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固态硬盘4K对齐操作对齐的到底是什么？为什么它如此重要？

2019-06-04 09:03:00

固态硬盘4K对齐操作对齐的到底是什么？

在购买和使用固态硬盘的过程中，大家一定都听说过“注意4K对齐”这个提醒。那么4K对齐到底对齐了什么？为什么它如此重要？

硬盘和文件系统对数据的管理：

早期机械硬盘时代，一个硬盘扇区的大小是512字节。操作系统管理硬盘空间的最小单位是分配单元（旧称簇），早期文件系统的一个分配单元大小也是512字节，所以文件系统层面的分配单元和硬盘上的物理扇区总是能够做到一一对应关系。

NAND闪存的最小读写单位是Page（页），它的大小随着闪存的发展而不断变化。目前普遍认可的闪存Page页大小是4KB（实际大小是16KB，但主控对4KB做了充分优化），为了与过去的机械硬盘兼容，固态硬盘将一个4KB页模拟成8个512字节扇区，这样操作系统就不会觉察到有任何变化。

目前Windows系统常用的NTFS文件系统格式默认文件分配单元大小恰好也是4KB。但不幸的是为了容纳文件分配表等元数据，硬盘分区并不是从0扇区开始的，传统上第一个硬盘分区的起始扇区是63，即31.5KB的位置，如果分区从这个位置开始向后排布将难以与硬盘的物理扇区4K对齐。

4K不对齐的结果就是4KB大小的文件分配单元总是会跨越硬盘上的4KB物理扇区，一个分配单元的内容读写需要相邻两个物理扇区才能凑齐，大大降低了读取性能，同时也增大了固态硬盘的写入放大率。

4K对齐就是要让所有硬盘分区的起始位置与硬盘物理扇区对齐。目前Windows 7以后的操作系统在建立分区时已经能够自动对齐，只要不使用过时的DOS或PE工具箱分区软件，就可以避免4K不对齐的问题。