企业级缓行？高级格式化4KB扇区硬盘深度解析

上图是Seagate宣传资料中的SmartAlign测试数据，比较对象从左到右分别是4K扇区的：Desaru 72（应该是Momentus 750GB的内部代号，没有SmartAlign技术）、Desaru 72 Media Cache（这就是SmartAlign正式推出之前的名称）和Caviar Blue（西数蓝盘）。在Windows XP未对齐分区的情况下，SmartAlign的性能表现还是比较理想的，只是用自家的7200rpm硬盘和竞争对手的5400rpm产品对比有点田忌赛马的感觉。当然，西部数据的4K扇区硬盘一旦运行WD Align校准工具之后性能也会提升到应有的水平，只是没有希捷那样方便罢了。

希捷没有进一步讲解SmartAlign的实现方法，我们认为WD要想在这方面搞清也不是什么太大的难题。目前的现状，应该是两家厂商权衡各方面因素之后采取的策略。不过我们也不排除，西数今后可能会在OS等软件向4KB过渡的过程中加入类似于SmartAlign的技术。至于何时的硬盘才能够直接使用原生4KB扇区，结束模拟512byte扇区的“过渡期”，目前的预计是在彻底淘汰Windows 5.x系统的2014年（WinXP技术支持终止）左右。

至于为什么IDEMA 2011年1月1日的要求中不包括对OEM客户出货和企业级硬盘，这个其实也不难理解：部分OEM和企业级硬盘用户可能会有前文中提到的“小型离散数据写入”的应用需求，而且出现这种情况的几率相对于常规桌面应用来说要高。用测试软件举个典型的例子，就是使用IOmeter在没有硬盘分区和文件系统的情况下（常用方式）进行512字节数据块随机写这样的极限性能测试。

这个还让我们联想到固态硬盘的性能，大部分厂商公布的上万甚至50,000 IOPS的随机写入性能应该都是在4KB对齐情况下的测试结果，换个测试方法或许就会降低不少。由于闪存介质也需要用4KB物理页面来模拟512字节的逻辑扇区，面对小于4K的离散写入请求很可能也会出现性能下降，SSD固态驱动器存在的“写入放大”现象和4KB扇区HDD机械硬盘在原理上是相似的。

对应到实际中，一些企业级软件，比如Oracle数据库这样典型的结构化数据，可以使用其自带的OCFS文件系统，也可以支持直接对磁盘（包括RAID逻辑盘等情况）“裸设备”进行操作，并且比在文件系统上的效率更高。在这类环境下，高级格式化（4K）硬盘有可能会出现扇区不对齐、2KB或者更小数据块的随机写入等问题。类似的情况还反映在：IOmeter的OLTP（在线交易处理）应用测试脚本就包含了2KB、4KB和8KB三种数据块大小。

对于未来4KB扇区硬盘在企业级存储上的应用，我们还要考虑和RAID卡/磁盘阵列控制器之间的兼容性。尽管RAID在进行条带化时Stripe分块大小通常在64KB左右，一般不会小于4KB，但我们还是不能完全排除512字节模拟扇区和物理扇区可能不对齐的问题。根据笔者截至目前的了解，这些领域的厂商普遍还没有在4KB扇区硬盘的支持上做出过表态。

通过以上这些，大家就明白为什么4KB扇区硬盘在企业级应用上会缓行了吧？

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