對這文章發表回應

由於最近考慮幫手邊的兩台筆電升級為SSD，因此過去這一個禮拜一直在研究SSD的分割區起始位置應該要對齊SSD實體配置單位的問題（ 相關技術背景也可以參考這裡，而對齊前跟對齊後的效能差異、及對SSD寫入時系統停頓症狀的改善，可以參考 這裡以及 這裡，或是本文下方charles.cyc兄提供之實測數據），這個問題的本質與WD的先進格式硬碟在某些情況下必須配合WD Align這個公用程式使用是相同的，微軟在2008年底的WinHEC，就已經在強調這個SSD面臨的分割區對齊問題之重要性：


按這裡檢視圖片

只要是SSD上的分割區處於未對齊SSD實體配置單位的狀態，SSD效能就不能完全發揮，不過相對之下這還是小事，未對齊的分割區還會造成SSD在連續小檔的寫入時，系統可能會有一頓一頓的感覺，最壞的是還會增加無謂的SSD額外寫入動作，而這偏偏是SSD使用者最該避免的。

傳統硬碟的實體基本讀寫單位是磁區，大小是512bytes；而SSD的實體基本讀寫單位是page，常見大小為2KB/4KB [註1]；作業系統的讀寫跟基本邏輯配置單位則是cluster，通常一個cluster包括不只一個磁區（NTFS格式化時預設為4KB，也就是8個磁區）。雖然作業系統不直接以磁區為檔案系統的存取跟配置單位，但在規劃硬碟空間時，卻可以用磁區為最小單位指定分割起始位址，因此為了BIOS跟作業系統相容性，SSD仍然必須將每個page透過軔體模擬為若干個512bytes的"磁區"。

在規劃硬碟空間的時候，分割區的位置可由任何磁區開始，如果分割區的一開頭就不對齊SSD page的邊界，例如XP的分割程式，是從第63個磁區開始，也就是第31.5KB處，由於這個值不能被2KB/4KB整除，對應到SSD在實體page之上所模擬出的磁區時，正好會從某個實體page的後段開始，影響所及，該分割區裡的所有cluster也都會變成未對齊的狀態，一旦作業系統對某一個未對齊的cluster進行寫入，在SSD上，會變成需要寫入到兩個實體page（在下圖中，page是標示為4096b sector），由於XP作業系統本身不了解SSD的實體特性（畢竟XP推出很久了..... ），因此造成分割區跟cluster對不齊SSD page邊界的現實。[註2]


按這裡檢視圖片

有些人或許會質疑：那SSD控制器廠商苦心設計出來的Wear Leveling演算法呢？Wear-Leveling在上圖的情況中之所以無法發揮作用的原因，在於不管是採用MBR或GPT方式分割SSD、或是檔案系統的格式化、或將cluster配置給檔案、以及cluster與磁區間的對應關係，那都是作業系統跟驅動程式/內建工具程式的事兒，SSD只負責提供眾多模擬出來的512-byte磁區（仍透過LBA定址）、並處理好模擬的磁區與SSD實體page之間的對應關係。

因此，當XP分割程式依預設值在MBR（主分割表，位於第一個磁區）內註明第一個硬碟分割區將由第63個磁區開始時，SSD根本不知道發生什麼事、或是寫入MBR的值的意義是什麼，當格式化程式依MBR的記載從第63個（SSD模擬出的）磁區開始將每8個連續的磁區劃分成一個NTFS預設的4KB大小cluster時，事實上SSD也不知道作業系統正在規劃些什麼、作這些是何意義，對SSD來說，那只是一連串的磁區讀寫命令，也不會知道正在發號施令的到底是XP、Win7或是Linux，因此在不全盤瞭解這些命令意義的情況下，SSD的控制器及軔體本身，絕對沒有權力擅自去更改任何作業系統的決定跟規劃，否則就天下大亂了。等到格式化完成，分割區/cluster不對齊SSD page邊界的事實也已經造成了[註3]。

Wear-Leveling能發揮作用的地方，只在於事後當作業系統對某個未對齊的cluster寫入時，因為該cluster會對應到8個磁區，再透過SSD軔體對應到2個SSD的實體page（因為未對齊），因此最終實體寫入何處，可由Wear-Leveling演算法針對全域的實體配置單位使用次數情況來判斷決定。這部份的演算法對應都在SSD內部處理，對外部而言是黑箱作業，因此沒有跟作業系統的相容性問題。

