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什么叫4k对齐?什么是硬盘分区4k对齐

作者:南风

在之前的文章《史上最全SSD 4K对齐教程》中,很多粉丝朋友留言问,什么是4K对齐,4096和4048有什么区别?由于4K对齐会涉及到很多硬盘相关知识,所以今天边肖就给大家来一个通俗易懂的科普。

固态硬盘4k对齐到底是啥?有什么用?4K对齐2048和4096的区别 4K排列是什么意思? 要全面了解SSD 4K对齐,我们必须首先了解这些知识。

从Windows 98到XP,都是传统机械硬盘(HDD)的天下。HDD的容量和性能相对有限,大部分机械硬盘默认扇区为512K。分区的时候有个东西叫物理存储单元,俗称集群,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。

什么是集群?

这个集群很有意思。一个簇只能保存一个文件,但是一个簇可以包含多个扇区。当时,小型集群很受欢迎,因为小型集群不会“浪费”磁盘。

固态硬盘4k对齐到底是啥?有什么用?4K对齐2048和4096的区别 例如:

比如我的集群是10K,文件是25K,保存这个文件需要3个集群。如果集群为5K,则需要5个磁盘扇区单元来保存数据,使得磁盘利用率更高。这也是当时流行小集群的原因,因为小集群不会“浪费”磁盘。

那么,集群是不是越小越好?

不要!因为集群是一个磁盘最小的管理存储单元,如果一个文件读4个单元和400个单元,你觉得哪个更快?目前大容量硬盘不在乎K,没必要做得太小。

什么是4K?

目前大部分机械硬盘默认为512字节扇区,存储介质采用DRAM。SLC颗粒和MLC颗粒都属于NAND闪存存储单元。这个硬盘的扇区是4K,是4K的发源地!

从Win 98到XP,大部分系统都采用了FAT格式,兼容32位和16位磁盘格式,所以被当时的大部分朋友采用为系统盘。 在Windows Vista时代,由于不再需要16位DOS,所有系统都采用了纯32位的NTFS格式,NTFS格式已经升级到了第五代。 其实NTFS格式从Window XP时代就有了。不过当时这种格式虽然性能更高更安全,但是兼容性差,所以没有作为系统分区,而是作为存储分区。从Vista时代开始,兼容性就解决了,一直流行至今。

NTFS格式的一个特征是起始簇的位置。NTFS分区的起始位置不是从0开始,而是从LBA63开始,即第63个扇区开始存储。NFTS默认扇区大小为512字节,而不是智能地调整到第63个扇区。那么问题来了,63扇区×512字节=31.5K,也就是说磁盘的前31.5K不能用。

即使使用机械硬盘,使用固态硬盘存储第一个字也需要占用31.5k到35.5k之间的磁盘扇区,最过分的是这样下去,刚好一个扇区的每一个4K位置都会造成一个数据存储在两个扇区的情况。而且,有了这种安排,只要达到能被4K整除的位置,两个扇区就100%被占用,哪怕只写一个字。

目前,固态硬盘的MLC和SLC都有写入和读取次数,这极大地损害了性能和寿命,并且会增加读取次数。这个时候不管集群有多大,都会浪费性能和空,所以这个问题叫4K!

固态硬盘4k对齐到底是啥?有什么用?4K对齐2048和4096的区别 随着时代的发展,硬盘的容量不断扩大,使得之前定义的512字节每扇区不再合理,于是将512字节每扇区改为4096字节每扇区,也就是现在俗称的“4K扇区”。

随着NTFS成为标准硬盘文件系统,其文件系统的默认分配单元大小(簇)也是4096字节。为了使簇与扇区对应,即使物理硬盘分区与计算机使用的逻辑分区对齐,也要保证硬盘读写效率。因此,采用了“4K排列”的概念。

传统硬盘的每个扇区固定为512字节,而新标准& # 8221;4K区& # 8221;为了保证与操作系统的兼容性,厂商还把扇区模拟成512B扇区,这样4K扇区和4K集群之间就会出现错位。

所以用“4K对齐& # 8221;,将SSD的模拟扇区对齐为“4k扇区”,“4K对齐”是指将HDD的扇区对齐为8个模拟扇区的整数倍,即512B*8=4096B,4096字节为4K,所以只要8的倍数4K对齐即可。

简单来说,写一个4KB的数据,实际操作中会有两次写操作。4K对齐使操作系统的最小分配单元对应一页闪存,这样操作系统一次可以写入4KB的数据,不仅减少了读取次数,还提高了效率,这也是4K对齐SSD有助于提高性能和使用寿命的原因。

从Win7以上的Windows操作系统开始,内置的磁盘管理工具具有4K对齐功能,所以可以直接在电脑上的固态硬盘4K上操作。只需格式化硬盘,选择分配单元大小4096或2048,如下图所示。

固态硬盘4k对齐到底是啥?有什么用?4K对齐2048和4096的区别 此外,许多硬盘分区工具,如Diskgen和partition assistant,也支持4K对齐。只需在硬盘分区时勾选“对齐以下扇区的整数倍”,然后在下面的扇区数中选择2048或4096,如下图所示。

固态硬盘4k对齐到底是啥?有什么用?4K对齐2048和4096的区别 2048和4096之间的固态硬盘4K校准差异 在SSD的4K对齐操作中,分配单元(扇区号)一般有512、1024、2048、4096、8192、16K等值可供选择,但目前1024、2048、4096这三个值是最常选择的用户,后两个仍然是最常见的。那么,对于4K对齐的扇区,选择2048还是4098更好呢?

有人说使用Win7或Win8系统或32位系统,4K对齐扇区数建议2048扇区对齐,Win10或64位系统SSD建议4096扇区对齐。这是真的吗?

固态硬盘4k对齐到底是啥?有什么用?4K对齐2048和4096的区别 根据测试,在Win10系统下,2048扇区4K对齐的128GB SSD性能略好于4096,说明在Win7/8系统下,2048扇区对齐的小容量SSD 4K对齐略好。在Win10或高容量SSD场景下,建议选择默认的4096扇区对齐。不过总体来说,无论是选择2048还是4098进行SSD 4K对齐,在性能上并没有太大的区别。毕竟数值差不了多少。在SSD 4K对齐操作中,一般可以选择默认,完全不用太纠结。

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