真正的4K扇区对齐,什么是4K对齐?4K对齐选扇区数多少适合?

  网上经常能看到一些有关4K对齐的咨询帖,询问自己手里的SSD是否对齐。要对4K对齐有所了解,就得先了解下面的这些知识。

  什么是簇?

  最开始从WIN98一直到WIN XP,都是机械硬盘的天下,容量有限。而且绝大多数机械硬盘默认扇区都是512K大小。分区的时候有一个东西叫做物理存储单元,俗称簇。分区的时候可以指定这个大小。这个簇不是硬盘的物理结构,而是使用方法。

  这个簇很有意思,一个簇只能容纳一个文件,但是一个簇可以包含多个扇区,当时流行小簇,因为小簇不“浪费”磁盘。

  打个比方,比如我的簇是10K,文件是25K,我需要保存这个文件需要占用3个簇;那如果簇是5K,那么我想保存该数据,需要使用5个磁盘扇区单元。显得磁盘利用率更高。

  那这么看来,是不是簇越小越好呢?不是!因为一个簇是一个磁盘最小的管理存储单元,如果一个文件读了4个单元和400个单元,你觉得哪个更快呢?

  而且目前大容量硬盘已经不在乎那几K了,簇这个东西没必要太小。

  什么是4K?

  绝大多数的机械硬盘默认是512字节的扇区,采用的是DRAM作为存储介质;

  而机械硬盘,无论是SLC颗粒还是MLC颗粒,都属于NAND闪存存储单元。

  这种硬盘的扇区是4K,这就是4K的由来!

  由于win98和win xp大多数采用FAT格式。

  这种格式具备32位、16位磁盘格式相互兼容所以被大多数朋友采纳作为系统盘。

  但是到了Vista时代,已经不需要16位的DOS了,所以全部采用了纯32位的NTFS格式,NTFS格式也升级到了第五代。

  其实XP时代就有NTFS,虽然这种格式性能更高更安全,但是兼容性差,所以一直不作为系统分区,一般作为存储分区。

  NTFS格式有一个特性,那就是起始簇的位置!

  NTFS分区起始位置不是从0开始,而是从LBA63开始,就是第六十三个扇区开始开始存储。

  而且NFTS默认认为扇区是512字节大小,而不是智能调节到第六十三个扇区。

  这样问题就来了,63个扇区×512字节=31.5K,也就是说,磁盘的前31.5K是不能被使用的。

  使用机械硬盘就算了,使用固态硬盘,存储第一个字,也需要占用31.5K-35.5K之间的磁盘扇区。

  最过分的是这样子排列下去,恰好每到一个扇区的4K位置,就会造成一个数据存2个扇区的情况。

  而且这样排列,只要到了那个能被4K整除的位置就100%占用了2个扇区,哪怕只写一个字。

  固态硬盘无论是MLC还是SLC,都是有写入读取次数的,这样极大的损伤了性能和寿命。

  而且,增加了读取次数。

  这个时候无论簇是多大,都会造成性能和空间的浪费。

  所以这个问题就叫做4K!

  什么是4K对齐?

  硬盘分区的时候有一个东西叫做物理存储单元,俗称簇。分区的时候可以指定这个大小。这个簇不是硬盘的物理结构,而是使用方法。随着时代发展,硬盘容量不断扩展,使得之前定义的每个扇区512字节不再是那么的合理,于是将每个扇区512字节改为每个扇区4096 个字节,也就是现在常说的“4K扇区”。随着NTFS成为了标准的硬盘文件系统,其文件系统的默认分配单元大小(簇)也是4096字节,为了使簇与扇区相对应,即使物理硬盘分区与计算机使用的逻辑分区对齐,保证硬盘读写效率,所以,有了“4K对齐”的概念。

  传统硬盘的每个扇区固定是512字节,新标准的"4K扇区"的硬盘,硬盘厂商为了保证与操作系统兼容性,也将扇区模拟成512B扇区,这时就会有4K扇区和4K簇不对齐的情况发生。所以就要用“4K对齐"的方式,将硬盘模拟扇区对齐成“4k扇区”。“4K对齐”就是将硬盘扇区对齐到8的整数倍个模拟扇区,即512B*8=4096B,4096字节即是4K。所以只要是8的倍数都是4K对齐了。

  4K对齐选扇区数多少适合? (DiskGenius扇区数是选8、2048还是4096?)

  到了Vista时代,NTFS规范已经到了第六代,NTFS格式的起始簇的扇区位置是2M,就是2048K位置,这样无疑是不会造成浪费的,因为可以被4K整除。

  到了win7的时代,NTFS格式起始簇的扇区位置是1M,就是1024K的位置,无疑也是可以被4K整除的,不会浪费。这个情况叫做4K对齐。

  4K=4096字节。一般扇区大小是512字节,4096/512=8扇区。所以如果要求4K对齐的话,选8个扇区就可以了。当然,任何8的整数倍的扇区个数都满足4K对齐的要求。(如果选8,在ParagonAlignmentTool中显示是不对齐的,但在AS SSD Benchmark中是显示对齐。)

  按Windows7的2048扇区对齐足可以应付当前99.99%的硬盘。

  网上还有一种说法是64位4096扇区,32位2048扇区。但我觉得不论是64位还是32位,一律用2048扇区会更好一些。因为win7时代,NTFS格式起始簇的扇区位置是1M,就是1024K的位置,2048扇区,可以被4K整除的,不会浪费。另外按微软的说法,只要1024的倍数都可以,所以一般选2048扇区即可。

  目前流行的硬盘分区专业,如DiskGenius,分区助手,它们默认的4K分区都是2048扇区,也就是1024K。

  下面我就以宇瞻AS710 SSD硬盘为例,展示一下真正的4K扇区对齐。

  真正的4K扇区对齐,然而并没有什么用

  真正的4K扇区对齐,然而并没有什么用

  

真正的4K扇区对齐,然而并没有什么用

 

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  1. srnsj 5

    学习了,感谢科普!