기본적으로 Disk partitioning 시에 첫번째 파티션은 항상 64번째 섹터에 해당하는 LBA 주소 63에서 시작하여, 이 섹터는 기본적으로 512 Byte의 크기를 가지고 있습니다.
이 이유는CHS(Cylinder, Head, Sector)가 63 섹터 구조를 가지기 때문입니다. 디스크의 숨겨진 트랙(Logical Sector 0~62, Total 63 sector, 31.5KB) 영역이 끝나는 지점(보통MBR이라고 하는 영역)이 62 sector 이기 때문입니다.
이런 구조에서, 1 sector가 512 Byte일 경우에는 크게 문제가 없던 것이, Disk가 고용량이 되면서, Advanced Format형식(1 Sector 당 4K 할당)의 Disk가 나오면서 또는 RAID 구성시에 strip size를 크게 잡을 경우에 문제가 발생하기 시작 합니다.
위의 그림은 RAID 구성시에 strip size을 64K 로 설정하고, cluster size를 64K 로 설정한 경우를 보여 줍니다.
첫번째 줄이 Strip size, 두번째 줄이 sector, 세번째 줄이 정렬이 안된 파티션, 네번째 줄이 정렬이 된 파티션을 의미 합니다.
위의 그림에서 정렬이 되지 않은 3번째 파티션을 보면, sector size가 4K가 되면서 파티션이 63 sector에서 시작을 할 경우, RAID의 strip size 경계를 살짝 넘어서는 문제가 발생을 합니다. 이 의미는, 1번째 cluster를 처리를 하기 위하여 2개의 strip unit을 호출을 해야 한다는 의미가 됩니다. 즉 이 경계를 잘 맞추고 있다면 1번의 호출로 끝나는 것이 경계가 맞지 않아 2번 호출을 해야 한다는 것이 되고, 이 문제는 Disk 의 read/write 성능에 큰 손해를 끼치게 됩니다. (write 성능이 25배 줄어듬)
그래서 4번째 줄과 같이, 첫번째 파티션의 시작을 128 sector (64K)에서 시작을 하도록 권장을 하고 있습니다.
하지만, 대용량 파일의 read/write 성능을 위하여 format 시에 block size나 RIAD의 strip size를 1M로 설정하는 경우도 있기 때문에 요즘에는 128 sector 보다는 아래와 같이 2048 sector(1M)를 권장하고 있습니다.
1.1 디스크 섹터 지정방식 (CHS, LBA)이란?
CHS(Cylinder-Head-Sector)
데이터를 읽고 쓰려면 해당 섹터위치를 읽어와야 하며, Cylinder, Head, Sector를 기반으로 위치를 지정하는 방식을 CHS라 말합니다. 예를들어 어떤 파일의 시작 섹터위치가 CHS(1,2,3,)이라고 정하면, 하드디스크의 2번째 Head를 1번째 Cylinder, 3번째의 Sector에 위치시킵니다. 그렇지만 이후에 ATA 용량제한이 발생하여서 LBA 방식으로 넘어가게되었습니다.
LBA (Logical Block Addressing)
전체 섹터에 0부터 일련번호를 붙여서 지정하는 방식으로 읽고자 하는 파일의 논리적인 시작섹터주소를 찾으면 Disk Controller가 물리적 주소로 변환하여 접근가능하게 해줍니다.
// fdisk –lu 옵션을 통해 LBA 방식의 파티션 정보를 확인할 수 있습니다. (fdisk -l옵션은 CHS 방식을 표현)
[root@host ~]# fdisk -lu
Disk /dev/sda: 897.0 GB, 896998047744 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 109053 cylinders, total 1751949312 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0x00040758
Device Boot Start End Blocks Id System
/dev/sda1 * 2048 41945087 20971520 83 Linux
/dev/sda2 41945088 50333695 4194304 82 Linux swap / Solaris
/dev/sda3 50333696 1751949311 850807808 83 Linux
1.2 4KB 섹터 디스크
일반적으로 사용하던 1 섹터의 사이즈는 512 Bytes였습니다. 그러나 대용량 디스크의 등장으로 섹터 단위 접근의 오버헤드를 줄이기 위해 1 섹터 사이즈가 4096 Bytes로 표준이 되었습니다. 그렇지만 디스크에 접근하는 OS는 512 Byte의 섹터 사이즈로 설계가 되어있어서 실제로 데이터가 읽고 써질때는 4KB 섹터 단위이지만 내장된 컨트롤러가 논리적으로 512 Byte 섹터로 에뮬레이션합니다.
