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[原创内容] 什么是硬盘4K对齐?官人也要   [复制链接]
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PcBeta首席应用老师

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发表于 2012-5-19 06:19:47 IP属地陕西 |只看该作者 |倒序浏览
快御云安全
本帖最后由 DreameRing 于 2012-7-20 18:14 编辑


   4K对齐是什么?以前为什么没听过? 说到4K对齐,我大概看了一下有关朋友的解释,和论坛里的争吵,还是不够完善,那么我简单说一下如何硬盘的4K对齐到底是神马!



我先说一下什么是簇!

对于不是十万个为什么的爱好者的可以暂时不看这段?


    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512字节大小。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。


画外音1:文件越小越多,越浪费存储空间啊?原来是这样

画外音2:大也不合适,小也不合适,咱不懂。就用微软默认的,不懂的就默认,没错!

画外音3:我懂了,大文件用大簇,小文件分区用小簇

画外音4:楼上的我懂这个!我存储了某岛国的爱情文艺动作片,单文件很大,适合大簇分区。高效且快速!


正题来了,什么是4K?


    我先恶补一下:绝大多数的机械硬盘默认是512字节的扇区,采用的是盘片作为存储介质;而固态硬盘,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!


画外音1:哦我明白了,那就是说大家一起吃饭的时候,如果一个勺子和碗一样大,第一个碗里头的好吃的被谁咬了一口,以后每勺想在这个碗里头舀满了,必须要在第二个碗舀一下。无论谁想舀满一勺,都得舀2次!太麻烦了!

画外音2:我也懂了,一个车的体积是一个人的2.5倍,五个人俩车坐不下就这道理!

画外音3:是啊是啊,车可以随便改,人不能随便拆。只要能被4K整除就一定不浪费

画外音4:谁说5个人俩车坐不下?咱吃点亏,你俩人去另一辆车,我媳妇有了算俩人,刚刚好!


关于4K需要对齐,我的硬盘需要吗?


   4K对齐磁盘必须格式化,这种格式化被叫做Advanced Format。所有固态硬盘,和标注Advanced Format的机械硬盘都需要对齐。因为他们都是4K扇区


   下载软件:AS SSD Benchmark可以查询是否对齐。

1.jpg


左上角的字体什么意思?第一行产品型号,第二行是否正确开启AHCI,第三行是起始位置,就是是否对齐!

看到了么?31K-bad,这正是采用了LBA63分区导致的固态硬盘没有对齐,测试总分为725.


2.jpg


而如果起始位置是1024K,那么4K是对齐的,全部OK,测试成绩是934.


画外音1:我就是固态硬盘,用的XP格式化,肯定没对齐

画外音2:我是支持高级格式化的机械硬盘,没对齐

画外音3:我2种硬盘都有,和楼上2位对的很齐

画外音4:发现固态硬盘都是2.5寸,机械硬盘是3.5寸,不可能对齐啊



如何4K对齐?


    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。


    需要注意到是,不是说你是WIN7系统就一定不会浪费。因为你的磁盘可能是在NTFS第五代以前的操作中完成的格式化。只要在VISTA,WIN7系统中使用的系统自带的格式化,一定是不会浪费的。我可以负责人的说,绝大多数人的硬盘4K根本没有对齐,因为都不是在系统中完成的,也不是用原版win7光盘进行格式化并分区系统盘的。


    目前4K对齐主要用于固态硬盘,因为大多数的机械硬盘都是512字节扇区。不过新出的机械硬盘也是4K扇区,也是需要对齐的。都需要高级格式化


画外音1:俺懂了,俺一会回去把俺的系统重做了,硬盘全删了,用光盘自带的分区来分区做系统呀!

画外音2:楼上的你懂个屁!光盘自带的分区只分一个系统盘出来就行了,其他的分区用自带工具就可以。

画外音3:我相信除了这个还有别的办法!楼上俩土捶!

画外音4:俺不懂这个,官人我要……




我想4K对齐,具体如何操作?


第一种办法,安装系统的时候自带的对齐方法

用Win7光盘进行安装的时候,用自带的分区来搞定吧!只不过会产生100M的隐藏分区用于存放页面启动文件。进系统以后用win7系统自带的格式化工具来格式化分区也是对齐的。


第二种办法,用安装光盘的命令来搞定!


有以下几个步骤!!

