最近挺多網友在微信平臺提問關于SSD的問題，我們也整理了幾篇文章，反響不錯。
其中有網友問到：SSD固態硬盤為什么要4K對齊？
為此我們為大家整理了一些關于SSD固態4K對齊的科普知識分享給大家，希望大家耐心讀完。
NTFS是Windows NT以及之后的Windows 2000、Windows XP、Windows Server 2003、Windows Server 2008、Windows Vista和Windows 7的標準文件系統。
NTFS取代了文件分配表（FAT）文件系統，為Microsoft的Windows系列操作系統提供文件系統。NTFS對FAT和HPFS（高性能文件系統）作了若干改進，例如，支持元數據，并且使用了高級數據結構，以便于改善性能、可靠性和磁盤空間利用率，并提供了若干附加擴展功能，如訪問控制列表（ACL）和文件系統日志。該文件系統的詳細定義屬于商業秘密 ，Microsoft已經將其注冊為知識產權產品。
20 世紀 90 年代早期，Microsoft 和 IBM 組建了一個聯合計劃，目標是創建一個下一代的操作系統。該項目的結果是誕生了 OS/2，但由於 Microsoft 和 IBM 在很多重要問題上不能達成共識而最後分裂， OS/2 至今仍屬於 IBM。Microsoft 開始研究 Windows NT。OS/2 的文件系統 HPFS 包含了若干重要功能，而當 Microsoft 開始創建他們自己的新操作系統時，他們的 NTFS 從中借用汲取了很多方面。
NTFS 有五個正式發布的版本：
v1.0，隨 NT 3.1 一起發布[來源請求]，發布于 1993 年中旬
v1.1，隨 NT 3.5 一起發布[來源請求]，發布于 1994 年秋季
v1.2，由 NT 3.51（1995 年中旬）和 NT 4（1996 年中旬）提供（有時候也被稱為“NTFS 4.0”，因為操作系統版本是 4.0）
v3.0 來自 Windows 2000（有時稱作“NTFS 5.0”）
v3.1 來自 Windows XP（2001 年秋季，有時稱作“NTFS 5.1”），Windows Server 2003（2003 年春季，有時稱作“NTFS 5.2”）， Windows Vista（2005 年中旬，有時稱作“NTFS 6.0”）以及 Windows Server 2008（2008 年初）,Windows 7 和 Windows Server 2008R2（有時稱作"NTFS 6.1")
V1.0 和 V1.1 以及所有以后版本不兼容，也就是說，使用 NT 3.5x 寫入的卷無法被 NT 3.1 讀取，除非使用 NT 3.5x 光盤更新 NT 3.1，并添加對 FAT 系統的長文件名支持。V1.2 支持壓縮文件、命名流、基于 ACL（訪問控制列表）的安全性等功能。
V3.0 支持磁盤限額、加密、稀疏文件、重解析點，更新序列數（USN）日志、$Extend 文件夾以及其中的文件，并改進了安全描述符，以便于使用相同安全設置的多個文件共享一個安全描述符。
V3.1 使用冗余 MFT 記錄數（用于恢復受損的 MFT 文件）擴展了主文件表（MFT）項
我們知道，機械硬盤從很早前，扇區大小就被定義為512B（字節），最新的先進格式機械盤終于把物理扇區提高到4KB(4096字節)，而我們現在使用的SSD，page數一般為4KB，（下一代25nm的為8KB），在NTFS6.x以前的規范中，分區offset一直是從63扇區（63X512B=31.5KB）開始，那么就會造成用戶的第一個數據的前4KB會存放在系統"邏輯扇區"的31.5KB~35.5KB間，這樣持續下去會造成后面所有的數據都會卡在2個物理扇區(page)容量之間，我們知道扇區(page)為磁盤寫入的最小單位，如果卡在2個扇區(page)之間，寫入的時候就需要進行讀-改寫操作（對SSD來說讀-擦-寫），造成性能的下降。VISTA之后的操作系統，NTFS為6.x，分區offset就會設置為2048扇區，這樣就不會跨2扇區(page)，造成因扇區offset沒對齊而出現的性能下降。