위에 파티션정보처럼 /dev/sda1이 512 Byte 기준으로 2048번째 섹터부터 시작할때, 4KB 기준으로는 256번째(512Byte*2048번째/4096Byte)섹터 시작점과 일치합니다. 그렇기 때문에, 4KB 섹터 디스크에서는 파티션의 시작지점과 사이즈는 8의 배수로 정렬해놓는것이 중요합니다. 이 작업을 파티션 정렬(alignment) 이라고 합니다.
512 Byte 논리섹터로 나누었을때 정수로 떨어지면 파티션 정렬이 잘 되어있다고 볼 수있습니다.
// 512Byte 로 나누어 정수로 떨어지면 정렬이 잘되어있다고 볼 수 있다.
[root@host ~]# fdisk -lu /dev/sda | grep -E sda[0-9]+ | sed s/*// | awk '{printf ("%s %f ",$1,$2/512); if($2%512){ print "BAD" }else {print "Good"} }' | column -t
/dev/sda1 4.000000 Good
/dev/sda2 81924.000000 Good
/dev/sda3 98308.000000 Good
2. fdisk 를 이용한 파티셔닝
fdisk의 경우에는util-linux-ng_2.17.1 부터 제대로 된 정렬을 지원 합니다. 그러므로 오래된 OS를 사용하고 있다면 fdisk보다는parted\를 이용할 것을 권고 합니다._
fdisk를 이용하여 파티션 정렬을 할 경우, 2.17.1 이후 버전을 사용하는 것을 권고하며, DOS 호환 모드를 비활성화 시키면, fdisk는 1MB 경계에서 정렬이 됩니다.
fdisk를 이용할 경우, 다음의 사항을 권고 합니다.
util-linux-ng 2.17.1 이후 버전을 사용
fdisk 의 경고를 잘 보십시오.
DOS 호환 모드를 비활성화 (-c 옵션)
표시 단위는 sector 를 이용 (-u 옵션)
파티션의 끝을 지정할 경우에는, + 사이즈(M,G) 옵션 사용
2.1 잘못된 정렬 예제
아래의 예제는 잘못된 정렬의 예를 보여 주며, 원인은 DOS 호환 모드 때문 입니다.
[root@host ~]$ fdisk /dev/sdb
Device contains neither a valid DOS partition table, nor Sun, SGI or OSF disklabel
Building a new DOS disklabel with disk identifier 0xe4909079.
Changes will remain in memory only, until you decide to write them.
After that, of course, the previous content won't be recoverable.
Warning: invalid flag 0x0000 of partition table 4 will be corrected by w(rite)
WARNING: DOS-compatible mode is deprecated. It's strongly recommended to
switch off the mode (command 'c') and change display units to
sectors (command 'u').
Command (m for help): p
Disk /dev/sdb: 160.0 GB, 160041885696 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 19457 cylinders
Units = cylinders of 16065 * 512 = 8225280 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0xe4909079
Device Boot Start End Blocks Id System
Command (m for help): n
Command action
e extended
p primary partition (1-4)
p
Partition number (1-4): 1
First cylinder (1-19457, default 1):
Using default value 1
Last cylinder, +cylinders or +size{K,M,G} (1-19457, default 19457): +10G
Command (m for help): u
Changing display/entry units to sectors
Command (m for help): p
Disk /dev/sdb: 160.0 GB, 160041885696 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 19457 cylinders, total 312581808 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0xe4909079
Device Boot Start End Blocks Id System
/dev/sdb1 63 20980889 10490413+ 83 Linux
Command (m for help): q
[root@host ~]$
2.2 2.17.1 이전의 fdisk를 이용한 파티션 정렬
-S 32 -H 64옵션을 사용하여, 두번째 synlinder를 정렬에 사용할 수 있습니다.
[root@host ~]$ fdisk -S 32 -H 64 /dev/sdc
The number of cylinders for this disk is set to 65536.
There is nothing wrong with that, but this is larger than 1024,
and could in certain setups cause problems with:
1) software that runs at boot time (e.g., old versions of LILO)
2) booting and partitioning software from other OSs
(e.g., DOS FDISK, OS/2 FDISK)
Command (m for help): p
Disk /dev/sdc: 68.7 GB, 68719476736 bytes
64 heads, 32 sectors/track, 65536 cylinders
Units = cylinders of 2048 * 512 = 1048576 bytes
Disk identifier: 0x5a3b93b6
Device Boot Start End Blocks Id System
Command (m for help): n
Command action
e extended
p primary partition (1-4)
p
Partition number (1-4): 1
First cylinder (1-65536, default 1): 2
Last cylinder or +size or +sizeM or +sizeK (2-65536, default 65536):
Using default value 65536
Command (m for help): p
Disk /dev/sdc: 68.7 GB, 68719476736 bytes
64 heads, 32 sectors/track, 65536 cylinders
Units = cylinders of 2048 * 512 = 1048576 bytes
Disk identifier: 0x5a3b93b6
Device Boot Start End Blocks Id System
/dev/sdc1 2 65536 67107840 83 Linux
Command (m for help): w
The partition table has been altered!
