辛苦的對齊 (Align)

按照預設 Windows 2003 以前的版本, 包含 XP, 2000... 等, 並沒有對儲存裝置 (HDD or SSD) 的分割表作規劃, 因此第一個分割表會自動位移 63 sectors, 造就了 32256 bytes (31.5KB) 的偏移.

然而問題就出在這了, Windows Vista 之後的版本, 如 7, Windows 8... 等, 都最少需要 4KB 為邊界作每一次的 IOS 動作, 顯然 31.5KB 沒辦法被 4KB 整除, 因此當正好讀取在 31.5KB 無法整除的邊界時, 就必須要 2 次 IOS 動作.

現在主流的儲存裝置測試主要分兩類: 循序讀寫, 隨機讀寫. 前者沒什麼好說的, 通常可以測試該儲存裝置最大的效能, 然而 Windows 系統碟每秒鐘都會不斷的有資料讀寫, 而這些讀寫往往都是幾個 bytes 而已. 因此 4K 隨機讀寫就成了關鍵, 這項測試結果直接影響使用者對於電腦「反應速度」的「主觀經歷」, 而...4K 隨機讀寫正是 SSD 的特長. SSD 另一個決定性的關鍵是 track-to-track 反應時間, 趨近於 0ms. 而 HDD 受限於主軸馬達轉速與電磁機械磁臂的來回時間, 上述時間都有 8~18ms 之間.

主題拉回來, 那麼如果修改了分割表的位移量, 真的能「看見」改善的效能?


看得見!

WD6400AAKS (7200rpm, SATA) 測試圖

WD5000BEVT (5400rpm, SATA) 測試圖

ST340016A (7200rpm, IDE) 測試圖

數字會說話, 概略分析表如下
WD6400AAKS
4K 寫入 +45%, 讀取 +90%
連續寫入 +1%, 讀取 +0%

WD5000BEVT
4K 寫入 +12%, 讀取 +4%
連續寫入 +16%, 讀取 +17%

ST340016A
4K 寫入 -11%, 讀取 +0% (反而變慢!)
連續寫入 +10%, 讀取 +13%
ps. 這棵硬碟屬於早期的液態軸承硬碟, 2002 年份的老爺貨, 40GB, IDE, 有非常特殊的讀寫特徵 -->> 寫入比讀取快.


結論:
align 選擇「確實」能改變整體讀寫的效率, 不管是 4K 或連續, 引用一下舊文 http://blogs.msdn.com/b/jimmymay/archive/2009/05/08/disk-partition-alignment-sector-alignment-make-the-case-with-this-template.aspx, 其中的原理是減少硬碟處理 IOS 的次數 (這方面是硬碟機的弱項), 藉由每次對齊的處理, 從而減少了「多餘」的 IOS 命令, 「還原」了硬碟機原本該有的效能.

大致就是這樣

(下一篇說明修改 align 的具體步驟)