4K 对齐与固态硬盘检测工具

0. 硬盘扇区

当前电脑传统机械硬盘的每个扇区一般大小为 512 字节（512B）；当使用某一文件系统将硬盘格式化时，文件系统会将硬盘扇区、磁道与柱面统计整理并定义一个簇为多少扇区方便快速存储。

现时 windows 中常见使用的 NTFS 文件系统，默认定义为 4096 字节大小为一个簇，但 NTFS 分区因为其引导区占用了一个磁道共 63 个扇区，真正的文件系统在 63 号扇区之后，那么依照计算得出前63个扇区大小为：

• 512B x 63=32256B

并按照默认簇大小得出 63 扇区为多少个簇：

• 32256B÷4096B=7.875

即为每个簇都会跨越两个物理单元，占据第一个单元的组后512字节和第二个单元的前3584字节。这样文件系统在读写某个簇的时候，硬盘需要读写两个物理单元，这会降低读写速度，并缩短使用寿命。现时一般使用一些硬盘分区软件在主引导记录的63个扇区后作牺牲地空出数个扇区以对齐文件系统的4096B每簇，以避免过多的读写操作，提升读写速度、延长使用寿命。

1. 4K 对齐（4K Alignment）

在磁盘发展早期，每扇区为 512 字节（512B）比较适合当时硬盘的储存结构。但随着单盘容量的增加，储存密度的上升会明显降低磁头读取磁盘的信噪比，虽然可以用 ECC 校验保证数据可靠性，但消耗的空间会抵消储存密度上升带来的多余空间。所以提出了以 4KB （512B x 8 = 4KB）为一个扇区为主的改变。现时硬盘厂商新推出的硬盘，都将遵循先进格式化（4KB 扇区）的设计以对应新的储存结构和文件系统问题。

4K 对齐通常情况下是固态硬盘才有的概念和格式要求。

“4K对齐”就是符合“4K扇区”定义格式化过的硬盘，并且按照“4K 扇区”的规则写入数据。那么如果有“4K 对齐”一说必然就有“4K 对不齐”。“4K”对不齐是因为在 NTFS6.x 以前的规范中，数据的写入点正好会介于在两个 4K 扇区的之间，也就是说即使是写入最小量的数据，也会使用到两个 4K 扇区，显然这样对写入速度和读取速度都会造成很大的影响。为此对于“4K不对齐”的情况来说，一定要修改成“4K 对齐”才行，否则对于固态硬盘来说，不但会极大的降低数据写入和读取速度，还会造成固态硬盘不必要的写入次数。

• 可使用分区助手 DiskGenius，对分区就行格式化，也即 4K 对齐。
  • 关于安装Ubuntu系统时提示“分配到/的分区/dev/sdax开始于xxxx字节,使用磁盘的最小对齐,这可能造成非常差的性能…”的解决办法
  • 新硬盘使用DiskGenius分区工具4K对齐图文教程

2. 固态硬盘检测工具

• AS SSD Benchmark