[深度] 硬盘君:4K对齐,"我"对齐"我"自己?

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 楼主| 发表于 2021-8-29 17:56:20 | 显示全部楼层 |阅读模式
4K家园:
原以为安上崭新的硬盘,电脑的读写速度可以更上一阶,然而电脑用它迟缓的响应速度将你的热切期盼拉回到冰冷的事实。

可能一部分人会心想:"是新换的硬盘存在质量问题吗?"

不!可能是你在安装硬盘时忽略了一件事——4K对齐!

在了解什么是"4K对齐"之前,需要开个小灶插节课,了解什么是"扇区"

扇区(sector)是源于机械硬盘的存储介质即磁盘的概念。磁盘上的磁道被分成若干的弧段,一个磁化的弧段就是一个扇区,一个扇区的大小是512字节(简称:B)。虽然固态硬盘的存储介质是固态存储电子芯片,不存在磁道,自然不存在物理意义上的"扇区",但概念上的"扇区"作为硬盘读写基本单位在存储介质迭代的背景下依然得以保留。扇区是读写的基本单位,然而硬盘在文件操作时不是以一个一个扇区进行的,而是以一组一组。一组一组的扇区叫做"簇"(CLUST),而"簇"是系统进行分配的最小单位。

在大概的了解扇区之后,我们就可以进入下一个知识点:4K扇区。

现在出现在计算机系统的数据是大块大块的"数据块",如同上班早高峰时的庞大车流。512B的小扇区就像狭小的巷子,要疏理巨大的"交通压力"效率是可想而知的低!因而拓宽道路,发展更大的扇区是大势所趋,4K扇区应运而生了。

4K扇区即大小为4096B的扇区。存储技术的进步需要电脑系统的进步与配合。目前,计算机系统的发展暂时跟不上"4K扇区"的步伐,所以在实际使用的时候依旧会将4K扇区模拟拆解成8个现有计算机系统可承载的512B扇区

于是,问题来了——怎么令"模拟扇区"(512B扇区)对齐到8的整数倍个"实际扇区"(4K扇区)呢?

假若电脑的引导区(位于电脑系统盘上的一块区域,主要作用是引导系统)占用的扇区数不幸不是8的倍数,例如说63个,那引导区的大小是:63*512=32256 B;假设以一个4K扇区大小(4096 B)的数据为一簇,那引导区占用的簇数是:32256÷4096=7(簇)余3584 B。

别小看了余下的3584 B,它引发的"多米诺效应"影响极大!

打个比方:拿糖果装满糖果盒。一个糖果盒正好能装满一包64颗装的糖果,如果有一包糖果缺斤少两只有60颗,糖果盒装60颗糖果装不满,只能拆开下一包糖果来填补。下一包糖果同样装不满了,只能再拆下下包糖果来填补······糖果盒因为一包缺近少两的糖果就需要拆开两包糖果来填补,影响到的是之后的每一个糖果盒、每一包糖果。

余下的3584 B数据就像那包缺斤少两的糖果,从第64个扇区开始,都有会数据被分割成两部分,存储在不同的扇区下而系统文件操作是以"簇"为单位,假如每个簇都要用到两个扇区,数据的读写速度和读写效率必然要降低

特别是固态硬盘的性质有别于机械硬盘,固态硬盘不能在一个已有数据的存储区内覆盖写入,而是先将原位置的数据擦除,再写入新数据。如果4K对不齐,原本可执行一次性读写流程的"读-写"就增多一步"擦除",变成了"读-擦-写",由于造成不必要的写放大(Write Amplification),固态硬盘的读写性能就因"4K对不齐"而不能全力施展,造成性能下降。此外,多余的写操作,理论上还会缩短SSD的使用寿命。

那该怎么检查硬盘是否已经对齐了呢?

第一步:Win+R启动"运行"对话框,输入入"msinfo32"调出"系统信息"面板;

第二步:依次展开"组件"→"存储"→"磁盘",然后查找右侧窗格中的"分区起始偏移"

第三步:将"分区起始偏移"的数值除以4096,如果得到的是一个整数,就意味着硬盘已4K对齐,数据读写时无需拆分,可以一次性读写。反之,得到的是非整数,就意味着硬盘4K对不齐,需要通过硬盘工具软件进行分区调整。

也可以通过第三方软件,比如AS SSD Benchmark,来查看是否4K对齐。

下课啦!知行合一的同学们,是不是跃跃欲试,想要入手一款崭新优质的硬盘来检查一下学习成果呢?

硬盘君:4K对齐,"我"对齐"我"自己?-1.jpg

WD Blue™ SN550 NVMe™ SSD


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