固态硬盘4K对齐教程

一直在问 4K对齐是什么如何4K对齐今天我们就来讨论一下

常说SSD要注意分区对齐，那这个对齐究竟是什么？要怎么分区才能对齐呢？

在谈对齐以前，我们先说说大多用户都相对熟悉的分区，现在论坛不时能见到类似“我的SSD是拿来装系统的，还需要分区吗？”这样的提问求助，但这种问题，首先就犯了一个常识性的严重错误。

这个错误就是把分区和不分区的定义完全搞错了。在他们口中的不分区，实质是指只把硬盘划分为单独一个分区使用，而分区则是把硬盘划分为多个分区使用。因此，看到这里，大家应该都明白错误在什么地方了。不管你是单独划分一个分区，还是划分多个分区，这都需要进行分区操作。分区这两个字的意思是划分分区，但不知道何时起，却被人误解成了划分多个分区。目前我们使用的存储设备，不管是HDD、SSD或其它如U盘、闪存卡等等，不划分分区，在我们的操作系统上都是无法被使用来存放数据的，要存放数据，首先就必须进行分区。

那么现在回到上面那个问题，我们使用SSD，有没有需要划分多个分区呢？

在以前，我们为硬盘划分多个分区的原因，大致有以下四点：1.方便重装操作系统、2.旧式文件系统对分区尺寸的限制、3.控制磁盘碎片对硬盘性能产生的影响、4.用户对数据归类整理的需要。

第一个原因大家都清楚，若不为系统划分多个分区，重装时通常会导致要删除掉硬盘内的所有数据，若有必需保留的数据，便需要进行额外的备份操作。第二个原因是旧时的FAT32文件系统，对单个分区尺寸存在一定的限制，导致用户无法把1个大容量的硬盘单独划分为1个分区。第3个原因是HDD的操作原理导致它必定会产生磁盘碎片进而影响磁盘性能表现，而适当的划分分区来存放数据，能减低这种影响。最后的原因可说是大多数用户的习惯，除了1、2两个原因被强迫划分多个分区外，大家也都习惯以不同分区来归类存放的数据。

上面4个原因，目前WIN7系统相对于以前的系统来说，稳定性已提高极多，还原操作也比以前更方便效果更好，而且以目前所知，下一代的WIN8系统还会有更多的改善，只要我们合理使用系统不胡乱操作，重装系统的需要已经大大减少；现在大家都已习惯使用NTFS等较新式的文件系统，分区尺寸的限制对我们来说已算基本不存在；由于SSD的特性，我们更不需要担心磁盘碎片对性能的影响；因此必需划分多个分区的理由可说仅剩下最后的一个：我们对数据归类整理的需要。但这个需要我们也完全可以通过合理建立文件夹的方式来处理。

因此现在若大家购买使用小容量的SSD，主要用于安装系统和常用应用程序等，而数据都存放于大容量HDD的话，由于SSD容量不大，若划分多个分区，可能使用上不一定方便也缺少弹性（各分区的空间容易出现不足），因此一般不建议也基本没需要划分多个分区使用。

若购买使用大容量的SSD，大家也可以根据自己的需要划分多个分区或只划分单个分区，完全取决于你的习惯和喜好，并不需要有过多的疑虑。

（以上内容，部分资料由用户ggxuelei提供，特此致谢）

上面谈完了分区，那么现在我们就来谈谈对SSD很重要的对齐。

要理解对齐，我们首先要知道一些关于HDD和SSD的基础概念知识。

HDD的读写操作，一直是以扇区为单位，而每个扇区的尺寸长久以来都是512字节，直到近年才有部分大容量硬盘的扇区尺寸提高为4096字节（4KB），而电脑文件系统（FAT、NTFS等），一直都习惯以512字节的扇区单位来操作硬盘（这里主要指一般常见家用电脑，其它工作站、服务器等特殊专业应用的电脑磁盘系

统分区设置不一定完全如此）。

SSD的NAND闪存颗粒，其读写操作则与HDD有所区别，简单来说就是读取和写入的最小单位是页（常见尺寸为4KB，实际视具体颗粒而定），但闪存颗粒不允许像普通HDD的磁盘那样覆盖写入，因此在有数据的地方要写入新数据，就需要先进行擦除操作，而擦除的最小单位是块（每个块都由很多个页组成，实际数量视具体颗粒而定）。

由于文件系统一直只是针对操作HDD而设计，并未考虑过SSD的特殊情况，而且目前也不可能单独为SSD而全新定制一种专用的文件系统，这么做也不现实。所以SSD厂商都在固件上把SSD模拟成HDD的形式让操作系统操作，这样就可在不用改变文件系统的情况下正常使用SSD。但这方法仍有1个缺点是无法靠固件弥补的，那就是文件系统对硬盘的分区设置。

传统的分区偏移尺寸一直是从磁盘的第63个扇区（63X512B=31.5KB）开始，因此第一个用户数据的前4KB，都肯定是存放在系统"逻辑扇区"的31.5KB~35.5KB之间，在SSD上，这样就会导致所有数据都横跨在2个页之间，从上面SSD的特性可以知道，这种情况必然导致SSD的性能受严重影响（特别是随机性能），因为每次的写入操作在SSD上都变成了读-擦-写操作。

如上图：图中的SSD分区没有对齐，当读写正好在2个16KB边界时，便需要做2次读-改-写操作，那么这时候的操作所需时间就是原来的2倍。如果是写入4KB的数据，那么发生这种情况的概率就是25%（图中第一个4KB在边界，后面3个在16KB内，而第5个又到下个16KB边界了），性能为原本的80%。如果把写入数据的大小提升到32KB的话，发生的概率就是8/9了，随着请求容量的增大，差距就会缩小。所以对持续性能来说，分区不对齐并不会产生很大的影响。

那要怎么做才能让SSD分区对齐呢？

其实很简单，自VISTA之后的NTFS文件系统，分区偏移尺寸已经更改为从磁盘的第2048个扇区（2048X512B=1024KB，1024KB可以整除4KB）开始，这样也就不会发生分区不对齐的情况了。因此我们只要使用VISTA或WIN7的系统对SSD进行分区操作即可

如上图：图中的SSD分区没有对齐，当读写正好在2个16KB边界时，便需要做2次读-改-写操作，那么这时候的操作所需时间就是原来的2倍。如果是写入4KB的数据，那么发生这种情况的概率就是25%（图中第一个4KB在边界，后面3个在16KB内，而第5个又到下个16KB边界了），性能为原本的80%。如果把写入数据的大小提升到32KB的话，发生的概率就是8/9了，随着请求容量的增大，差距就会缩小。所以对持续性能来说，分区不对齐并不会产生很大的影响。

那要怎么做才能让SSD分区对齐呢？

其实很简单，自VISTA之后的NTFS文件系统，分区偏移尺寸已经更改为从磁盘的第2048个扇区（2048X512B=1024KB，1024KB可以整除4KB）开始，这样也就不会发生分区不对齐的情况了。因此我们只要使用VISTA或WIN7的系统对SSD进行分区操作即可

上图是SSD分区未对齐的测试成绩，大家可以看到，ASS在SSD容量对上一行的对齐数字中显示为：31K – BAD（或者XXXK-BAD）这个BAD就代表分区未对齐