SSD mit 4K Sektorgröße unter Linux formatieren

[bunter fisch]

Hallo,

ich habe eine SSD aus einem alten Notebook ausgebaut, unter Ubuntu 22.04 mit GParted 1.31 neu formatiert und in meinen HTPC eingebaut. Da wollte ich dann die ganzen Daten der Festplatte, die die SSD ersetzen soll, auf die SSD kopieren. Das ganze brach nach ca. 70GB mit I/O-Error ab. Auch am PC wurde die SSD (verpackt in ein USB-Gehäuse nicht mehr erkannt). Zunächst dachte ich an einen Defekt. Heute nochmal versucht, die SSD wird gefunden bei der neuerlichen Formatierung mit GParted (ganze SSD als ext4 mit GPT) wurde ein Fehler angezeigt, den ich leider nicht kopiert habe. Irgendwann mit einer 64-Bit-Option und 4K Sektorgrößen. Habe die dann unter Ubuntu 24.04 mit GParted 1.50 formatiert und konnte alles problemlos kopieren. Die läuft seither problemlos.

Kann es sein, dass das eine "richtige" 4K-SSD ist, also ohne diese 512e-Emulation und das alte GParted von Ubuntu 22.04 da vielleicht etwas falsch gemacht hat? Ich poste hier mal die Ausgabe von fdisk.

sudo fdisk -l /dev/sdb
Festplatte /dev/sdb: 3.64 TiB, 4000787030016 Bytes, 7814037168 Sektoren
Festplattenmodell: Generic
Einheiten: Sektoren von 1 * 512 = 512 Bytes
Sektorgr  =e (logisch/physikalisch): 512 Bytes / 4096 Bytes
E/A-Gr  =e (minimal/optimal): 4096 Bytes / 4096 Bytes
Festplattenbezeichnungstyp: gpt

 

[Holt]

Kann es sein, dass das eine "richtige" 4K-SSD ist, also ohne diese 512e-Emulation

Wenn Du uns verraten würdest um welche SSD es sich handelt, könnte man dies ggf. auch ermitteln. Generell sind 4kn nur bei Enterprise SSDs üblich und zuweilen kann man dies auch nachträglich umstellen. Die Ausgabe "Sektorgr =e (logisch/physikalisch): 512 Bytes / 4096 Bytes" ist jedenfalls von einer SSD mit 512e. Wenn es eine SATA SSD ist und diese in einem älteren USB Gehäuse war, kann es aber eine 4k Sektoremulation im USB-SATA Bridgechip geben.

 

[bunter fisch]

Hatte mir die genaue Bezeichnung schon einmal rausgesucht, finde die aktuell nicht. Ich guck dann nochmal.

Wenn es eine SATA SSD ist und diese in einem älteren USB Gehäuse war, kann es aber eine 4k Sektoremulation im USB-SATA Bridgechip geben.

Ich habe die SSD vorhin nochmal direkt am SATA-Port angeschlossen, da sieht das anders aus:

Festplatte /dev/sda: 3,64 TiB, 4000787030016 Bytes, 7814037168 Sektoren
Festplattenmodell: SSD 4TB         
Einheiten: Sektoren von 1 * 512 = 512 Bytes
Sektorgröße (logisch/physikalisch): 512 Bytes / 512 Bytes
E/A-Größe (minimal/optimal): 512 Bytes / 512 Bytes
Festplattenbezeichnungstyp: gpt

Kann es sein, dass es Probleme gibt wenn man die SSD in einem Gehäuse formatiert?

