ディスクをフォーマットすること (またはそのフォーマットの仕様) を意味し、ディスク上のすべてのデータを消去することを意味します。したがって、クラスターサイズが 4kiB のディスクでは、1 バイトのファイルは、例のように 4k クラスター全体を占めることになります。はい、OS はそのクラスター内の特定のセクターに書き込むことができますが、ファイルは引き続きそのクラスターの同じセクターを使用します (ファイルサイズは、その中にあるデータに関係なく、常にクラスターサイズの倍数になります)。クラスターサイズを変更するには、ディスクを再フォーマットする必要があり、すべてのデータを消去する必要があるのはそのためです。

ちなみに、クラスターサイズが小さいほど、小さなファイルをより効率的に保存できます。ただし、クラスターの数が増えるため、ディスク全体の速度は低下します。PC が長時間ディスクに負荷をかけ続けるのは、非常に多くの小さなブロックを読み書きしようとしているためであり、その数が多いとすべてが遅くなります。

例: 1kiB のクラスターを持つディスクに保存された 768 バイトのファイル 100,000 個:

実際のファイルデータは768kBバイト
各ファイルはディスクの 1024 バイトを使用するため、ディスクの 1.024 MB が使用されます。
スペース効率 = 0.768/1.024 = 75% (悪くない...)

同様に、映画、画像、オーディオなどの少数の大きなファイルを格納するディスクでは、クラスターが大きいほど適しています。クラスターの数が少ないため、ディスクは一般的に高速になります。ただし、多数の小さなファイルを格納する場合は注意してください。

例: 64kiB のクラスターを持つディスクに保存された 768 バイトのファイル 100,000 個:

実際のファイルデータは768kBバイト
各ファイルがディスクの 65535 バイトを使用するため、6.55 GB のディスクが使用されます。
スペース効率 = 0.768/6553.5 = 0.00017% !!!

オペレーティングシステムなどの混合コンテンツを含むディスクでは、ほとんどのファイルのサイズが中～小であるため、クラスター/ブロックサイズも通常中～小になります。最終的には、スペースの使用率と速度の間で妥協点が生まれます。

ディスク自体は、1 秒あたりに最も多くのデータを転送できるため、32kB から 256kB のブロックを好みます。

これはすべて、従来の機械式回転プラッター磁気ストレージハードディスクに関するものです。SSD またはソリッドステートドライブは、従来のハードディスクを急速に置き換えつつあり、はるかに高速な読み取り/書き込み/シーク速度を誇ります。では、今日の SSD ではクラスターサイズは重要ですか? まあ、平均的なユーザーにとってはそれほど重要ではないと思いますが、それは SSD (および最新のコンピューター) がすでにはるかに高速であるためです。磁気ハードディスクよりもすでに 5 倍高速であるのに、SSD の 10% の速度低下に誰が気づくでしょうか?

SSDのクラスタサイズにもっと影響を与えるのはスループットです。（フォーマットとベンチマークによって）特定のクラスタサイズが機能することが分かるかもしれません。遠いその SSD では、他の SSD よりも転送速度が速くなります。たとえば、一部の SSD は 8kiB または 4kiB の転送に最適化されています。これは、内部の電子機器が要求ごとに転送するデータブロックの大きさに関係します。OS が使用しようとしているもの (クラスターサイズ) をその SSD の最適なサイズと一致させると、転送速度が速くなります。

ただし、SSD 上のファイルの「オーバーヘッド」の理由から、クラスターサイズは依然として重要です。

SSDのベンチマークに最適なツールを見つけました。AS-SSDWindows用およびこれらLinux の場合。

Question 2

メーカーによって定義されたセクターサイズ。

ここで、2種類のセクターサイズが確認できます。512bまたは4Kb

2010年以前のHDDセクターサイズ: 512b

2010年以降、メーカーはブランドを守るHDD 4Kの生産を開始します。

現在 2018 年では、70% を超える多くのユーザーが 512b セクターサイズを使用しています。

まれに、一部の HDD 製造元がセクターサイズを変更するための独自のツールを提供しています。

Cluster (FAT 用) は BLOCK (Linux 用) システムと同じです。

1つまたは複数のセクターが含まれます

ファイルシステムはクラスター (またはブロック) のみを扱います。

製造元が提供するネイティブセクターと呼ばれる論理セクター。

ユーザーは、フォーマットまたはパーティションツールを使用して物理セクター (= クラスターまたはブロックサイズ) のみを変更できます。

論理セクター/物理セクター = 512/4096 = メーカーセクター/ユーザーセクター = 変更不可/変更

Answer