分区对齐要注意 固态硬盘性能的命门

在进行系统迁移之前，我们首先要了解和进行重要的准备工作——分区对齐，他的重要性在于其与SSD硬盘的使用效率有直接的关系。要搞清楚分区对齐是什么，就要先看看数据是怎样在硬盘上存储的。

首先，举一个简单分区机制，在这幅图中，只有一个分区并且这个分区使用了全部的硬盘空间和扇区。这个逻辑层分区开始位置与物理层的扇区开始位置是对齐的。

上一幅图中的距离过于简单。实际的硬盘存储中还包括逻辑单元，簇等概念。下图中说明了这些概念的联系。 在这个机制下，一个簇对应两个扇区。所以在从一个簇读数据就相当于从对应的两个扇区中读取数据(实际情况一个簇要对应多个扇区)。在这幅图中逻辑层的分区与物理层的扇区也是在开始位置相应对齐的，这样以来每个簇就与两个扇区刚好对齐。每一次的读写操作就比较迅速地完成。

分区不对齐一般发生在磁盘的物理扇区大小不是512字节或是软件没有察觉到这种状态时。所有的现代硬盘的内在参数都为4096字节的物理扇区，4KB的逻辑块，但是外部的硬件和软件都只识别为512字节大小的扇区的传统硬盘。为了解决这个问题就出现了模拟层这个抽象概念，如下图所示。其中就包括了这三个数据抽象层。最下面的是物理层，也就是磁盘本身，其中包括4K大小的物理扇区。中间是外部I/O抽象扇区每个大小为512字节。最上面是簇，每个大小和物理扇区一样为4K等于抽象扇区大小的8倍。这时的三个层都是对齐的，这样每当从一个簇中进行读写操作时，就相当于直接对8个抽象扇区或是一个物理扇区进行操作。进行的操作是最少的，硬盘获得最佳性能。

当逻辑层和下面的两层有相对位移时，就出现了分区不对齐现象。如下图所示。这时分区相对模拟层存在位移。这就造成了一个逻辑簇对应了两个物理4K的物理扇区，所以所有的读写操作次数都会加倍。整个存储系统的效率便会急剧下降。

在NTFS6.x以前的规范中，分区offset一直是从63扇区(63X512B=31.5KB)开始，那么就会造成用户的第一个数据的前4KB会存放在系统"逻辑扇区"的31.5KB~35.5KB间，这样持续下去会造成后面所有的数据都会卡在2个物理扇区容量之间，我们知道扇区为磁盘写入的最小单位，如果卡在2个扇区之间，写入的时候就需要进行读-改写操作(对SSD来说读-擦-写)，造成性能的下降。VISTA之后的操作系统，NTFS为6.x，分区offset就会设置为2048扇区，这样就不会跨2扇区，造成因扇区offset没对齐而出现的性能下降。如下图所示。

相对的，如果分区的开头有对齐SSD block的边界，该分区里的所有cluster也会变成对齐的状态，对某个cluster进行写入时，在SSD上，只需写入一个block即可。这时的SSD才能发挥其最佳性能。进行分区对齐后的效果如下图。

在系统迁移前，使用了AS-SSD-Benchmark对于没有进行了没有进行分区对齐的和进行分区对齐的SSD进行了性能对比。并使用Paragon Alignment Tool进行了分区对齐操作。