Calling ioctl() to re-read partition table.
Syncing disks.
[root@host ~]$ fdisk -lu /dev/sdc
Disk /dev/sdc: 68.7 GB, 68719476736 bytes
64 heads, 32 sectors/track, 65536 cylinders, total 134217728 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Disk identifier: 0x5a3b93b6
Device Boot Start End Blocks Id System
/dev/sdc1 2048 134217727 67107840 83 Linux
[root@host ~]$
2.3 최신 버전의 fdisk를 이용한 파티션 정렬
Dos 호환 모드 (-c) 옵션을 비활성화 시키고, 섹터 단위를 사용하도록 옵션을 주어, LBA 주소 2048 에서 파티션을 시작할 수 있도록 할 수 있습니다.
[root@host ~]$ fdisk -c -u /dev/sdb
Device contains neither a valid DOS partition table, nor Sun, SGI or OSF disklabel
Building a new DOS disklabel with disk identifier 0xfae13403.
Changes will remain in memory only, until you decide to write them.
After that, of course, the previous content won't be recoverable.
Warning: invalid flag 0x0000 of partition table 4 will be corrected by w(rite)
Command (m for help): p
Disk /dev/sdb: 160.0 GB, 160041885696 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 19457 cylinders, total 312581808 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0xfae13403
Device Boot Start End Blocks Id System
Command (m for help): n
Command action
e extended
p primary partition (1-4)
p
Partition number (1-4): 1
First sector (2048-312581807, default 2048):
Using default value 2048
Last sector, +sectors or +size{K,M,G} (2048-312581807, default 312581807): +10G
Command (m for help): p
Disk /dev/sdb: 160.0 GB, 160041885696 bytes
255 heads, 63 sectors/track, 19457 cylinders, total 312581808 sectors
Units = sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes
Disk identifier: 0xfae13403
Device Boot Start End Blocks Id System
/dev/sdb1 2048 20973567 10485760 83 Linux
Command (m for help): q
[root@host ~]$
3. parted 를 이용한 파티셔닝
parted 를 이용하여 파티셔닝 정렬을 할 경우에는, label을 GPT로 만들면 첫번째 실린더를 2048 sector 부터 생성해 줍니다.
(parted) mklabel GTP
이 의미는mkpart시에 시작이0이 아니라,1이어야 한다는 것입니다.
(parted) mkpart primary 0 100%
Warning: The resulting partition is not properly aligned for best performance.
Ignore/Cancel?
시작을 0으로 하면, 위와 같이 정렬이 되지 않는다는 메시지가 나오게 됩니다. 그러므로 아래와 같이 1로 설정을 하도록 합니다.
(parted) mkpart primary 1 100%
(parted) print
Model: ATA ST3000DM001-9YN1 (scsi)
Disk /dev/sdb: 3001GB
Sector size (logical/physical): 512B/4096B
Partition Table: gpt
Number Start End Size File system Name Flags
1 1049kB 3001GB 3001GB primary
또는 unit을 sector로 변경을 하여 설정을 하는 것이 더 직관적 입니다.
(parted) mkpart primary 2048s 100%
(parted) print
Model: ATA ST3000DM001-9YN1 (scsi)
Disk /dev/sdb: 5860533168s
Sector size (logical/physical): 512B/4096B
Partition Table: gpt
Number Start End Size File system Name Flags
1 2048s 5860532223s 5860530176s primary
4. 파티션 정렬 확인
Partition_Offset ÷ Stripe_Unit_Size = 정수
Stripe_Unit_Size ÷ File_Allocation_Unit_Size = 정수
Partition StartingOffset을 1024로 나누었을 경우, 정수의 값이 나온다면 정렬이 잘 되어 있다고 볼 수 있습니다. StartingOffset 값은 sector 값으로 보시면 되며, 첫번째 파티션의 시작 sector 값이 1024 의 배수이면 된다는 의미 입니다. 그냥 적정 값으로 2048 sector에서 시작하면 된다고 외워도 되겠습니다.
