IT挑戰高薪必備硬體常識-硬碟4K對齊

硬碟的讀寫效能除了與檔案系統有關 還需要4K對齊。

機械硬碟在儲存資料時,一直都是以512byte大小的扇區(Sector)為單位分割進行讀寫。隨著硬碟容量的不斷提升,這種分配標準已經越來越顯得不合時宜。因此,硬碟生產廠商們決定將扇區容量擴大到4KB,也就是“4K扇區”。“4K對齊”指的是符合“4K扇區”定義格式化過的硬碟,並且按照“4K扇區”的規則寫入資料。4K對齊是一種高階硬碟使用技術,用特殊方法將檔案系統格式與硬碟物理層上進行契合,為提高硬碟壽命與高效率使用硬碟空間提供解決方案。4K對齊的硬碟,使用時的速度更快,對硬碟的耗損更小,硬碟壽命更長。其次,對大容量硬碟,及固態硬碟、隨身碟、SD卡等依靠快閃記憶體儲存資料的硬碟裝置,4K對齊的問題更為重要。

IT挑戰高薪必備硬體常識-硬碟4K對齊

電腦傳統機械硬碟的每個扇區一般大小為512位元組;當使用某一檔案系統將硬碟格式化時,檔案系統會將硬碟扇區、磁軌與柱面統計整理並定義一個簇為多少扇區方便快速儲存。Windows中常見使用的NTFS檔案系統,預設定義為4096位元組大小為一個簇,但NTFS分割槽因為其引導區佔用了一個磁軌共63個扇區,真正的檔案系統在63號扇區之後,那麼依照計算得出前63個扇區大小為:512B×63=32256B,並按照預設簇大小得出63扇區為32256B÷4096B=7。875個簇,即為每個簇都會跨越兩個物理單元,佔據第一個單元的組後512位元組和第二個單元的前3584位元組。

這樣檔案系統在讀寫某個簇的時候,硬碟需要讀寫兩個物理單元,這會降低讀寫速度,並縮短使用壽命。現時一般使用一些硬碟分割槽軟體在主引導記錄的63個扇區後作犧牲地空出數個扇區以對齊檔案系統的4096B每簇,4069B=4KB,即4K對齊,以避免過多的讀寫操作,提升讀寫速度、延長使用壽命。

“4K對齊”這個概念因固態硬碟的出現而興起,那麼4K這個數值就肯定跟固態硬碟有關。固態硬碟的內部結構不同於機械硬碟,其讀寫的最小單位是“頁”,相當於機械硬碟的物理扇區,並且常見尺寸為4KB。固態硬碟存顆粒不允許像機械硬碟一樣覆蓋寫入,因此在有資料的地方要寫入新資料,就需要先進行擦除操作,而擦除的最小單位是塊(每個塊都由很多個頁組成)。因此,4K這個數值是順應了硬碟裝置的發展而得出的。

以固態硬碟為例,固態硬碟的頁大小為4KB,傳統分割槽偏移尺寸為31。5KB。如果4K不對齊,那麼使用者的資料都會跨兩個頁,導致每次的寫入操作都變成了讀-擦-寫操作,造成效能下降。寫入一個4KB的資料,實際執行時會有兩次寫入操作,4K對齊就讓是作業系統的最小分配單元和快閃記憶體的一個頁對應起來,這樣作業系統寫入一個4KB的資料,一次就能完成。因此,“4K”對齊能夠提升硬碟工作效率,延長硬碟壽命,提升檔案操作的穩定性與安全性。

如何檢查硬碟是否4K對齊

瞭解4K對齊之後,我們來看一下如何去檢查自己的電腦硬碟是否已經4K對齊。

1。Win+R啟動[執行]對話方塊,敲入[msinfo32]調出[系統資訊]面板

2。 依次展開[元件]→[儲存]→[磁碟],然後查詢右側窗格中的[分割槽起始偏移]

3。 將[分割槽起始偏移值](例如“1048576”位元組)除以4096,如果最終結果為整數(即無需拆分,可以一次性讀寫)則代表該分割槽4K已對齊,否則就是沒有對齊。

如何4K對齊

首先需要明確的是,4K對齊是在硬碟分割槽時就已經完成的,這與作業系統本身或者說是否能夠透過重灌系統解決沒有任何關係。

一般來說,對硬碟實施4K對齊分兩種情況,一種是對一個新硬碟分割槽對齊,另一種是對一個已投入使用的硬碟無損對齊。

1。新硬碟分割槽對齊

新硬碟對齊是很簡單的,現在的系統都支援4K對齊,也就是說在你新買的硬碟上安裝系統之後,就已經預設4K對齊了。所以這裡就不再多說。

2。已裝好系統或已投入使用(有資料)的硬碟無損對齊

這種情況相較於無資料的操作就麻煩多了,主要是因為分割槽屬於有損操作,重新分割槽的話,需要備份資料,就比較費時間了。備份完資料後重新在作業系統下格式化,或者使用第三方分割槽工具直接4K對齊(不建議不備份資料就直接操作),第三方磁碟分割槽工具有DiskGenius、傲梅OMEI等。一般分割槽工具啟動後,選擇需要對齊的分割槽,選擇[高階操作]→[分割槽對齊],然後再彈出框設定[4K對齊],接下來只要耐心等待就行,完成後重啟電腦即代表4K對齊成功。