相對的，如果分割區的開頭有對齊SSD page的邊界，該分割區裡的所有cluster也會變成對齊的狀態，對某個cluster進行寫入時，在SSD上，只需寫入一個page即可。Win7/Vista的分割程式，是從第2048個磁區開始分配，也就是第1024KB處，而一般來說不管是SSD的page size、erase block size、組RAID時的stripe size、NTFS的cluster size，都不出512bytes/1KB/2KB/4KB.....256KB/512KB/1024KB這些2的冪次方數值，都是1024KB的因數、也幾乎不會大過於1024KB，因此分割SSD時就不會有未對齊的疑慮。


按這裡檢視圖片

下面是另一張來自Micron、針對分別在XP與Vista下依預設值分割SSD後、作業系統寫入對應到SSD實體配置的示意圖，同樣是循序寫入3個cluster，在分割區未對齊的情況下，需要寫入4個SSD的實體page，分割區對齊的情況下，則是3個。

按這裡檢視圖片

一般要在SSD上裝作業系統，可能情況有：

1. 在Win7/Vista下直接規劃SSD，或是直接在新SSD上重安裝Win7/Vista，Partition會是對齊的狀態。
2. 在XP下規劃SSD或直接在新SSD上重安裝XP，分割區是不會對齊的。
3. 如果是XP下安裝Vista/Win7升級版，由於是沿用XP的分割區，也不會是對齊的狀態。


不過相信並不是每個人都會在新買來的SSD上重新灌作業系統，較為進階的玩家，應該都是用類似Acronis True Image這種硬碟/分割映像的複製工具，將作業系統從原本的硬碟複製到SSD，但是在這樣的情況下，必需要看該工具本身是否有特別注意SSD下的分割區對齊，否則一不小心，就算原本是裝Win7/Vista、系統分割區是對齊的，複製到SSD後還是可能變成分割區未對齊的狀態。 某些SSD廠商，會"貼心"的提供Acronis True Image OEM版讓買家方便從硬碟複製原有的作業環境到SSD，這時候反而應該要特別注意。複製完成後，建議要用下方補充#1或補充#2所提到的方法確認一下分割區的對齊狀況

在沒有事先對齊分割區、但OS已安裝的狀況下，類似WD提供給如EARS/EZRS系列先進格式硬碟所用的WD Align這種分割區對齊工具程式，就有很大幫助了，但是SSD廠商雖然不少，似乎沒聽說有那家像WD一樣提供分割區對齊工具，讓已安裝了一堆東東的SSD使用者能夠在不破壞現有資料的前提下，進行將分割區對齊的事後補救，但是今天在尋找SSD分割區對齊相關資訊時，突然發現了一個工具：Paragon Alignment Tool，而且是限時免費的....

Paragon這家公司也算是老牌的硬碟工具廠商，不過以往似乎都以企業用戶為主，這個Alignment Tool，有以下的特色：

按這裡檢視圖片


Paragon Alignment Tool的網頁，裡面有個Flash動畫解釋分割區對齊前跟對齊後的差異

這個工具同時適用於AFT先進格式的硬碟（如WD的EARS/EZRS系列）以及SSD、SSD RAID、甚至是VMware Server下的VMFS虛擬硬碟volume、或企業SAN/RAID的環境，不過對齊分割區固然會有效能增進，但是對於網頁提到的"300%的效能增進"，請不要過度期待、當作廣告看看就好（ 這件事情，個人還是持高度保留態度，畢竟每個人使用習性不同，只要知道無謂的SSD額外寫入可以藉由對齊分割區來避免、進而不要縮短SSD原本該有的壽命就好。

要免費下載這個工具程式，請連結到下面這個原廠網頁， 免費版提供到2010/7/31，Paragon還蠻夠意思的，同時提供了x86跟x64的版本。(2010/12/24補充：如果還有下載需要的，請參考 第109樓下方資訊)


http://www.paragon-software.com/landing-pages/WhitePapers/paragon_alignment_tool.html

填寫完網頁下方的資訊後，就會收到一封email，裡面包括了：

1> Product Key
2> Serial Number
3> Paragon Alignment Tool的白皮書下載連結，裡面包括了為何AFT先進格式硬碟、SSD、RAID、甚至SAN(Storage Area Network)及VMware Server的VMFS Volume，都可以藉由分割區對齊來增進效能的技術說明，值得一讀。
4> Paragon Alignment Tool 2.0 x86版下載連結
5> Paragon Alignment Tool 2.0 x64版下載連結
6> Paragon Alignment Tool 2.0 Recovery CD下載連結

以上所有的下載連結，都可在 收到mail後的七天內下載最多十次（意思是您還可以將收到的mail轉寄給....咳咳.....同"公司"內的九名"同事"....咳咳..... ），誠意也算是相當足夠了....

