Magazyn danych w komputerze

28 marca 2021

Filip Herzig Fotograf

Artykuł o tym jak stworzyć dobry, wydajny i bezpieczny magazyn danych na swoje zdjęcia i inne dane. Jak dbać o bezpieczeństwo, na co zwrócić uwagę, czego się wystrzegać. Napiszę także o tym jak można znacznie przyśpieszyć swój dysk twardy i jak skonfigurować komputer aby praca z Photoshopem była przyjemna.

Wielu użytkowników komputerów nie zdaje sobie sprawy z faktu, jak wąskim gardłem dla komputera jest dysk twardy. Dlatego ważne jest, aby w komputerze na którym obrabiasz zdjęcia, mieć wydajny… system dyskowy. Nie jeden dysk twardy, a kilka.

Żyjemy w świecie wysoko rozwiniętej technologii i dysponujemy super szybkimi dyskami SSD oraz systemami macierzowymi, dzięki którym można nadać nowego życia klasycznym dyskom talerzowym, które potrafią “zamulać”.

Najlepsze rozwiązanie, to rozwiązanie hybrydowe i korzystanie ze wszystkich dostępnych technologii. Nie będzie to wcale kosztowne.

Ogólny schemat jest taki:

  • 1 dysk to dysk systemowy, koniecznie SSD, pojemność minimum 120 GB.
  • 2 dysk to dysk roboczy, może być SSD albo 2 i więcej dysków talerzowych w macierzy RAID 0, 5 lub innej.
  • 3 dysk to magazyn danych pełniący rolę backupu, który stale jest on-line
  • 4 i więcej dysków to dyski awaryjne, które w normalnej pracy są off-line, a tylko okresowo dokonuje się na nich kopię

Wiem że można tak nie kombinować i zbudować komputer na jednym dużym dysku SSD, lub ewentualnie dwóch, ale takie rozwiązanie oprócz szybkości działania nie zapewnia nam nic poza tym, a priorytetem tak naprawdę nie jest prędkość, a bezpieczeństwo.

Każdy dysk może odmówić posłuszeństwa w momencie kiedy tego się nie spodziewasz.

W przypadku awarii lepiej stracić część danych niż wszystko. Najlepiej nie tracić oczywiście nic :), dlatego warto wcześniej odpowiednio się przygotować.

Dyski SSD oraz talerzowe mechaniczne mają swoje wady i zalety. Wyszczególnię:

Dyski SSD charakteryzuje:

  • wysoka prędkość przy małych plikach
  • trochę mniejsza wydajność przy dużych plikach
  • ultra krótki czas dostępu
  • wysoka cena w stosunku do pojemności
  • stosunkowo szybkie zużywanie się dysku
  • brak części mechanicznych
  • dyski pracują bezszelestnie
  • nagrzewają się

Dyski talerzowe charakteryzuje:

  • niska prędkość przy transferach małych plików
  • wyższa prędkość przy plikach dużych
  • długi czas dostępu
  • niska cena w stosunku do pojemności
  • bezawaryjność
  • dyski potrafią być głośne
  • dyski są wrażliwe na uderzenia i wibracje
  • dyski powodują powstawanie wibracji w komputerze
  • nagrzewają się

Dlaczego kilka dysków?

Nowoczesne systemy operacyjne i zainstalowane na nich oprogramowanie stale potrzebują dostępu do dysku odczytując i zapisując na nich pewne ilości danych. Jest to pewnego rodzaju obciążenie dysku, które będzie skutecznie zmniejszać wydajność potrzebną do szybkiego zapisywania i odczytywania dużych plików ze zdjęciami, a zwłaszcza w momentach kiedy będziemy wykonywać kopie zapasowe całych katalogów.

Dlaczego oddzielny dysk systemowy?

Szczególnie spowolnienia byłyby widoczne na dyskach talerzowych, dlatego od czasu Windows 7, posiadanie systemowego dysku twardego w technologii SSD to jedyne słuszne rozwiązanie. Poza tym, rozruch systemu z SSD trwa od kilku sekund, a dyski talerzowe potrafią bardzo długo wczytywać system – ponieważ Windows składa się z dziesiątek tysięcy plików, a sam katalog Windows w wersji 10’tej zawiera grubo ponad 100000 plików. Aby to zrozumieć, warto wiedzieć jak wyglądają operacje zapisu i odczytu danych w obu rodzajach dysków.

W dyskach talerzowych, dane są magazynowane na wirujących dyskach magnetycznych, nad którymi unosi się na specjalnym ramieniu sterowanym cewką elektromagnetyczną głowica. Głowica ta, gwoli ścisłości, z powodu pędu dysków i wytworzonego powietrza, unosi się nad talerzem na poduszce powietrznej. Głowica ta potrzebuje konkretny czas liczony w milisekundach na pozycjonowanie się nad talerzem, czyli konkretnie nad odpowiednim sektorem, ścieżką, a finalnie – nad plikiem który chcesz odczytać, lub pustym, wolnym miejscem, które ma być zapisane.

