一、什么是叫做4K对齐？其实“4K对齐”相关联的是一个叫做“高级格式化”的分区技术。“高级格式化”是国际硬盘设备与材料协会为新型数据结构格式所采用的名称。这是主要鉴于目前的硬盘容量不断扩展，使得之前定义的每个扇区512字节不再是那么的合理，于是将每个扇区512字节改为每个扇区4096 个字节，也就是现在常说的“4K扇区”。传统硬盘的每个扇区固定是512字节，新标准的“4K扇区”的硬盘，硬盘厂商为了保证与操作系统兼容性，也将扇区模拟成512B扇区，这时就会有4K扇区和4K簇不对齐的情况发生。所以就要用“4K对齐"的方式，将硬盘模拟扇区对齐成“4k扇区”。“4K对齐”就是将硬盘扇区对齐到8的整数倍个模拟扇区，即512B*8=4096B，4096字节即是4K。用win7系统对硬盘分区格式化时，默认是将硬盘扇区对齐到2048个扇区的整数倍，即512B*2048=1048576B=1024KB，即1M对齐，并满足4K对齐，该值只要是4096B的倍数就是4K对齐。

补充：4K对齐和4K物理扇区、4K簇之间有着神秘的关系。

为了方便管理，文件在硬盘中的空间分配并不是按照字节来进行的，而是有一个小的存取单位：簇（Cluster），也叫分配单元。分配单元的大小取决于文件系统，是一个可变的量。通常我们在Windows内使用的NTFS的分配单元默认是4KB。

起初，硬盘的物理扇区（Physical Sectors）和逻辑扇区（LBA sectors）大小都是512字节，这样无论NTFS文件系统的4K分配单元如何偏移，物理扇区和逻辑扇区都是一一对应关系。

后来，随着机械硬盘引入4K高级格式化以及固态硬盘的问世，硬盘的物理扇区从512字节扩增到4KB。这时，如果NTFS分配单元不能和物理扇区完成对齐的话，单次的读写操作就会被放大成多次读写，造成读写性能下降和硬盘实际写入量增加。

（和机械硬盘不同，固态硬盘（SSD）不能直接在一个已有数据的存储区内覆盖写入，而是先将原位置的数据擦除，再写入新数据。因此它的日常流程，其实就是“读”→“擦”→“写”。在固态硬盘中，最小的读写单位被称为“页”、最小的擦除单位被称为“块”，通常一个页的尺寸就是——4K。由于分区偏移尺寸一直是从63扇区开始（63x512B=31.5KB），这就会导致用户第一个数据的前4KB存放在系统逻辑扇区的第31.5KB到35.5KB之间。持续下去后，后续所有数据就都会卡在2个物理扇区之间，那么一次正常的写入（“读”→“写”），就被硬生生地变为“读”→“擦”→“写”三个步骤。正是由于这个原因，没有被4K对齐的固态硬盘往往表现为运行卡顿、工作效率不高。换言之，4K对齐其实就是让一个4KB大小的数据一步写入，以避免出现被拆分二次写入的情形。）

更令事态雪上加霜的是，自从DOS时代开始，首个硬盘分区的相对于盘首的默认偏移量恰好不是4K的整数倍——31.5KB。除了老版本Windows分区时不能正确对齐4K之外，不少核心较老的WinPE维护系统也会造成4K不对齐，这使得很多习惯用Win PE进行系统安装的朋友，在不知不觉中造成了固态硬盘性能下滑和寿命缩短。

下图为4K对齐前后的东芝RC100 240G NVMe固态硬盘AS SSD Benchmark测速结果对比：

机械硬盘采用4K高级格式化是为了提高空间利用率，同时也对提升纠错能力有一定帮助。而固态硬盘则是由于闪存工作原理的限制，小的读写的单位是Page页，而在绝大多数固态硬盘当中给，Page页的大小被“定义”为4KB（尽管当代固态硬盘的Page页实际为16K大小，但固件对4K读写做了充足的优化）。

上图中的Main Area就是Page页当中的数据区，实际大小通常为16KB。Spare Area用于存储闪存ECC纠错信息等元数据。

可能有朋友会突发奇想，既然4K对齐问题中有NTFS文件系统4KB分配单元的因素，那么我把分配单元改小到512字节，是不是就完美解决4K不对齐问题了呢？

这个想法虽然很新奇，但是NTFS的默认分配单元设置为4KB是经过了充分考虑的结果， 过大的分配单元会造成存储空间的浪费（1K字节的文件页要占用一个小的分配单元的存储空间）。

