分区4K对齐，所有您想知道的是这里

分区4K对齐，所有您想知道的是这里

在对磁盘进行分区时，有一个非常重要的考虑因素，即对齐分区。对齐错误可能会导致磁盘性能下降。尤其是固态驱动器SSD，基本上需要4K对齐。找不到磁盘读写速度慢的原因？它可能是4K对齐的底池。那么分区对齐到底是什么？为什么要对齐？如何对齐？如何检测对准？今天，让我们谈谈4K分区对齐。您只想知道这里。

物理部门的概念

分区对齐是指将分区的起始位置对齐到某个扇区。我们首先必须了解对齐和部门之间的关系。我们知道硬盘的基本读写单位是“扇区”。对于硬盘读写操作，每次读写均以扇区为单位，至少一个扇区，通常为512字节。由于硬盘数据存储结构的限制，不可能分别读写1个或几个字节。通过系统提供的接口读写文件数据时，似乎可以单独读写少量字节，但实际上是在操作系统转换后才实现的。实际执行硬盘操作时，仍会读取和写入整个扇区。

近年来，随着对硬盘容量的要求不断提高，为了提高数据记录密度，硬盘制造商经常采用增加扇区大小的方法，因此出现了扇区大小为4096字节的硬盘。我们称此类部门为“物理部门”。但是，如此庞大的部门将存在兼容性问题，并且某些系统或软件无法适应该问题。为了解决此问题，硬盘在内部将物理扇区逻辑上划分为多个扇区段，并将它们作为普通扇区（通常为512字节）报告给操作系统和应用软件。这些部门被称为“逻辑部门”。实际读写时，硬盘中的程序（固件）负责逻辑扇区和物理扇区之间的转换，上级程序无法“感觉”到物理扇区的存在。

逻辑扇区是硬盘可以接受读写命令的最小操作单元，并且是可由操作系统和应用程序访问的扇区。在大多数情况下，其大小为512字节。我们通常所指的扇区通常指逻辑扇区。物理扇区是硬盘底层硬件含义中的扇区，并且是实际执行读取和写入操作的最小单元。该扇区只能通过硬盘直接访问，操作系统和应用程序通常不能直接访问物理扇区。一个物理扇区可以包含一个或多个逻辑扇区（例如，大多数硬盘的物理扇区包含8个逻辑扇区）。当您要读写逻辑扇区时，硬盘的底层将在实际操作期间读写逻辑扇区所在的整个物理扇区。

此处提到的“硬盘驱动器”和“扇区”的概念也适用于存储卡和固态驱动器（SSD）。在下文中，我们将其统称为“磁盘”。其使用的基本原理是相同的。其中，固态驱动器的实现更加复杂。它具有“页面”和“块”的概念。为了便于理解，我们可以简单地将其视为逻辑扇区和物理扇区。另外，固态驱动器必须在写入数据之前执行擦除操作，并且不能直接写入已经有数据的块。必须先擦除然后再写入。因此，固态驱动器（SSD）对分区4K对齐有更高的要求。如果未对齐，则其他操作将增加更多，从而导致读写性能下降。

分区及其格式

使用前必须先对磁盘进行分区和格式化。简单理解，分区是指从磁盘划分出来的较大的连续扇区。格式化是为了计划分区中扇区的使用。例如，如何安排文件数据存储，存储文件属性，如何存储目录结构等。格式化分区后，就可以存储文件了。格式化程序将从头到尾对分区中的所有扇区进行分组，将它们划分为固定大小的“簇”，并按顺序对其进行编号。每个“集群”可以包含一个或多个扇区，并且扇区数始终是n的2的幂。格式化后，将以“群集”为最小单位读取和写入分区。文件的数据，属性和其他信息必须存储在“群集”中。

为什么要分区对齐

对磁盘进行分区时，将以逻辑扇区为单位进行分区。分区可以从具有任意数字的逻辑扇区开始。如果分区的起始位置未与物理扇区的边缘对齐，则在格式化后，所有“群集”将不会与物理扇区的边缘对齐。如下图所示，每个物理扇区由4个逻辑扇区组成。分区从扇区3开始。格式化后，每个群集占用4个扇区，这些群集未与物理扇区的边缘对齐，即每个群集跨越2个物理扇区。

因为磁盘始终以物理扇区为单位进行读写，所以在这样的分区中，当要读取群集时，实际上有必要再读取一个物理数据扇区。例如，如果要读取群集0的总共4个逻辑扇区的数据，则在实际执行磁盘时，必须读取两个物理扇区0和1的总共8个逻辑扇区的数据。对“集群”的写操作也是如此。显然，这将导致读写性能严重下降。