Sytuację pogarsza tzw. zjawisko fragmentacji plików, bo ponieważ głowice dysków mechanicznych zapisują dane tam gdzie popadnie, czyli tam gdzie akurat jest najbliższe wolne miejsce (a wiedzą to dzięki tzw. Tablicy alokacji plików). Co jakiś czas należy dokonywać procesu defragmentacji aby dysk pracował wydajnie. Jeśli taki dysk jest zapchany setkami tysięcy małych plików, to zapisywanie zdjęć będzie małym koszmarem, ponieważ takie pliki będą zapisywane na raty w różnych obszarach dysku, i co za tym idzie, odczytywane na raty. Praca systemu operacyjnego robi z dysku talerzowego “sito”. Problem nie występuje w dyskach SSD.

W dyskach SSD nie ma talerzy ani części mechanicznych, a struktura komórek pamięci jest podobna do tych w kościach pamięci operacyjnej RAM. 

Z tym że SSD pamięta dane po wyłączeniu zasilania. Dane są zapisywanie w kościach, specjalnych układach elektronicznych. Są to bardzo szybkie układy, które błyskawicznie potrafią zapisywać setki tysięcy plików, ponieważ każdy plik ma swój jakby adres i elektronika dysku (kontroler) wie skąd ma go natychmiast odczytać lub gdzie zapisać. Druga kwestia, że sama technologia zapisywania na dyskach SSD jest szybka w stosunku do dysków talerzowych, a więc można by powiedzieć, że dyski SSD mają same zalety wobec dysków talerzowych, jednak… tak nie jest do końca.

Jakie wady mają dyski SSD?

Wadą tych dysków jest ich awaryjność i fizyczne zużywanie się komórek, w których są zapisywane dane. Każda komórka ma określoną ilość cykli zapisu i odczytu i po przekroczeniu tej liczby jest nie aktywna. Kontroler dysku (wbudowane oprogramowanie w dysk twardy) kontroluje tą sytuację i udostępnia pewną pulę wolnych komórek w zamian nie aktywnych. Z czasem jednak i ta pula się skończy i dysk SSD … traci pojemność, a w końcu będzie do wyrzucenia.

I teraz dochodzimy do sedna sprawy – operowanie na zdjęciach, to praca z setkami a nawet tysiącami Gigabajtów, które w codziennej pracy bardzo szybko wykończą dysk SSD.

Dlatego właśnie moja propozycja jest taka, aby przynajmniej dysk roboczy był niezależnym dyskiem od dysku systemowego. Spokojnie może być to także dysk talerzowy, ponieważ nowoczesne konstrukcje oferują przyzwoite prędkości przekraczające 100-200MB/sek. Aby przyśpieszyć talerzowe dyski, stosujemy macierze. Można je zastosować także do dysków SSD.

Macierze dzielimy na kilka rodzajów. Dwa najprostsze typy macierzy:

  • Raid 0 – stripe
  • Raid 1 – mirror

Macierz stripe tworzy z minimum 2 fizycznych dysków twardych jeden logiczny. Tak więc jeśli twój twardziel zapisuje dane z prędkością 100MB/sek, to w macierzy RAID 0 prędkość ta wzrośnie do 200MB/sek. Podobnie odczyt. Jest jednak jeden szkopuł – jeśli jeden z dysków tej macierzy ulegnie awarii, to stracisz wszystkie dane z tej macierzy.

Macierz do pracy potrzebuje kontrolera. W nowoczesnych płytach głównych jest często zaimplementowany kontroler i można go używać do podstawowych macierzy RAID 0 oraz 1, czasami także 5 i 10. Natomiast warto zainteresować się zewnętrznymi fizycznymi kontrolerami w postaci tzw. kart rozszerzeń, które oferują większą funkcjonalność, a poza tym stanowią oddzielny niezależny podsystem dyskowy w komputerze odciążając główną magistralę danych i często procesor, ponieważ kontrolery są wyposażone we własne procesory i pamięci podręczne. Urządzenie takie nie jest drogie – do zastosowań w komputerach domowych wykorzystuje się standard SATA i urządzenie kosztuje ok 150zł. Natomiast można pokusić się o rozwiązania serwerowe i korzystać z dobrodziejstw magistrali SAS (dawniej była technologia SCSI), jednakże ten sprzęt jest:

  • drogi
  • może nie działać na komputerze z systemem Windows
  • wymaga specjalnych kieszeni na dyski twarde

Rodzaje macierzy bezpiecznych

Z pomocą przychodzi macierz lustrzana – mirror. W najprostszej konfiguracji, tj. RAID 1, macierz potrzebuje 2 dysków twardych. Dane są zapisywane i odczytywane równolegle na każdym dysku. Tj. na jednym z tych dwóch dysków jest kopia lustrzana zawartości drugiego dysku. Teoretycznie, odczyt powinien być 2x szybszy, ponieważ kontroler macierzy powinien umieć odczytać część danych z jednego dysku, a część z drugiego, jednak w praktyce bywa różnie.