分配单元过小则会影响效率。由于文件采用链式存储，过小的分配单元会增加所需存储单元的数量，增加磁盘碎片风险。虽然大家常说固态硬盘不怕磁盘碎片，但这句话的实际意思是固态硬盘在面临磁盘碎片时产生的性能影响远小于机械硬盘：固态硬盘的顺序读写速度页是远胜随机读写的，如果磁盘碎片太多，一些原本可以顺序读写的数据就变成了随机读写。

如果采用512字节作为NTFS的分配单元大小，AS SSD Benchmark会认为当前不存在4K对齐问题（文件分配单元和硬盘报告的扇区大小一致，都是512字节），但是性能相比正常4K分配单元并对齐的情况要差很多，这是因为无论是当代操作系统还是固态硬盘，都只为4K存取进行了优化。下图为东芝TR200固态硬盘，使用512分配单元与4K分配单元的性能对比：

多数固态硬盘报告自己的物理扇区大小是512字节，其实只是为了兼容某些系统和底层软件，里边的物理扇区早已经变成16KB，并由固件专为4KB以上存取做了优化。

以上就是4K物理扇区、4K文件分配单元、4K对齐的概念与关系。对于普通用户而言，使用微软原版系统镜像，在安装过程中正常对硬盘分区和格式化，4K就会自动对齐。如果通过AS SSD Benchmark发现了由于意外造成的不对齐现象，也可以通过免费的分区助手软件进行无损调整。

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后来，随着机械硬盘引入4K高级格式化以及固态硬盘的问世，硬盘的物理扇区从512字节扩增到4KB。这时，如果NTFS分配单元不能和物理扇区完成对齐的话，单次的读写操作就会被放大成多次读写，造成读写性能下降和硬盘实际写入量增加。

那些硬盘需要4K对齐？所有采用Advanced Format的HDD（硬盘）；所有SSD（固态硬盘）都需要对齐。

怎么知道硬盘是否已经4K对齐？使用AS SSD Benchmark （PS：此软件需要Microsoft .net framework 2.0支持）可以查看分区是否4K对齐（如果有XXXX K-OK字样则说明该分区已经对齐，如果是XXXX K-BAD字样则说明该分区没有对齐；要求所有分区对齐才是真的对齐。）

如果没有4K对齐，会有什么影响？

对于需要对齐的硬盘或是SSD固态硬盘，在没有4K对齐最显著的影响是硬盘的读写速度极度低下，而且SSD固态硬盘的使用寿命会减段。所以此类硬盘必须4K对齐。对于机械硬盘来说4K对齐对硬盘的读写速度会有明显的提升。而且4K不对齐的硬盘变成4K对齐还是需要那么一点点技术和承担少许数据丢失风险的。所以对于普通机械硬盘用户来说，受限于4K的读取性能，4K是否对齐也并不是那么重要。

如何进行硬盘4K对齐？

一、无损4K对齐。即在当前系统下借助Paragon Alignment Tool （PS：此软件需注册）进行硬盘4K无损对齐，不需要重新格式化磁盘、重新分区，避免重装系统。

二、有损4K对齐。即在重装系统之前对硬盘进行重新分区（注意备份数据）。在安装Windows 7及以上系统时，可以借助系统自带分区进行格式化，那么其格式化后的分区默认就会是4K对齐的分区，用户无需再做任何设置了。

如果安装Windows XP，可以借助磁盘分区与数据恢复软件——DiskGenius （PS:一般的PE都会有的）在删除所有分区后对硬盘进行重新分区。分区时注意勾选“对齐到下列扇区数的整数倍”，然后将扇区数选为“4096”（DiskGenius的“扇区数”是指“扇区字节数”，就必须使用4096才能对齐），另外也有选“2048”的（说法1、Windows 7自带分区默认是2048；），最后还有说选“8”的（传统硬盘的每个扇区固定是512字节，现在所有的先进格式化硬盘，扇区字节数都是4096，即“4K扇区”，4096/512=8，因此只要是8就能实现4K对齐，而这里选2086则为1M对齐，选4096则为2M对齐）。建议：

机械硬盘：

系统盘，小文件比较多，选8更加利于小文件快速读取；其它盘，优先选2048，如果如果只放高清电影之类大文件也可选4096（扇区数越小，更加利于小文件读取和写入）。

固态硬盘：

所有分区，扇区数优先选4096，喜欢选2048也可以（由于固态硬盘寻址非常快，建议选4096更加好发挥性能）!

关于ghost与4K对齐：Ghost 11.5之前的版本会导致即使原有分区是对齐的，Ghost后不对齐；11.5及之后版本只要镜像创建于对齐的分区，恢复后也是对齐的。如果你不清楚你所使用Ghost的版本请最好不要使用。

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