應該說分區不對齊造成的影響也是要看SSD的固件算法的，理論來說對持續影響小，對隨機影響大。
分區不對齊造成的差別如下：
Barefoot主控分區對齊和不對齊的性能差距圖
SSD采用多通道讀寫技術以提高SSD的讀寫速度。以Barefoot主控來說，顆粒4KB的頁，主控是4通道的，假設在算法設計上用比較簡單的方式，例如一次讀寫操作單位為16KB（4KB X 4通道)，一次讀寫沒有滿16KB，那就會出現：讀-改-寫操作。
如圖上所示： 圖中SSD出現分區沒對齊問題，讀寫正好在2個16KB邊界，所以需要做2次讀-改-寫操作，那么我們說這時候的操作所需時間就是原來的2倍。如果系統請求寫入4KB，那么發生這種情況的概率就是25%（圖中第一個4KB在邊界，后面3個在16KB內，而第5個又到下個16KB邊界了），性能為原本的80%。如果把寫入請求提升到32KB的話，發生的概率就是8/9了，隨著請求容量的增大，差距就會縮小。所以對持續速度來說，分區不對齊并不會影響很大。
鎂光C300分區對齊和不對齊性能差距圖：
可以發現C300分區不對齊4KB寫入性能下降很厲害，這個和主控算法有關，過度偏向4KB隨機的算法，如果因為不對齊造成脫離原本設計的框架，這個算法的所有優化就完全沒有了，還帶有嚴重的反作用。
不管如何說，分區的對齊是為SSD做優化的第一步。
操作：
分區對齊方法最簡單的就是：
1.使用WIN7原版安裝盤或2008 R2原版安裝版，不是GHOST版本，進行分區，就會自動對齊?。?！
2.對于哪些偏偏不喜歡用Vista,Win7,Win2008分區的朋友，要做到分區對齊就需要用某些第三方軟件了。
簡單點的就是DISK GENIUS.操作如下：
注意起始扇區數為2048（同Win7格式化）即可，調整磁頭為32，扇區為33。
編輯：Tom
圖文：PCEVA
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裝系統和4k對齊這兩件事情其實是可以同時進行的，因為用Windows 7以及以后的系統安裝盤來安裝系統的話它自帶的分區工具分區時是會自動幫你4K對齊的，所以對新硬盤安裝Windows 7和Windows 10系統時直接用安裝盤就好了，Windows XP的話要把分區配置單元設置為4096字節。
如果是舊硬盤而且上面有分區的話，當然也可以用系統安裝盤重新分一次區并格式化，裝系統時原來的C盤當然會鏟掉，不過如果其他盤有數據又忘記搬走的話可以選擇裝好系統后再經行除了，裝好系統后把那些東西搬到別的硬盤上再把這些分區刪除重新格式化即可，如果不想搬數據的話還有別的方法。
去網上搜索Paragon Alignment Tool這個軟件，它可以進行無損的4K對齊，使用方法其實也很簡單：
安裝好后進入軟件，首先會讓你選擇防止數據丟失的方法，其實選擇無保護就可以了，這樣速度是最快的，而且基本上不會出事。
軟件會自動掃描你的硬盤，你會發現沒對齊好的盤和分區顏色是黃色的，正常的盤是綠色的，選擇沒對齊的硬盤然后點擊“Align partitions”進入下一個步驟。
接下來你只需等待軟件幫你把事情做好就行，時間視分區大小和你在那個盤存放了多少數據，越大的話時間就越長，最后分區會變成綠色就代表成功了。
這是4K對齊之前的ASSSD測試結果，你看到那個紅色的“31K-BAD”就代表著這硬盤沒做好4K對齊，4K隨機寫入性能極低，隨機讀取也比正常的低很多。
4K對齊好后性能正常多了
對于SSD來說為此對于4K沒對齊不但會極大的降低數據寫入和讀取速度，還會造成不必要的寫入次數，嚴重影響SSD的壽命，所以一定要進行4K對齊這個操作。臨近過年了，估計很多人想買新一波裝備啦，想要各類硬件推薦的請找小超哥（微信9501417），也可以讓小超哥拉你進去超能群與其他網友一起聊哦~