Teraz aby mieć pełnię korzyści, to jest wysoką prędkość i wysokie bezpieczeństwo, tworzymy macierz:

  • Raid 4
  • Raid 5
  • Raid 10

Zacznę od macierzy RAID 10, ponieważ będzie najłatwiejsza do zrozumienia. Potrzeba będzie minimum 4 dyski twarde. Jest to logiczne połączenie systemu raid 1 oraz raid 0. Dane są zapisywane na macierzy stripe z 2 dysków, a ich kopia lustrzana na drugim zestawie dysków. W macierzach Raid 0 można stosować więcej dysków twardych.

Raid 4 to macierz, która posiada np. 4 dyski twarde, a dane są zapisywane tylko na 3 dyskach, natomiast na 4 dysku są tzw. sumy kontrolne, które pozwalają na odzyskanie danych utraconych z któregoś z tych 3 dysków.

Bezpieczniejszym rozwiązaniem jest macierz dyskowa Raid 5. Sumy kontrole są rozłożone na wszystkie dyski twarde i awaria któregokolwiek z nich pozwala na odzyskanie danych.

Ja używam macierzy RAID 0 zbudowanej na 2 bardzo szybkich dyskach twardych Seagate Barracuda o pojemności 1TB każdy, a kopie zapasowe wykonuję ręcznie na drugiej macierzy RAID 0 którą obsługują dyski tego samego rodzaju, ale z poprzedniej generacji, o pojemności 250GB każdy. Ponadto mam dwie takie macierze i są one zainstalowane fizycznie w komputerze na niezależnym kontrolerze sprzętowym – co daje mi tą wygodę, że w razie np. przenoszenia danych na inny komputer lub uszkodzeniu lub spaleniu płyty głównej komputera, która obsługuje macierz główną – mam zachowane w pełni dane na dyskach awaryjnych. Minus tego rozwiązania jest taki, że kopie muszę wykonywać ręcznie – ale robię tak dlatego, że na macierzach awaryjnych mam większą historię plików, nad którymi aktualnie pracuję.

Wykres z programu HD TUNE przedstawiający wydajność macierzy roboczej jako Magazyn danych
Muszę dodać, że aby osiągnąć wyższą wydajność pracy z dyskami twardymi talerzowymi, warto stosować system plików NTFS dla systemu Windows oraz możliwie jak największy fizyczny rozmiar alokacji pliku. To jest tzw. klaster. Wielkość klastra powiększa fizycznie bloki pamięci na dysku twardym dzięki czemu głowica wykonuje mniej ruchów swojego pozycjonowania, dzięki temu skraca się czas potrzebny na wykonanie operacji dyskowych.

Fotografia produktowa jaką się zajmuję generuje mi pliki których objętość często dochodzi kilkuset megabajtów, ponieważ pracuję na plikach w wysokich rozdzielczościach. Zdjęcia reklamowe muszą być pełne szczegółów i bogate w szczegóły a to wszystko zajmuje dużo miejsca na dysku twardym.

SMART dla dysku twardego w programie HD Tune

Poza tym, co jakiś czas, np. co jeden dzień, dokonuję zrzutu danych z magazynu głównego na zewnętrzny dysk twardy. Jest nim mobilny Transcend 500GB w specjalnej gumowej amortyzującej wibracje powłoce. Posiadam także kilka pendriveów na których mam kopie, więc jestem w pełni zabezpieczony.

Oczywiście, zamiast stosowania dysków talerzowych, możesz w macierzach ulokować dyski SSD. Pamiętaj jednak, że one się zużywają… Kilka moich dysków w komputerze pracuje już od 10 lat i nie dają żadnych oznak zużycia – ponieważ kontroluję je systemem SMART. Jest to system wczesnego ostrzegania, system raportujący stan dysku. Parametry takie można odczytać np. przy pomocy programu HD Tune albo Crystal Disk Info lub innym, dedykowanym i/lub specjalistycznym oprogramowaniem.

S.M.A.R.T. w programie Cristal Disk Info
Share on facebook
Share on twitter
Share on linkedin
Blog

Zdjęcia opakowań szklanych

Fotografia produktowa opakowań szklanych Produkty wykonane ze szkła mogą stanowić nie lada problem dla wielu fotografów. Szkło zawsze było jednym

Blog

Zdjęcia reklamowe wzmacniacza

Fotografia produktów RTV, sprzętu audio hi-fi, wzmacniacza stereo. Sprzęt audio jest wdzięcznym materiałem w fotografii produktowej. Ciekawe kształty, miks różnych

Zestawienie wyników testu akumulatorków AAA

Tabelę stworzyłem w nawiązaniu do testu akumulatorków, w którym zawarte są bardzo obszerne informacje o ładowaniu i rozładowywaniu akumulatorów różnych

5 1 vote
ocena wpisu
Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
Przewiń do góry