什么是4K对齐？磁盘分区的4K对齐

LDGOV2019-03-23

1、什么是4K对齐？

早期的硬盘一个扇区的大小是512个字节，后来随之磁盘容量的不断增加和读写效率提升的要求，国际硬盘协会制定了全新标准，将每个扇区的大小调整为4096个字节，也就是4KB，这种扇区又叫4K扇区。4K对齐指的就是对磁盘分区时，让分区的起始扇区位于某一个4K扇区的起始位置。
2、为什么会有4K不对齐？
当硬盘扇区改成4K扇区之后，为了兼容以前的标准，为了方便技术人员的固有思维，为了保证靠扇区识别的旧的操作系统和应用软件不会出错，厂商把一个4K扇区虚拟成8个512B扇区
，以便和以前的单位统一。这样一来，从这8个扇区中的第一个扇区开始的分区，就是4K对齐了的，从其他7个扇区开始的分区，就是4K没有对齐的。
3、什么是簇和簇大小？
windows为了提高数据读写速度，对分区空间进行了按簇划分，对于大于2GB的NTFS格式的分区来说，windows默认的簇大小是4096字节，也就是以4KB作为一个单位，所有的文件都是对簇独占的，比如说一个10KB的文件，放在簇大小为4K的分区里，就会占掉3个簇，所以实际占用空间为12KB，如果一个文件夹里有100个10KB的文件，他们的实际大小是1000KB，但是占用空间却是1200KB。但是如果把这些文件放到簇大小为8K的分区里，每个10KB的文件就会占用2个簇，也就是16KB，100个文件实际大小仍是1000KB，但占用空间却是1600KB。
4、簇大小有什么影响？
通过上一问，我们已经看出，簇大小较小时空间利用率较高，较大时会浪费更多空间，那么为什么不把簇分的更小一些呢？这是因为windows在读取数据时是以簇为单位进行检索的，识别到空白的簇会直接跳过，如果簇大小为8K，识别1MB就是128个簇，如果簇大小为4K，同样识别1MB就是256个簇，如此一来就会在空白的簇上浪费掉更多的时间。也就是说，簇越小，空间利用率越高，但读取速度也就越慢；反之，簇越大，空间利用率就越低，但读取速度也就越快。NTFS大分区的windows默认的簇大小一般是4KB。
5、簇大小和4K对齐有什么关系？
windows读写是按簇，磁盘读写则是按扇区，如果一个分区的起始扇区为一个4K扇区的第2个虚拟扇区，也就是4K没有对齐，那么对于簇大小为4K的分区，每一个簇都会被割裂在两个不同的4K扇区里，那么当windows操作一个完整的4K簇的文件时，磁头就要对两个4K扇区进行操作，当存在大量4K左右小文件的时候，操作速度就会较低。而正确的4K对齐就会提升读写速度，尤其是小文件的读写速度。
6、固态硬盘为什么要4K对齐？
上面我们说了机械硬盘的4K对齐原理，那么固态硬盘众所周知并无扇区的概念，为什么也要4K对齐呢？因为固态硬盘所使用的NAND颗粒的最小单位是页，页的大小一般也是4KB，所以固态硬盘的页，等同于机械硬盘的扇区。而且由于闪存颗粒的特性所致，4K对齐对其速度影响远大于机械硬盘，所以对于固态硬盘，我们更应该进行4K对齐。
7、XP系统进行4K对齐速度会有提升吗？
XP诞生的年代，尚未有4K扇区的概念，但是目前很多新硬盘包括固态硬盘也仍在使用XP系统，这类硬盘如果进行4K对齐后安装XP系统，速度也会有相应提升。
8、XP进行4K对齐之后系统无法引导怎么办？
很多人都遇到过在对硬盘进行4K对齐后安装XP系统出现系统无法引导，表现为提示找不到启动设备、引导阶段显示一个短横线或小写字母j等等不同症状，一般出现在配置较老的电脑上。针对这种情况，在PE下GHOST完系统后打上主板AHCI驱动之后再重启（用IT天空的SkyIAR软件可自动识别），也可以尝试修复分区表和系统引导，如果仍不能奏效，可以退而求其次，将系统分区以外的其他分区进行4K对齐，而系统分区则只好放弃4K对齐。
9、U盘、存储卡要不要进行4K对齐？
U盘、存储卡和固态硬盘一样应用闪存颗粒的，所以除了早期的一些小页颗粒产品外，U盘、存储卡进行4K对齐也会有不错的效果。
10、4K对齐选多少合适？
4K对齐是指对齐分区起始点到4K扇区，而一个4K扇区的大小是8个虚拟扇区（512B*8），所以，只要对齐到8个扇区的整倍数，都属于4K对齐，目前常见的对齐值有8扇区、2048扇区、4096扇区等，其中8扇区（4KB）是4K对齐的最小单位，2048扇区（1MB）是win7系统自带的分区工具的默认值，而win10系统自带的分区工具默认的对齐值则是4096扇区（2MB）。
有人误认为4K对齐是指的对齐到4K个扇区，这是不对的，所以我们也没有必要非得选择4096扇区，最好按照windows默认的对齐值，即win7选2048扇区，win10选4096扇区。20hn本人测试过，win7系统下，对齐到2048扇区效果最好。至于XP系统，如果需要对齐的话，根据本人经验，可以尝试对齐到2048扇区或者8扇区。