Melhore a performance do seu disco rígido com hdparm

No Linux, o HDPARM é a ferramenta para ajustar as configurações de funcionamento e de desempenho do seu disco rígido.
O hdparm também pode ser usado para medir o desempenho de leitura e para obter informações importantes sobre o seu dispositivo.
A funcionalidades do hdparm abrangem também drives de CD/DVD, Blu-Ray, cartões de memória e unidades de estado sólido (SSD).
Desenvolvido, em 2005, pelo canadense Mark Lord, o hdparm ainda não previa as unidades sólidas e tinha o objetivo apenas de testar discos rígidos IDE, no Linux.

De lá pra cá, ele tem evoluído e ganhado novos recursos que, além de fornecer diagnósticos avançados, permitem fazer ajustes finos aos discos rígidos.
Todas as distro Linux atuais incluem o hdparm.
Para começar a usar o programa, portanto, tudo o que você precisa fazer é abrir um terminal.

Cuidados ao usar o hdparm

Antes de continuar, convém dizer que o aplicativo manipula o drive diretamente, o que pode levar à perda de dados ou — no pior dos casos, danos permanentes ao dispositivo.
A documentação do hdparm alerta para o fato de que algumas de suas opções são experimentais e outras, potencialmente perigosas.

Como obter informações completas sobre o HD com hdparm

Para obter informações do dispositivo, use a opção -i ou -I.
Ambas produzem resultados diferentes entre si — sendo que a segunda exibe informações mais completas.
Veja como usar:

sudo hdparm -I /dev/sda1 | less

/dev/sda1:

ATA device, with non-removable media
	Model Number:       WDC WD1200BEVS-22RST0                   
	Serial Number:      WD-WXEZ07353994
	Firmware Revision:  04.01G04
Standards:
	Supported: 7 6 5 4 
	Likely used: 8

...

A função do parâmetro less, acima, é permitir uma pausa do output a cada página.
Você pode usar este exemplo do aplicativo para obter informações sobre qualquer um dos outros dispositivos do seu sistema (DVD, SDD etc).
Para saber se o SMART está ligado, use o comando grep:

sudo hdparm -I /dev/sda1 | grep -i smart

	   *	SMART feature set
	   *	SMART error logging
	   *	SMART self-test
	   *	SMART Command Transport (SCT) feature set

O asterisco, na listagem acima, indica quais recursos estão ativados. No caso, todos.

Como testar a velocidade do HD com o hdparm

Você pode usar o aplicativo para verificar com que rapidez o seu drive entrega dados pro sistema — a opção, para isto, é -t.
Com esta opção, o comando cronometra o tempo de leitura, para fornecer base para comparações.
A página do manual recomenda executá-lo de duas a três vezes para obter uma amostra de resultados mais relevante.
Dependendo do seu dispositivo, o resultado pode demorar um pouco a aparecer (não mais que alguns segundos).
Veja, abaixo, um exemplo da execução do comando:

sudo hdparm -t /dev/sda1

/dev/sda1:
 Timing buffered disk reads: 132 MB in  3.02 seconds =  43.75 MB/sec

Se você estiver interessado, este site tem um artigo que descreve melhor como medir o desempenho da sua unidade de disco rígido ou SSD, com o hdparm — onde são abordados alguns métodos adicionais para determinar a performance do drive.

Como obter informações sobre a capacidade do seu HD

Novamente, a opção -I pode ser invocada para encontrar informações sobre o que o seu dispositivo pode fazer ou não.
Todas as funções listadas são suportadas pelo dispositivo. As que estão marcadas com “*” (asterisco), à esquerda, estão ativas. As outras precisam ser ativadas, se você as quiser usar.
Para saber se o seu dispositivo suporta Advanced Power Management ou Gerenciamento Avançado de Energia, combine o comando com o grep:

sudo hdparm -I /dev/sda | grep -i power

O resultado, abaixo, mostra 4 itens suportados, dos quais, 3 estão ativados e 1 (em destaque) está desativado:

Advanced power management level: 254
	   *	Power Management feature set
	   *	Advanced Power Management feature set
	   *	Host-initiated interface power management
	    	Device-initiated interface power management

Para melhorar as taxas de transmissão, o HD costuma ler vários setores ao mesmo tempo. Quer saber a quantidade de setores de dados que o seu HD está transferindo simultaneamente? Use os seguintes comandos:

sudo hdparm -I /dev/sda | grep -i multiple

Este recurso está listado sob o título R/W multiple sector transfer. No resultado abaixo, vemos que a capacidade máxima do meu HD é transferir 16 múltiplos setores de cada vez. Atualmente, ele já está operando de acordo com esta capacidade máxima (current). Veja:

R/W multiple sector transfer: Max = 16	Current = 16
	   *	WRITE_{DMA|MULTIPLE}_FUA_EXT

Se o seu HD não estiver operando na capacidade máxima, é possível alterar o valor com o seguinte comando:

hdparm -m16 /dev/sda

/dev/sda:
 setting multcount to 8

O uso da opção -m é muito perigosa. Apenas os drives IDE antigos funcionam corretamente com isto, usando kernels até a versão 2.6.29.
Outros padrões de controladoras de drives provavelmente apresentarão mau funcionamento.
Seja atencioso.