 

[Holt]

Sektorgröße (logisch/physikalisch): 512 Bytes / 512 Bytes

Das wären nun die Werte für ein 512n Laufwerk, nicht für ein 512e. in einem USB Gehäuse mit 4k Sektoremulation wären aber 4096 Bytes / irgendwas zu erwarten, da diese ja gerade logische 4k Sektoren emulieren um auch HDDs mit mehr als 2TB unter WinXP vollständig nutzbar zu machen, da die normalerweise genutzte 32 Bit Version von XP eben kein GPT ab Werk unterstützt. Mit MBR lassen sich aber nur 32 Bit Adressen verwalten und dies sind bei den üblichen 512 Byte pro logischem Sektor eben nur 2TiB, weshalb es damals diese 4k Sektoremulation gab. Nach dem Ende des normalen Supports von WinXP ist dieses Feature dann aber immer mehr verschwunden, es war ja nur eine Sache in der FW der USB-SATA Bridgechips, aber wer eben so ein älteres Gehäuse hat, der muss damit rechnen, dass es so eine 4k Sektoremulation gibt.

Kann es sein, dass es Probleme gibt wenn man die SSD in einem Gehäuse formatiert?

Wenn das USB Gehäuse eine 4k Sektoremulation hat, dann kann man eben nur in einem USB Gehäuse mit 4k Sektoremulation an die Daten kommen, weil halt alle Adressen, auch die Anfangsadressen und Längenangaben der Partitionen um den Faktor 8 kleiner sind.

Wie alt ist denn das USB Gehäuse, kommt das etwa aus der Zeit vor dem Supportende von WinXP oder kurz danach? Keine Ahnung was fdisk da genau wie anzeigt, aber die Tatsache das die physikalische Sektorgröße im Gehäuse und direkt an SATA unterschiedlich ist, scheint mir verdächtig, auch wenn ich den Unterschied eigentlich bei der logischen Sektorgröße erwartet hätte. Unter Windows kann man dies einfach auslesen, indem man eine Eingabeaufforderung (cmd) startet und folgenden Befehl genau so ausführt:

wmic diskdrive get BytesPerSector,Model

Bei mir kommt raus:
512 WD_BLACK SN850X 8000GB
512 INTEL SSDPED1D280GA
512 WD Elements 25A3 USB Device
512 WD_BLACK SN850X 4000GB
512 INTEL SSDPEK1A118GA

Wäre es eine USB Platte mit 4k Sektoremulation oder ein 4kn Laufwerk, würde da statt 512 dann 4096 stehen, wie z.B. früher bei einer meiner 3TB USB HDDs deren Gehäuse so eine 4k Sektoremulation hatte:
4096 ST3000DM 001-1CH166 USB Device

 

[HerrLange]

@bunter fisch
Schau mal hier im Arch Linux wiki: https://wiki.archlinux.org/title/Advanced_Format
Zusammen mit den Infos die dir Holt hier gegeben hat solltest du damit klar kommen. Den Ausführungen hinsichtlich USB Controllern ist nichts mehr hinzuzufügen.

 

[Holt]

Advanced Format ist ja gewissermaßen das Gegenteil der 4k Sektoremulation die eine Zeitlang in den USB SATA Bridgechips von USB Gehäuse üblich wart: Die HDD Hersteller haben die physikalische Sektorgröße auf 4096 Bytes erhöht, weil sie so einige Bytes bei der ECC eingespart haben, denn hinter jedem physikalischen Sektor haben HDDs eine ECC (wie auch SSDs hinter jeder Page und dafür haben die NANDs wie HDDs auch extra zusätzlichen Speicherplatz) und die ECC funktioniert halt effizienter, wenn man sie über einen größeren Datenblock anwendet. Eine ECC über 4096 Bytes spart bei gleicher Stärke also im zu 8 ECCs über je 512 Bytes also Platz und damit erhöht sich die reale Datendichte und daher emulieren halbwegs aktuelle HDDs eben 8 logische Sektoren mit je 512 Bytes (weil die immer so groß waren -> Kompatibilität) auf einem physikalischen 4k Sektor. Der einzige Nachteil ist, dass die Platte zwei Umdrehungen braucht, wenn nur ein Teil dieses physikalischen 4k Sektors überschrieben wird, da sie beim ersten den Sektoren mit alten Daten und deren ECC lesen muss, dann ändert der Controller im RAM die Daten, berechnet eine neue ECC und wenn der Sektor dann wieder unter den Köpfen vorbeikommt, wird der Sektor mit seinen neuen Daten und seiner neuen ECC geschrieben. Aber die meisten Filesysteme haben Cluster die mindestens 4k groß sind und schreiben normalerweise immer komplette Sektoren, solange das Alignment der Partition stimmt, gibt es also keine Performancenachteile.