1,win7安装界面来的时候,修复计算机-使用工具修复-命令提示符。这样就会来到一个DOS界面。

2,输入diskpart并回车来到自带分区工具

3,输入list disk,来显示硬盘列表

4,选择你需要分区的磁盘,输入select disk 数字,比如selectdisk 0。

5,固态硬盘不建议分区,直接输入create partition primary。是不是长了点?输入CRE PAR PRI一样

6,更高级的命令给灵活一点的朋友依葫芦画瓢,CRE PAR PRI align=1024 size=1000000的意思是分一个1024字节起始,100000K字节一个分区。SEL PAR 数字的意思是选择该分区

7,输入ACTIVE激活,再输入FORMAT FS快速格式化


无标题.jpg


请原谅我不能按回车继续后面的操作,已经说的很详细了。



第三种办法:用Disk Genius来进行对齐。经过测试3.7以后的版本都有效!


1,直接选择建立分区

2,系统盘肯定选择主分区,类型NTFS,务必把选择扇区数对齐的勾打上。

3,重点来了!点开详细参数,可以看到默认的起始柱面,磁头为1,扇区为1。把起始磁头设为32,起始扇区设为33。这样可以看到下面的其实扇区号变成了2048。2048明显对齐,没有浪费。无论怎样设置,起始扇区号2048就行。保证你在VISTA,WIN7可以下分的区一样都是对齐4K。


第四种办法:如果分区已经分了,可以无损对齐


下载Paragon Alignment Tool。软件没什么,就是等待时间和按NEXT。如果是要对齐当前系统盘,需选择reset,重启对齐。


必须要说的是!个人建议啊,从上到下来吧!DiskGenius版本不对、操作不好、不兼容就容易蓝屏,概率多少?我用这软件大概有100次,蓝屏大概有5次。你如果认为你不是那5%那你就去吧!

如果用Paragon Alignment Tool来无损对齐,这个更危险。无损对齐,无非是是保留数据,万一蓝屏了,所有数据尽毁!


个人建议,如果没分过区的固态硬盘,直接在win7下格式化,重启再装系统。如果是已经装满了数据,但是需要4K对齐的磁盘,无损对齐考虑清楚后果就用!虽说一般没问题。


画外音1:我是新买的硬盘,就装系统的时候用光盘分区吧

画外音2:我是机械硬盘,需要高级格式化,我把数据都倒出去用的系统自带分区工具搞定的

画外音3:刚说了我是混搭。固态硬盘用系统自带分区搞定,其他机械硬盘就用的Paragon Alignment Tool来无损对齐的。

画外音4:我要说对齐很难,因为这两种硬盘真的不一样大……



回帖推荐

长风傲天 发表于6楼  查看完整内容

有句话不对哦。 对齐与否,与起始扇区位置没关系的。起始不是1024K也没问题。这个得看你的测试分区是不是第一个分区。 NAND其实没有“扇区”的概念。对于NAND而言,最小的单位是Page。以前常见的是每个Page是4KB,然后128个或者256个Page组成一个Block,然后又是多少多少个Block组成一个Plane(大概是几千个Block,总之是2的整数次方),然后一般是两个Plane组成一个Die(一颗芯片)。现在已经逐渐开始8KB的Page了。 XP下的NT ...
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发表于 2012-5-19 06:21:03 IP属地陕西 |只看该作者
天哪!咋成这样了??

我明明编辑的比较美观才确定发的。想重新编辑却找不到@#¥%……&×()——+

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长风傲天  AMD南桥上SATA2接口的浦科特M3?暴殄天物啊。。4K表现不佳(多队列意义不大),持续也不好看。为什么不换到SATA3接口呢?  发表于 2012-5-19 08:19 IP属地江苏

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发表于 2012-5-19 08:04:16 IP属地北京 |只看该作者
硬盘智能管理,对齐只是一个假说。

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发表于 2012-5-19 08:05:15 IP属地湖北 |只看该作者
优秀原创内容,扫盲贴!

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长风傲天  其实有些不对。。不过已经非常不错了。  发表于 2012-5-19 08:14 IP属地江苏

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发表于 2012-5-19 08:07:06 IP属地江苏 |只看该作者
我是新手,学习了,多谢楼主的指导,我是樱桃的机械键盘,从来都是直接插插用的

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发表于 2012-5-19 08:13:32 IP属地江苏 |只看该作者
DreameRing 发表于 2012-5-19 06:21
天哪!咋成这样了??