Alguns drives IDE antigos podem ficar mais lentos com a transferência múltipla de setores. Neste caso, pode ser uma boa ideia desligar o recurso:

hdparm -m0 /dev/sda

/dev/sda:
 setting multcount to 0

Como ajustar o gerenciamento de energia do disco rígido

Vou explicar como usar 3 opções voltada para configurar o sistema de gestão de consumo de energia nos dispositivos de armazenamento magnéticos (HDs).

O gerenciamento agressivo de economia de energia pode aumentar significativamente a duração da bateria do seu notebook. Por outro lado, pode reduzir consideravelmente a vida útil do seu drive — as ações de desligar, ligar, parking, spindown etc. provocam desgastes na parte mecânica do drive.

Veja, a seguir, os parâmetros que serão usados nos exemplos:

• -B — Regula o uso do Advanced Power Management. Os valores possíveis para este parâmetro vão de 1 a 255 — em que os valores mais baixos implicam em uma gestão mais agressiva da energia e valores mais altos privilegiam a melhor performance.
  Valores situados entre 1 e 127, permitem o spindown (veja o significado, abaixo); entre 128 e 254, não permitem mais o spindown. Se você definir o valor de -B para 255, o gerenciamento de energia será totalmente cancelado.
• -S — Ajusta o tempo que o drive tem que ficar sem uso, para ser posto em standby. Os valores possíveis são:
  • 60 = 5 minutos
  • 120 = 10 minutos
  • 180 = 15 minutos
  • 241 = 30 minutos
  • 242 = 1 hora
  • 243 = 1.5 horas
  • 244 = 2 horas
• -M — Se você tem um drive antigo, não espere suporte a este recurso, que consiste em reduzir a velocidade de movimentação das cabeças mecânicas, no intuito de reduzir a emissão sonora.

Mini glossário:

Automatic Acoustic Management (AAM) é um método para reduzir a emissão acústica em dipositivos de armazenamento em massa ATA, como HDs, drives de DVD etc.
Quando um dispositivo tem suporte a este recurso, ele costuma ser ajustado por software ou firmware.
Advanced Power Management (APM), desenvolvido pela Intel, em 1992, vem sendo melhorado enquanto ferramenta de gerenciamento de energia.
Normalmente, as ferramentas se encontram na BIOS e são gerenciadas por softwares do sistema operacional.
Spindown — O sistema de gestão de energia pode reduzir a velocidade de rotação dos discos dentro do drive, até atingir o modo standby.
Parking — Estacionamento dos “braços” mecânicos que suportam as cabeças magnéticas de leitura do drive. Este movimento retira as cabeças de cima dos pratos/discos para evitar que movimentos bruscos façam com que eles se toquem, o que pode causar danos físicos ao dispositivo.

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Isto posto, vamos a alguns exemplos de uso destes parâmetros.
Para saber o valor atual do APM, rode o comando com o parâmetro -B sem valor algum, assim:

sudo hdparm -B /dev/sda

/dev/sda:
 APM_level	= 254

Para alterar o valor para 255, que desativa completamente o recurso, use assim:

sudo hdparm -B 255 /dev/sda

O sistema avisa que desligou o APM:

/dev/sda:
 setting Advanced Power Management level to disabled
 APM_level	= off

Para usar um valor mais equilibrdo, como 127 (que permite o uso do recurso de spindown), faça assim:

sudo hdparm -B 127 /dev/sda

/dev/sda:
 setting Advanced Power Management level to 0x7f (127)
 APM_level	= 127

Ajuste do ruído dos drives

Verifique se o AAM está ativo:

sudo hdparm -M /dev/sda

/dev/sda:
 acoustic      = 254 (128=quiet ... 254=fast)

Valores mais baixos, inibem a movimentação da cabeça magnética do HD. Em compensação reduzem o ruído do drive.
Para alterar o valor:

sudo hdparm -M /dev/sda

/dev/sda:
 setting acoustic management to 128
 acoustic      = 128 (128=quiet ... 254=fast)

Como configurar o read ahead

A função read ahead (leitura adiantada, em uma tradução livre), presente em drives modernos, faz com que eles leiam alguns setores a mais, adiantados — na pressuposição de que estes dados serão requisitados em seguida. O read ahead ajuda a melhorar significativamente a eficiência do dispositivo.
Verifique se o seu drive tem esta função ativada:

sudo hdparm -a /dev/sda

/dev/sda:
 readahead     = 256 (on)

