为什么工业级SSD固态硬盘需要4K对齐?

2021-06-21

绝大多数的硬盘默认是512字节的扇区,采用的是DRAM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,因为彼此相互兼容所以被大多数朋友采纳作为系统盘。

XP时代开始就有了NTFS格式,早期的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!

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需要 4K对齐吗?

4K对齐磁盘必须格式化,这种格式化被叫做Advanced Format(高级格式化)。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。

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。

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