【补档及勘误】高级格式和原生4K扇区，你知道吗？

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一提到“高级格式”，很多人都知道——不就是4K扇区吗。

那么标题里面我为什么单独又列了一个“原生4K扇区”呢。

当然是这两个并不等同了。这里就做一个简单的介绍。

参考资料：
希捷：过渡到高级格式化 4K 扇区硬盘 （如果对4K扇区一无所知或者忘得差不多了，强烈建议先通读一遍）
ZDNet：企业级缓行？高级格式化4KB扇区硬盘深度解析 （就看最后一页“总结与展望”后面的内容就行，前面绝大部分是抄希捷那篇的，就是改了几个错别字……）
微软：Microsoft 对 Windows 中 4K 扇区硬盘驱动器提供的支持策略（像是机翻的……）
微软：Advanced format (4K) disk compatibility update （英文，与上一篇互补）
T13: ATA/ATAPI Command Set - 2 （英文PDF，Annex E "Implementation Guidelines For 1 024 and 4 096 Byte Sector Sizes"）
（从参考资料中可以获得大量知识，我这里只提及其中很少的一部分，有能力尽量看原文）

简单来说，目前市场上存在三种扇区格式的硬盘。分别是：

硬盘类型	物理扇区大小	逻辑扇区大小
512字节原生 (512n)	512字节	512字节
512字节模拟 (512e)	4096字节	512字节
4096字节原生(4Kn)	4096字节	4096字节

（为方便描述，下文分别用“512n”、“512e”、“4Kn”指代上述三类硬盘）

其中“512e”的硬盘也就是“高级格式”硬盘，目前多数新款消费级硬盘都是这一类。要查看自己的硬盘是哪一类，可以用微软教你的方法，在Windows 8（或者打过"KB 982018"这个补丁）的命令提示符（管理员权限）里面输入

1. fsutil fsinfo ntfsinfo X:

复制代码

"X:"就是你要查询分区的盘符。然后得到

  每个扇区字节数:

  每个物理扇区字节数:

前者是逻辑扇区大小，后者是物理扇区大小。

其他方法还有iRST控制台、AIDA64和一些磁盘工具（比如HDS）的存储硬件信息里面会写。

从参考资料里面我们可以得知，因为受到软硬件系统限制，无法直接从512n转到4Kn，所以为了顺利突破技术限制，同时给行业一个过渡期，诞生了512e这个格式。

然后我们还知道4K扇区好处多多，即使是用512e也是好处比坏处多，无非就是要做4K对齐，但这实际上都是厂商往利好于己的宣传。当然从长远来看，转向4K扇区格式是必然的，只不过这一过程中消费级又成了小白鼠。

其实物理4K扇区的好处主要体现在物理层，比如存储密度上升、ECC能力提升、持续读写更快。但这对消费者来说几乎无意义，就算希捷告诉你应用高级格式能提供额外10%的空间，你买一块1TB的硬盘，格式化以后还是931GB。这只是意味着厂商可以用更烂的碟片实现同等容量和品质了。而主要影响使用体验的是逻辑层，虽然512e最小化了对软硬件系统的冲击，但并不是说完全没有影响。比如：
    依然要求48-bit LBA寻址，这就干掉了很多老RAID卡，当然还有32位XP这种古董系统；
    更复杂的逻辑设计，逻辑512字节到物理4K字节必然需要一层转换，做的不好就会严重影响使用甚至完全不能用，像高级格式早期的某些型号硬盘（早期采用AF的西数绿盘在部分老阵列卡上有非常严重的兼容问题，很大程度就是非主流的512e策略造成的，而同期的希捷Barracuda.Green就没有问题）；
    一些软件兼容上的问题，在微软的知识库文章中提到了。

如果软硬件支持得当，4Kn是可以像512n一样使用的，从而避免512e出现的一些问题，甚至可以用MBR模式支持大于2TB的硬盘。

但参考资料里面也提到了不是所有应用环境都适应整段4K读写，要实现4K对512B的完全替代还需要很多努力。当然对消费者来说，要用上4Kn的硬盘，至少得Windows 8以上的操作系统了。

目前支持4Kn的硬盘只限于部分USB外置硬盘和部分新款企业级硬盘，桌面产品还是0。虽然自2009年高级格式诞生以来，企业级产品一直对其不理不睬，但对4Kn支持却领先了消费级产品（当然也一并出了512e的产品）。几乎是同时，LSI、Adaptec等厂商也拿出了支持4Kn的RAID/HBA卡，一方面也说明了企业级环境需要更充分的软硬件配套工作。

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在这里还要提醒4K对齐这个概念，这个词在高级格式HDD和SSD里面都有用到。SSD里面的4K对齐，对齐的是页(page)和块(block)；高级格式HDD里面的4K对齐，对齐的是物理扇区(physical sector)。由于目前绝大部分SSD的工作模式都是模拟成HDD，所以能在检测软件中看到有逻辑扇区和物理扇区的存在，但这两个对SSD来说都是逻辑概念，跟页和块等物理属性没有对应关系。虽然SSD和HDD如果不4K对齐有类似的后果，但不要把这两者混为一谈。

本文一直在提“高级格式”这个词，高级格式特指物理4K扇区的512e硬盘；不要与“高级格式化”相混淆，在分区之上的格式化操作都是高级格式化。与之相对的，某些磁盘工具中的“低格”并不是“低级格式化”，只是重新初始化扇区和重映射扇区，这是一个误用。真正意义上的低级格式化是定义扇区这一级别的，会在硬盘出厂前完成，所谓“格式化后容量”或者“用户可用容量”是指低级格式化以后的，而非在Windows中创建分区并格式化后的容量。其他定义扇区级别的操作，比如SCSI硬盘由512字节/扇区重新格式化为528字节/扇区，多数情况下会导致格式化后容量降低。

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补档备考

1. 将原帖补充的内容整合进主贴。

2. 增加一个早期AF问题的例子。

3. 增加一段对“低级格式化”的补充说明。

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勘误

"512e"和"4Kn"这两种磁盘格式都是“高级格式”（准确地说是第一代高级格式）。

所以说“高级格式”的特征就是物理扇区大小为4096字节。

但IDEMA（International Disk Drive Equipment and Materials Association /国际磁盘驱动器设备与材料协会）的AF 512e Logo相当误导人，加上2014年以前AF 4Kn的设备相当罕见，所以我误解了“高级格式”的定义。

上面是AF 512e的Logo

然后是AF 4Kn的Logo

在此向大家致歉。

看了才知道，我原来还以为AF是原生4K

学习了，好帖子~

我可以说没有看懂么？也许我该慢慢看一下。

原来如此啊，原来“高级格式”居然还是512B的扇区。
而且，“高级格式”的翻译比较好，和建立文件系统的“高级格式化”区分开了。

这下真的是学到东西了。

学习了。

谢谢

勘误

"512e"和"4Kn"这两种磁盘格式都是“高级格式”（准确地说是第一代高级格式）。

所以说“高级格式”的特征就是物理扇区大小为4096字节。

但IDEMA（International Disk Drive Equipment and Materials Association /国际磁盘驱动器设备与材料协会）的AF 512e Logo相当误导人，加上2014年以前AF 4Kn的设备相当罕见，所以我误解了“高级格式”的定义。

上面是AF 512e的Logo

然后是AF 4Kn的Logo

在此向大家致歉。

这个512e的过渡对消费者没什么意义啊。

我的西数绿盘……算是512e了？