Se estiver on, é por que está ativado.
Atualmente, os drives já vêm com o seu próprio read ahead — eles armazenam os dados lidos “a mais” em uma porção de memória chamada buffer
Com esta opção, o hdparm usa parte da memória RAM do sistema para fazer read ahead adicional ao que o dispositivo já faz.
Para alterar o valor do read ahead para 128 use o comando assim:

sudo hdparm -a 128 /dev/sda

/dev/sda:
 setting fs readahead to 128
 readahead     = 128 (on)

Você pode usar a opção -A (maiúsculo) para ligar/desligar o recurso — -A0, para desligar e -A1, para ligar. Veja o exemplo:

sudo hdparm -A1 /dev/sda

/dev/sda:
 setting drive read-lookahead to 1 (on)
 look-ahead    =  1 (on)

Desligar o read ahead vai acarretar uma degradação sensível no desempenho do drive. Portanto, não é aconselhável fazer isto.

Use o buffer do sistema para aumentar a velocidade de gravação

Quando o write-back caching está ligado, o drive armazena os dados a serem gravados em um buffer — desta forma, ele pode aceitar uma maior quantidade de dados e mais rápido — o que leva a uma consequente melhora na velocidade de gravação.
Para ver se o write-back caching é suportado pelo dispositivo e se está ligado, use o comando acompanhado da opção -W (letra maiúscula):

sudo hdparm -W /dev/sda

/dev/sda:
 write-caching =  1 (on)

Quando o recurso não é suportado, o sistema retorna uma mensagem semelhante a esta:

/dev/sr0:
SG_IO: bad/missing sense data, sb[]:  70 00 05 00 00 00 00 0a 00 00 00 00 20 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
 write-caching = not supported

Cuidado

A opção que lida com o write-back caching é -W (“W” maiúsculo).
A opção com “w” minúsculo faz outra coisa totalmente diferente e é destacada com perigosa pela documentação do hdparm — ela serve para dar RESET no dispositivo e não é para ser usada, a menos que você saiba o que está fazendo.

Você pode usar a opção -W0, para desligar o recurso e -W1, para ligar.
Em algumas máquinas, pode ser necessário ativar write-back cache no BIOS do sistema.
Há casos em que é recomendável desligar este recurso.
Se o computador for desligado abruptamente (por falta de energia, por exemplo), todos os dados no cache serão perdidos — antes, mesmo, de serem salvos.
A documentação do servidor de banco de dados PostgreSQL recomenda, inclusive, que você desative o write-back cache nos seus dispositivos de armazenamento.

Torne as mudanças permanentes

Tal como você já deve desconfiar, os ajustes são temporários.
Quando você religar o computador as configurações de gerenciamento de energia automáticas do painel de configurações do seu sistema entram em vigor novamente.
Se você quiser tornar as mudanças no hdparm permanentes, precisa alterar o arquivo de configuração /etc/hdparm.conf (no Debian/Ubuntu).
Baseado no que você leu aqui, acho que não vai ser difícil fazer estas alterações.
A principal recomendação é ser equilibrado e fazer as mudanças aos poucos, verificando se houve melhora na performance — ou você pode acabar com um sistema inoperante e precisando reinstalar o sistema — se o HD não tiver quebrado 😉
Tenha em mente que o Linux aloca aleatoriamente nomes aos dispositivos. Desta forma, um drive externo pode estar em /dev/sdb hoje… e amanhã em /dev/sdc.
Para atribuir os ajustes do hdparm, permanentemente, a um dispositivo, use sua UUID.
Para ter uma lista dos UUID dos seus dispositivos use o seguinte comando:

ls /dev/disk/by-id/

em destaque, o drive Hitachi/LG de CD/DVD externo

ata-TOSHIBA_MK1652GSX_79V9CNRKT
ata-TOSHIBA_MK1652GSX_79V9CNRKT-part1
ata-TOSHIBA_MK1652GSX_79V9CNRKT-part2
ata-TOSHIBA_MK1652GSX_79V9CNRKT-part3
usb-HL-DT-ST_DVDRAM_GP08NU6B_HitachLGda000000704-0:0
wwn-0x50000391e370b74b
wwn-0x50000391e370b74b-part1
wwn-0x50000391e370b74b-part2
wwn-0x50000391e370b74b-part3

Portanto, para me referir especificamente a este drive, eu devo usar a nomenclatura /dev/disk/by-id/usb-HL-DT-ST_DVDRAM_GP08NU6B_HitachLGda000000704-0:0

Referências:
http://en.wikipedia.org/wiki/Automatic_acoustic_management
http://en.wikipedia.org/wiki/Advanced_Power_Management
http://www.aboutlinux.info/2004/12/boosting-your-hard-drive-performance.html
http://www.linux-magazine.com/Online/Features/Tune-Your-Hard-Disk-with-hdparm