我明明编辑的比较美观才确定发的。想重新编辑却找不到@#¥%……&×()——+

有句话不对哦。
对齐与否,与起始扇区位置没关系的。起始不是1024K也没问题。这个得看你的测试分区是不是第一个分区。
NAND其实没有“扇区”的概念。对于NAND而言,最小的单位是Page。以前常见的是每个Page是4KB,然后128个或者256个Page组成一个Block,然后又是多少多少个Block组成一个Plane(大概是几千个Block,总之是2的整数次方),然后一般是两个Plane组成一个Die(一颗芯片)。现在已经逐渐开始8KB的Page了。
XP下的NTFS是针对HDD设计的。NTFS也有多个版本,不断在进化,Win7下的NTFS已经可以很完美的用在NAND存储器上了。
你看到的一切NAND上的“扇区”,其实都是FTL层模拟的结果。真正意义的4KB扇区其实是支持先进格式化的HDD驱动器。你可以去看看NTFS格式化4KB Page的NAND之后的效果,譬如用intel Rapid Storage Technology控制面板,那个NAND的信息仍旧是512字节扇区。对于先进格式化的HDD,这个信息一般都是4096字节了。但是NAND实际使用中最小的存储单位是Page,虽然FTL模拟的扇区是512字节但是实际上存储必须是4KB的整数倍。这便是所谓NAND上“4K对齐”的由来。

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DreameRing  谢谢朋友提醒。不过我知道page和block,但是不是那么理解,所以不太敢发上去。  发表于 2012-5-19 13:53 IP属地陕西
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发表于 2012-5-19 08:20:10 IP属地黑龙江 |只看该作者
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8周年庆典勋章

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发表于 2012-5-19 09:43:29 IP属地山东 |只看该作者
当天就优秀了,好厉害,不过写的确实很好很通俗

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8周年庆典勋章

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发表于 2012-5-19 09:47:56 IP属地山东 |只看该作者
不过第一行是512K吗

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发表于 2012-5-19 10:17:13 IP属地湖北 |只看该作者
学习了  LZ

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发表于 2012-5-19 10:23:39 IP属地江苏 |只看该作者
写的不错,通俗易懂.支持

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7周年庆典勋章

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发表于 2012-5-19 10:34:04 IP属地四川 |只看该作者
高高手,对楼主敬仰之情,犹如滔滔江水。。。

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7周年庆典勋章 8周年庆典勋章

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发表于 2012-5-19 11:15:54 IP属地重庆 |只看该作者

扫盲贴,不错!

原创就有点自大了,比如说第一种办法,照抄一字不改。你就不会分区→删除→扩展,搞定那100M。不过话又说回来,留着100M也许好处比坏处多。

点评

DreameRing  照抄一字不改???难道天下还有人和我码出完全一样的字  发表于 2012-5-19 13:47 IP属地陕西
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发表于 2012-5-19 12:46:27 IP属地四川 |只看该作者
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发表于 2012-5-19 12:50:00 IP属地上海 |只看该作者
本帖最后由 阿伯才的风格 于 2012-5-19 12:52 编辑

吐槽lz第二段
“我先恶补一下: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”

机械硬盘用DRAM做介质大丈夫?lz还是在确认一下吧,机械硬盘储存介质可是磁盘啊……

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发表于 2012-5-19 12:53:02 IP属地浙江 |只看该作者
恶补那段还是改一改吧~错误明显

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发表于 2012-5-19 12:53:32 IP属地上海 |只看该作者
moogle2009 发表于 2012-5-19 12:46
不知道对齐实用性怎么样

高格机械有利于小文件读写

固态有利于读写性能和寿命

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发表于 2012-5-19 12:56:55 IP属地山西 |只看该作者
是对固态硬盘的格式化的一种单元格式的分配吧,固态硬盘存储的单元格式是4K的,如果格式化也是分配成4K的,可以使固态硬盘的传输速率达到最大吧,这可以让硬盘的性能得到最大化发挥,应该是这样的,至于太专业的解释嘛,用百度google一下呗~

节操役

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发表于 2012-5-19 13:01:12 IP属地上海 |只看该作者
qianfangwu 发表于 2012-5-19 12:56
是对固态硬盘的格式化的一种单元格式的分配吧,固态硬盘存储的单元格式是4K的,如果格式化也是分配成4K的, ...

理解错了
格式化为4k和4k对齐有着本质的区别

前者表示系统默认的一个储存的簇(可以理解为一个格子)是4k大小

后者可以理解为让系统以为的格子和硬件中实际存在的格子对齐

PcBeta首席应用老师

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发表于 2012-5-19 13:45:40 IP属地陕西 |只看该作者
其实我想说的是,我找不到在哪里编辑@#¥%……&×()——+
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