Die 4k Sektoremulation macht genau das Gegenteil, da werden 8 logische Sektoren mit je 512 Byte wieder zu einem logischen Sektor mit 4096 Byte zusammengefasst, entsprechen also bei einer HDD mit Advanced Format wieder dem physikalischen Sektor. Die HDD muss aber kein Advanced Format haben, damit die 4k Sektoremulation in den USB SATA Bridgechips aktiv wird, dies dient halt nur dazu, dass man mit MBR auch mehr als 2TiB nutzen kann. Übrigens gibt es auch Gehäuse mit solch einer 4k Sektoremulation die diese nur aktivieren, wenn das verbauten Laufwerk eine gewisse Kapazitätsgrenze überschreitet, steckt man da eine 1TB HDD rein, ist sie nicht vorhanden, bei einer 2TB HDD hängt es dann von der genauen Grenze und der konkreten Kapazität ab und nur bei Platten mit mehr als 2TB ist sie wirklich aktiv, nur da ist sie für den gewünschten Zweck ja auch nötig. Wer testen will ob sein Gehäuse so eine 4k Sektoremulation hat, muss auch eine Platte mit der entsprechenden Kapazität einbauen, sonst gibt es ggf. auch mal das falsche Ergebnis und am Besten sollte man ein neues Gehäuse mit USB 3.1 aka USB 3.1 Gen2 aka USB 3.2 Gen2 (also 10Gb/s) Gehäuse kaufen, nicht unbedingt um die letzten 100MB/s aus der SSD zu quetschen, sondern weil diese in aller Regel oder vielleicht sogar immer aktuell genug sind um keine solche 4k Sektoremulation mehr zu haben. Die ist ja eben nach dem Ende des generellen Supports von WinXP dann auch wieder verschwunden, weil sie eben nicht nötig war.

Das ist eben eine böse Fall und nicht die einzige von USB Gehäusen aus dieser Zeit, es gab noch andere Tricks um Platten mit mehr als 2TB unter XP voll nutzbar zu machen, über USB und teils auch direkt an SATA, die bis heute eben Probleme machen können. Generell kann man nur empfehlen entweder solche alten (USB) Lösungen nicht mehr zu nutzen oder eben bei USB Gehäusen die Laufwerke in dem Gehäuse zu initialisieren und auch nur dort zu nutzen, Backup nicht vergessen. Wenn sowas oder auch eine Datenverschlüsselung in einem USB Gehäuse vorhanden ist, dann kann man das Laufwerk darin eben nicht einfach woanders einbauen, egal ob es ein anderen USB Gehäuse/Adapter oder direkt an SATA ist und davon ausgehen, auch problemlos an die Daten zu kommen.

Frühe USB3 Gehäuse können also problematisch sein und USB2 Gehäuse sind es ebenso, da man bei denen eigentlich immer davon ausgehen muss, dass diese keine Laufwerke mit mehr als 2TB unterstützen. Dies fällt nicht aus, wenn das Laufwerk initialisiert ist, da zumindest Windows dann die Größe der Partitionen dann aus der Partitionstabelle ausgelesen wird, aber bei unpartitionierten Laufwerken warnt Windows indem die Datenträgerverwaltung eine falsche (zu kleine) Laufwerkskapazität anzeigt. So manche "Spezialisten" haben dies dann aber als Bug von Windoofs abgetan, eine 3rd Party SW genommen um die Platten zu partitionieren und irgendwann war die dann RAW, weil wegen der Fehladressierung die Metadaten am Anfang überschrieben wurden.

Also Vorsicht mit alten USB Gehäusen, diese können böse Überraschungen bereithalten!