程式執行的步驟還蠻簡單易瞭的，大致就是下面幾個步驟，不過請注意： 簡單步驟的背後，畢竟是直接對硬碟分割表/檔案系統的更改寫入以及檔案的搬移，對於這類型的工具軟體，進行前先對SSD/硬碟進行備份絕對不會是件壞事。


1. 程式執行時的注意事項畫面，按"Next"到下一步：

按這裡檢視圖片

2. 硬碟跟硬體分析畫面：
按這裡檢視圖片

3. 偵測後會列出系統內所有的磁碟跟磁碟內的所有分割區，右方有圖示說明，紅色的是不能對其進行對齊作業的分割區，綠色的則是沒有未對齊問題的分割區，黃色的是沒有適當對齊、且可以對其進行對齊作業的分割區，在這一頁將所要處理的黃色分割區勾選起來，再按"Align Partitions"：
按這裡檢視圖片

在一般單機使用的情況下，建議只需要對SSD/SSD RAID或是AFT先進格式硬碟裡面的黃色分割區進行分割對齊動作，如果是傳統硬碟，就算看到裡面的某些分割區是標示為黃色的，也不會影響效能，可以跳過。

4. 對齊作業進行中：
按這裡檢視圖片

5. 對齊作業完成：
按這裡檢視圖片

[註1] NAND Flash的實體特性事實上各家變化跟差別還不少，而且還在持續演進中，SLC跟MLC也大不相同，但因本文不是以介紹NAND Flash為主，可參閱Micron的Technical Note :
NAND Flash 101 Introduction

[註2] 所謂的對硬碟進行"分割"，也可以想成是對硬碟空間進行規劃，不是一定要將硬碟分成兩區（含）以上，因此即使只將SSD全部空間規劃成一區，仍然必須注意該單一分割區的對齊問題，因為這個問題的本質是關於分割區規劃的起始位置，而不是SSD到底被劃分成多少區。

[註3] 不過，不排除未來會有夠聰明的SSD軔體，能夠認出並理解作業系統正在進行MBR/GPT分割表的寫入及後續格式化動作，這樣就有機會在內部進行對齊調整。Seagate近期推出的4KB先進格式硬碟，便具有Smart Align技術，即使是用XP進行分割，號稱也不會減損效能，也不需事後用工具來對齊分割，不過如果是用Acronis True Image或類似工具來複製分割區而造成的未對齊呢？還有待進一步資訊確認。

=============================補充#1=============================
AS SSD Benchmark

這個SSD測速程式也有支援偵測SSD的分割區是否處於對齊的狀態，在左上角可以看到系統分割區的起始位移，如果看到綠色的"OK"，就是對齊的狀態，如果有紅色"Bad"字眼，就是非對齊的狀態。不妨先跑跑看，再決定需不需要下載Paragon Alignment Tool。

對齊前：（有紅色Bad字樣）

按這裡檢視圖片

對齊後：（已經變成綠燈，請注意寫入效能的改善，幅度分別為17.8%、45.1%、31.7%、5.7%）
按這裡檢視圖片

以上感謝32樓charles.cyc大熱心贊助對齊前及對齊後之效能圖片！！也歡迎各位同好po出使用Paragon Alignment Tool前跟使用後的對齊位移結果，如果有使用前後的Benchmark數字貼圖，當然也歡迎！

=============================補充#2=============================
http://www.techpowerup.com/articles/other/157


按這裡檢視圖片

這個網頁可以方便算出硬碟上的分割區是否處於對齊SSD實體配置單位邊界的狀態，不過主要幾個參數值還是要自己key進去，但是旁邊的"How to get"，點下去後可以幫您了解從系統中何處可以得到這些值。

主要參數有；

1. 分割區的啟始位置（Partition Offset，以bytes為單位）
2. 檔案的配置單位大小，也就是簇（Cluster）的大小（File Allocation Unit Size）
3. NAND的Erase Block Size
4. NAND的Page Size
5. 如果有跑RAID，可以再鍵入Stripe Unit Size

原則上1的數字，必須能夠被2、3、4、5的數字整除；而5的數字，必須能夠被2整除。