SSD性能优化4K对齐

一、引语

有人说 SSD 买来一定要先对齐，不然平时用起来会很卡。究竟是真有这种说法还是人云亦云呢？

我们先来回顾一下机械硬盘的结构。

机械硬盘主要由盘片（platter）、磁头（head）和相应的控制电路等部分所组成。盘片表面镀有磁性物质，二进制位被存储在这些磁性材料上。硬盘工作时，盘片围绕着一根中心主轴（spindle）旋转，磁头在电路控制下移动到指定位置然后将数据存储或读取出来。盘片有两个面，都可以储存数据，因此每个磁盘片对应两个读写磁头。如果有N个盘片，就有2N个面，对应2N个磁头。以盘片中心为圆心，把盘片分成若干个同心圆，每一个划分圆的"线条"，就称为磁道（track）。所有盘面上半径相同的磁道构成了柱面（cylinder）。盘片中有多少个磁道，就有多少个柱面。



每个磁道又被等分为若干个弧段，这些弧段便是磁盘的扇区(sector)。扇区大小是固定的，两扇区之间以间隙（gap）来分割，间隙未被磁化。由于越接近磁盘圆心，磁道就越小，因此每个磁道的扇区数可能是不同的。在一些硬盘的参数列表上可以看到描述每个磁道的扇区数的参数，它通常用一个范围标识，例如373～746，这表示，最外圈的磁道有746个扇区，而最里面的磁道有373个扇区。早期的磁盘规范将扇区大小定义为512字节。然而随着硬盘容量的不断扩展，这一大小已不再能满足硬盘管理和性能提升的需要。为了提高容错能力和硬盘的使用及管理效率，IDEMA（International Disk Drive Equipment and Materials Association）将原来的每个扇区512字节改为每个扇区4096个字节，也就是现在常说的“4K扇区”。支持这一标准的硬盘称为高级格式化（Advanced Format）硬盘。

固态硬盘SSD的核心是NAND Flash闪存芯片，其寿命主要有闪存芯片的擦除读写次数决定的，出厂之后，这个读写次数是一定的，那么我们要做的就是优化算法，尽量减少读写次数。4K对齐就是减少固态硬盘读写次数的有效方法。

4K对齐之后好处多多，原理比较复杂，打个比方：

SSD就好比一个大仓库，里面由很多小“房间”组成，每个房间的容量都是一样的（4KB的倍数）。每个房间放入货物（文件）的次数是有限制的（10万次）并且每个房间只能放一种货物。货物的放入和拿出是由管理员（操作系统）来协调解决的。但是无论货物有多大，管理员都会把这些货物分成好多块放入房间。每块的大小都是一样的（XP系统是0.5KB，win7可以自己定）没有对齐的仓库，最开始的一个房间被管理员占用了一点的，因此很多文件可能同时占用了两个房间。如果要把货物搬出去就相当于两个房间各使用了一次（寿命）。对齐过后的仓库，货物分成小块的大小和房间大小一样，放进去非常方便，效率大大提高，提高了房间的使用率。

1.查看系统中磁盘物理大小扇区和逻辑大小扇区

1.1linux系统

[root@demo ~]# cat /sys/block/vdg/queue/physical_block_size

512

[root@demo ~]# cat /sys/block/vdg/queue/logical_block_size

512

可以看到我的这块测试磁盘的物理扇区大小是512字节，逻辑扇区大小也是512字节，这样我们物理块到逻辑块的映射都是512字节的。

1.2windows系统

如下2.2

2.对齐分区

2.1 linux查看现有磁盘是否是4k对齐，可以用fdisk -l -u



2.2 windows可以用命令fsutil fsinfo ntfsinfo查看是否4k对齐



2.3 linux如何用fdisk 对齐分区



linux如何用parted进行4k对齐

windows如何进行4k对齐



PS:部分图片来源于网络，参考存储随笔博客。