為什么工業級SSD固態硬盤需要4K對齊?

2021-06-21

絕大多數的硬盤默認是512字節的扇區,采用的是DRAM作為存儲介質;而固態硬盤,無論是SLC顆粒還是MLC顆粒,都屬于NAND閃存存儲單元。這種硬盤的扇區是4K,這就是4K的由來!由于win98和win xp大多數采用FAT格式。這種格式具備32位、16位磁盤格式,因為彼此相互兼容所以被大多數朋友采納作為系統盤。

XP時代開始就有了NTFS格式,早期的NTFS格式有一個特性,那就是起始簇的位置!NTFS分區起始位置不是從0開始,而是從LBA63開始,就是第六十三個扇區開始存儲。而且NFTS默認認為扇區是512字節大小,而不是智能調節到第六十三個扇區。這樣問題就來了,63個扇區×512字節=31.5K,也就是說,磁盤的前31.5K是不能被使用的。使用機械硬盤就算了,使用固態硬盤,存儲第一個字,也需要占用31.5K-35.5K之間的磁盤扇區。最過分的是這樣子排列下去,恰好每到一個扇區的4K位置,就會造成一個數據存2個扇區的情況。而且這樣排列,只要到了那個能被4K整除的位置就100%占用了2個扇區,哪怕只寫一個字。固態硬盤無論是MLC還是SLC,都是有寫入讀取次數的,這樣極大的損傷了性能和壽命。而且,增加了讀取次數。這個時候無論簇是多大,都會造成性能和空間的浪費。所以這個問題就叫做4K!

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需要 4K對齊嗎?

4K對齊磁盤必須格式化,這種格式化被叫做Advanced Format(高級格式化)。所有固態硬盤,和標注Advanced Format的機械硬盤都需要對齊。因為他們都是4K扇區。

到了Vista時代,NTFS規范已經到了第六代,NTFS格式的起始簇的扇區位置是2M,就是2048K位置,這樣無疑是不會造成浪費的,因為可以被4K整除。到了Win7的時代,NTFS格式起始簇的扇區位置是1M,就是1024K的位置,無疑也是可以被4K整除的,不會浪費。這個情況叫做4K對齊。

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