Wie erreicht man eine 4K-Ausrichtung

Über 4K-Ausrichtung

4K-Ausrichtung bedeutet, dass die Festplatte entsprechend der Definition des 4K-Sektors formatiert wird. Und die Daten werden nach der Regel des 4K-Sektors auf die Festplatte geschrieben. Wenn es also eine 4K-Ausrichtung gibt, gibt es auch eine 4K-Fehlausrichtung. 4K ist nicht ausgerichtet, weil in der früheren Spezifikation vor NTFS6.x der Punkt (in den Daten geschrieben werden) tatsächlich zwischen zwei 4K-Sektoren liegt – selbst wenn die kleinste Menge an Daten geschrieben wird, müssen zwei 4K-Sektoren verwendet werden.

Dies hat natürlich große Auswirkungen nicht nur auf die Schreibgeschwindigkeit, sondern auch auf die Lesegeschwindigkeit. Im Falle eines 4K-Fehlausrichtung müssen wir ihn auf 4K-Ausrichtung ändern. Andernfalls wird dies bei SSD nicht nur die Schreib-/Lesegeschwindigkeit stark verringern, sondern auch zu unnötigen Schreibzeiten auf SSD führen.

1. Definition

Die 4K-Fehlausrichtung ist mit einer Partitionierungstechnologie verbunden, die Advanced Format  (Erweitertes Format) genannt wird.

Das Advanced Format (also Erweitertes Format) ist ein Name für ein neues Datenstrukturformat, das von IDEMA eingeführt wurde.

Mit der Entwicklung der Zeit wird die Festplattenkapazität ständig erweitert. Dadurch wird die bisherige Definition von 512 Byte pro Sektor nicht mehr sinnvoll. Daher wurden 512 Byte pro Sektor in 4096 Byte pro Sektor geändert. Dies wird nun 4K-Sektor genannt.

Da NTFS zu einem Dateisystem von Standard-Festplatten geworden ist, beträgt die Standardgröße der Zuordnungseinheit (Cluster) des NTFS-Dateisystems ebenfalls 4096 Byte. Damit die Cluster mit den Sektoren übereinstimmen, d. h. um die physische Festplattenpartition mit der logischen Partition des Computers abzugleichen und die Lese-/Schreibeffizienz der Festplatte zu gewährleisten, gibt es das 4K-Ausrichtungskonzept.

Jeder Sektor einer herkömmlichen Festplatte ist auf 512 Byte festgelegt. Um die Kompatibilität mit den Betriebssystemen zu gewährleisten, simulieren die Festplattenhersteller bei der neuen Standardfestplatte mit 4K-Sektoren die Sektoren auch in 512B-Sektoren. Dann kann es vorkommen, dass der 4K-Sektor nicht mit dem 4K-Cluster übereinstimmt.

Wir müssen also die 4K-Ausrichtung verwenden, um den simulierten Sektor der Festplatte auf den 4K-Sektor auszurichten. 4K-Ausrichtung bedeutet, dass wir Festplattensektoren auf analoge Sektoren ausrichten können, deren Anzahl ein ganzzahliges Vielfaches von 8 ist, nämlich 512B * 8 = 4096B. 4096 Bytes sind 4K. Wenn Sie die Festplattenpartition mit dem Win7-System formatieren, wird der Festplattensektor standardmäßig auf die ganzzahligen Male von 2048 Sektoren ausgerichtet, nämlich 512B * 2048 = 1048576B = 1024KB. Dies wird auch 1M-Ausrichtung genannt. Und es entspricht der 4K-Ausrichtung.

Solange der Wert das ganzzahlige Vielfache von 4096B ist, ist er 4K ausgerichtet.

2. Prinzip

Die Größe der einzelnen Sektoren auf herkömmlichen mechanischen Festplatten beträgt normalerweise 512 Byte.

Wenn Sie eine Festplatte mit einem bestimmten Dateisystem formatieren, wird das Dateisystem die Sektoren, Spuren und Zylinder der Festplatte zusammenstellen. Es bestimmt die Anzahl der Sektoren in einem Cluster für eine schnelle Speicherung. So ist beispielsweise die Clustergröße des in Windows häufig verwendeten Dateisystems NTFS auf 4096 Byte festgelegt.

Da aber der Bootsektor einer NTFS-Partition eine Spur (63 Sektoren) einnimmt, befindet sich das eigentliche Dateisystem hinter den 63 Sektoren. Dann können wir die Größe der Sektoren vor 63 berechnen: 512B * 63 = 32256B. Wir können auch die Anzahl der Cluster entsprechend der Standard-Clustergröße berechnen: 32256B / 4096b = 7.785.

Jeder Cluster umfasst zwei physische Einheiten und nimmt die letzten 512 Bytes der ersten Einheit und 3584 Bytes an der Vorderseite der zweiten Einheit ein. Wenn also das Dateisystem einen bestimmten Cluster liest und schreibt, muss die Festplatte zwei physische Einheiten lesen und schreiben. Dies verringert die Lese- und Schreibgeschwindigkeit und verkürzt die Lebensdauer der Festplatte.

Derzeit wird eine Software zur Festplattenpartitionierung verwendet, um mehrere Sektoren hinter 63 Sektoren in mbr zu reservieren, um jeden 4096B-Cluster des Dateisystems auszurichten. Dadurch werden übermäßige Lese- und Schreibvorgänge vermieden, während die Lese- und Schreibgeschwindigkeit verbessert und die Lebensdauer verlängert wird.

3. Methode

Wie man eine 4K-Ausrichtung erreicht

Wenn Sie mit dem systemeigenen Tool in Win 7 oder späteren Versionen partitionieren, wird die Partition nach der Formatierung standardmäßig 4K ausgerichtet (2048 Sektoren). Die Benutzer müssen also keine Einstellungen vornehmen. Wenn Sie noch das Windows XP System verwenden, sind Sie auf das Tool eines Drittanbieters angewiesen, um eine 4K-Ausrichtung zu erreichen.

Hier empfehlen wir den professionellen Partitionsmanager – MiniTool Partition Wizard und seine Align Funktion (Ausrichtungsfunktion).