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作者：Paragon Software 业务开发经理 Koka Sexton
固态硬盘 (SSD) 现在在台式机和移动计算机中变得越来越普遍。 这些驱动器的优点在第一次使用时就很明显。 它们速度更快，并为用户提供更好的访问计算机数据的体验。 当人们升级自己的硬件并将 SSD 添加到他们的 PC 时，在数据迁移过程中必须小心谨慎，以确保新硬件在软件级别正确对齐，以便以最佳方式访问数据。 IT 管理员在引入 4K 扇区时面临着一系列不同的问题。 随着公司内部存储系统的增加和新驱动器的添加，这种情况将更加复杂。
什么是分区对齐？
出于多种原因，可以将硬盘驱动器分成不同的部分或分区，例如分割数据或因为操作系统位于一个分区而应用程序和文件位于其他分区。 这些分区位于硬盘驱动器上，以优化读取和写入数据的方式。 对于依赖于与传统驱动器不同的扇区基础的新硬盘驱动器，计算机可能无法识别这种变化，从而有效地降低硬盘驱动器的性能，并且在某些情况下会显着缩短驱动器的使用寿命。
这不再只是SSD制造商关心的问题。 随着 SSD 价格的下降，消费者开始将它们内置到他们的系统中并更频繁地使用它们。
为确保这些驱动器的最佳性能，重要的是要确保所有分区都正确对齐，并且可以毫无问题地写入和访问数据。 让我们讨论为什么分区可能未对齐以及由该未对齐导致的问题。
为什么未对齐的分区是硬盘驱动器的问题
分区可能未对齐，因为物理扇区大小不是 512 字节并且相应的软件不知道这一点。 最新的硬盘驱动器，例如 Western Digital 或 Seagate 的硬盘驱动器，内部物理扇区大小为 4096 字节，其逻辑操作 4K 数据块，但对于外部硬件和软件，它们看起来像是具有 512b 扇区的“传统”硬盘驱动器。
上图显示分区已从磁盘移动到一个 512b 扇区的开始。 结果，所有逻辑簇现在都链接到两个实际的物理 4K 扇区，并且所有读写操作都将成倍增加。 整个系统性能现在变得下降，因为硬盘必须使用两个扇区进行两次操作来管理您的数据，而不是一个。
为了处理错位，4K 驱动器必须为每个写入操作执行读取-修改-写入循环——这会导致写入时间非常缓慢、磁盘操作效率低下和性能不佳。
是什么导致了这种转变？ Vista 之前的所有 Windows 操作系统都使用 512 字节的系数来创建卷簇。 因此，他们将分区开始对齐到 512b 扇区而不是 4K 扇区。 这将导致使用早期版本的 Windows 并安装新硬盘的任何人出现问题。
通常分区开始在较小的扇区上缩进，因为它是磁盘“柱面”的旧度量，一些旧版本的 DOS 或 Windows 要求分区必须与“柱面”对齐才能正确寻址和访问扇区. 这是一个古老的兼容性问题，所有现代操作系统都不使用此方案。 相反，使用逻辑块寻址方案，其中没有任何“柱面”或“磁头”，并且扇区在整个磁盘驱动器上连续寻址。 Vista 之前的所有 Windows 版本都根据这种“柱面对齐”规则创建分区。
在较新的 4K 硬盘驱动器出现之前，此规则和分区对齐在家庭用户段中没有问题。 默认情况下，分区不与 4K 扇区对齐。
由于跨未对齐的分区访问数据会导致很多问题，因此对分区进行简单的移动将显着提高性能。
为什么未对齐的分区是 SSD 的问题
SSD 在移动 PC 中变得越来越普遍，甚至在高端台式电脑中得到应用。 原因是 SSD 的速度比标准硬盘驱动器快得多，并且会增加 Windows 启动时间和其他任务。 当用户将数据迁移到新的 SSD 或在驱动器上创建新分区以更好地分割数据时，就会出现问题。
与传统硬盘驱动器相比，未对齐的分区问题对于 SSD 驱动器来说甚至更为重要。 大多数现代 SSD 驱动器都是使用较新的 4K 对齐规则设计的。 因此，前面提到的所有问题对于 SSD 分区对齐都是相同的。
除了系统速度下降之外，SSD 所有者还需要关注 SSD 存储单元的退化。 由于 SSD 的性质，未对齐的磁盘会产生过大的工作负载来读取、修改和写入这些驱动器。 因此，如果 SSD 上的分区未对齐，除了系统速度下降之外，固态硬盘还有无法使用的危险。 许多人不知道 SSD 驱动器的读/写周期有限，当驱动器写入太多次时，驱动器将停止工作，从而面临灾难性故障和数据丢失的风险。 分区对齐消除了所有冗余的读/写操作，从而延长了 SSD 的使用寿命。
对齐工具如何提供帮助
分区对齐工具只是在一定数量的 512b 扇区上移动分区，以便所有卷都对齐。 例如，将一个 63 扇区分区仅向前移动到一个 512b 扇区将有助于它对齐。
现在分区开始对应4K扇区开始。 此分区和磁盘上的所有其他分区都已正确对齐。 对齐工具将分区开始从磁盘开始移动到 2048 个 512b 扇区，使其等于 1MB，完全符合 4K 扇区边界规则。
对齐软件的未来
随着新的和更先进的驱动器的推出，对齐将成为一个问题。 由于当前的 4k 对齐是磁盘最新且最有效的扇区大小，在可预见的未来，购买这些新驱动器和升级其现有驱动器的客户将需要了解它们的对齐方式。 由于这是驱动器制造商目前未直接解决的问题，因此软件公司会纠正该问题。 最终驱动器制造商可能会为此开发内部软件或寻找其他解决方案，直到对齐问题消失。
结语
分区对齐是大型和小型存储环境的一个问题。 根据写入周期数的寿命，固态驱动器具有最大的风险。 SSD 驱动器上正确对齐的分区将能够以其峰值水平运行，并且使用寿命延长至未对齐驱动器的三倍。 任何迁移到 SSD 的人都应该意识到对齐陷阱并采取必要的步骤来纠正它们。
Paragon Software Group（www.paragon-software.com）是数据分区和实用软件领域的科技领导者。其面向数据存储市场的全面产品线，满足了PC、服务器和网络的数据安全、存储和管理需求。Paragon的两项最具特色的技术分别是Paragon对齐工具（PAT）和通用文件系统驱动器（UFSD）。
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