让我们看看下面的对齐方式。如下图所示，分区从扇区4开始，并与物理扇区1的边缘对齐。格式化后，每个群集也占用4个扇区，并且这些群集与物理扇区的边缘对齐。

在这种对齐方式下，当要读取群集时，磁盘在实际执行时不需要读取任何其他扇区，这可以充分发挥磁盘的读写性能。显然，这正是我们所需要的。

可以看出，对于物理扇区大小与逻辑扇区大小不一致的磁盘，4K分区对齐可以充分发挥磁盘的读写性能。对齐错误会导致磁盘读写性能下降。

如何对齐

从上图中的两个示例中可以看到，只要分区的起始位置与物理扇区的边缘对齐，格式化程序还将使每个群集与物理扇区的边缘对齐，从而实现分区的对齐。实际上，对齐非常简单。

如何检测物理扇区大小

划分分区时，如果要实现4K对齐，必须首先知道物理磁盘扇区的大小。那么如何查询？

打开DiskGenius软件，单击要检测的磁盘，在软件界面右侧的磁盘参数表中，可以找到“扇区大小”和“物理扇区大小”。 “扇区大小”是指逻辑扇区的大小。如图所示，该磁盘的物理扇区大小为4096字节。通过计算，它包含8个逻辑扇区。

对齐多少个扇区才能正确

了解“扇区大小”和“物理扇区大小”后，将“物理扇区大小”除以“扇区大小”即可得到每个物理扇区中包含的逻辑扇区数。该值是我们要对齐的最小扇区数。只需将分区的起始位置对准此值的整数倍即可。例如，如果物理扇区大小为4096字节，逻辑扇区大小为512字节，则4096除以512等于8。我们只需要将分区的起始位置对齐为8的整数倍即可满足分区对齐要求。例如，对齐8、 1 6、 2 4、 3 2、 ... 102 4、 2048等。只要起始扇区号可以被8整除，并不是除数值越大越好。 Windows中默认对齐的扇区数为2048。此值基本上可以满足几乎所有磁盘的4K对齐要求。

为什么每个人都说4K对齐

这只是一个习惯。因为当物理扇区的概念开始出现时，大多数磁盘的物理扇区大小为4096或4K字节，使用时通常称为4K对齐。在实际对分区进行分区时，您仍然需要检查物理扇区的大小，因为某些磁盘的物理扇区可能包含4、8、16或更多个逻辑扇区（始终为2的n的幂）。在知道物理扇区的大小之后，根据上述计算方法，基于物理扇区中包含的逻辑扇区的数量，与实际物理扇区大小的对齐是正确的。如果物理扇区大小为8192字节，则必须根据8192字节对齐。严格来说，这不能称为4K对齐。

在划分分区时如何专门操作分区对齐

以DiskGenius软件为例。创建新分区时，在“创建新分区”对话框中选中“对齐以下扇区号的整数倍”，然后选择要对齐的扇区数，然后单击“确定”。稍后创建的分区为对齐。如下图所示：

该软件在“扇区数”下拉框中列出了很多选项。可以选择大于物理扇区大小的任意数量的扇区，以满足对齐要求。该软件列出了许多扇区数量选项，但这只是为了增加选择的自由度，而不是数量越大越好。太大的值可能会浪费磁盘空间。该软件的默认设置可以满足几乎所有磁盘的4K对齐要求。

除了“创建新分区”对话框外，DiskGenius软件还具有“快速分区”功能，该功能也具有相同的对齐设置。如下图所示：

如何检测对齐方式

作为强大的分区管理软件，DiskGenius还提供了分区4K对齐检测功能。您可以使用它来检查硬盘分区是否对齐。使用方法非常简单。打开软件后，首先在软件左侧选择要检测的磁盘，然后在“工具”菜单中选择“分区4KB扇区对齐检测”。软件立即显示检测结果，如下图所示：p>

最右边“对齐”列中带有“ Y”的分区是对齐的分区，否则未对齐。未对齐的分区以红色字体显示。

如何纠正未对齐的分区

对于分区具有数据但未对齐的情况，DiskGenius软件当前不提供直接解决方案（我相信将来的版本会提供该解决方案）。您可以使用DiskGenius软件逐步实现4K对齐。具体步骤如下：

1、使用“备份分区”功能将未对齐的分区备份到镜像文件。

2、删除未对齐的分区并重新创建它，在创建它时选择4K对齐。

3、使用“从镜像文件还原分区”功能通过第一步中备份的镜像文件还原分区数据。

这对于不对齐且没有数据的分区非常简单，只需删除并重建即可。

怎么样？通过以上介绍，您对分区4K对齐有更全面的了解吗？

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