扇区和集群有什么区别？

Question

我浏览了维基百科和其他网站，这是我获得的信息。

Sector：最小可寻址单元（主要为 512 字节）
Cluster：最小分配单元（等于 1 个或多个扇区，簇数取决于文件系统）。

让我们在下面的例子中说：扇区 = 512 字节，集群 =8 扇区 = 4096 字节。现在，我很难弄清楚，当我尝试创建文件时，文件系统做了什么？它是否将 4096 字节视为最小写入/读取单位或 512 字节？

如果答案是 4096 字节： 当磁盘驱动器制造商提供 512 字节作为最小可寻址单位时，为什么文件系统将簇视为最小单位？我的意思是，这样做有什么好处？

Answer 1

将集群/分配单元/块作为最小单元的文件系统的优势在于，对每个扇区的整个磁盘进行寻址将需要更多的位来索引它。较大的位数会使其变慢，因为有更多的地址和要跟踪的内容。对于设备的每次访问，使用 48 位 (2^48 = 2.8e14) 寻址（和索引！）位置的效率要高得多，而不是 64 位或更多位 (2^64 = 1.8e16)。

但是是的，集群大小或分配单元大小（windows）或块大小（Linux）可根据定义的文件系统进行调整，这是操作系统通常可以访问以存储文件数据的最小大小。“定义文件系统”意味着格式化磁盘（或该格式的规范），因此意味着擦除磁盘上的所有数据。因此，在集群大小为 4kiB 的磁盘上，一个 1 字节的文件确实会像您的示例一样占用整个 4k 集群。是的，操作系统可以写入该集群中的某些特定扇区，但文件仍将使用该集群的相同扇区（文件大小始终是集群大小的倍数，无论其中包含什么数据。）簇大小，意味着重新格式化磁盘，这就是必须擦除所有数据的原因。

顺便说一句，较小的簇大小可以更有效地存储小文件。但是，由于集群数量增加，磁盘整体运行速度会变慢。当您的 PC 长时间坐在磁盘上磨削时，这是因为它正在尝试读取或写入如此多的小块，而它们的绝对数量会减慢一切。

例如：100,000 个 768 字节的文件，存储在具有 1kiB 集群的磁盘上：

• 768kB 字节的实际文件数据

• 使用了 1.024MB 的磁盘，因为每个文件使用了 1024 字节的磁盘。

• 空间效率 = 0.768/1.024 = 75%（还不错……）

同样，较大的集群更适用于文件较少、文件较大的磁盘，例如电影、图像和音频。由于集群较少，磁盘通常更快。但是要小心在上面放很多小文件：

例如：100,000 个 768 字节的文件，存储在具有 64kiB 集群的磁盘上：

• 768kB 字节的实际文件数据

• 使用了 6.55GB 的磁盘，因为每个文件使用 65535 字节的磁盘。

• 空间效率 = 0.768/6553.5 = 0.00017% !!!

具有混合内容的磁盘（例如操作系统）通常具有中小型集群/块大小，因为大多数文件的大小都是中小型的。最终结果是空间利用率和速度之间的折衷。

磁盘本身更喜欢 32kB 到 256kB 的块，因为这允许它们每秒传输最多的数据。

这都与传统的机械旋转盘式磁存储硬盘有关。SSD 或固态硬盘正在迅速取代传统硬盘，并拥有更快的读/写/寻道速度。那么，如今的 SSD 上的集群大小很重要吗？好吧，我想说它对普通用户来说不那么重要，但这只是因为 SSD（和现代计算机）已经快得多了。当 SSD 的速度已经比磁性硬盘快 5 倍时，谁会注意到 SSD 的速度下降了 10%？

对 SSD 上的集群大小影响更大的是吞吐量。您可能会发现（通过格式化和基准测试）对于该 SSD ，某个集群大小比其他集群要好得多。例如，某些 SSD 针对 8kiB 或 4kiB 传输进行了优化。这与内部电子设备准备根据请求传输的数据块大小有关。将操作系统尝试使用的内容（集群大小）与该 SSD 的最佳大小匹配 = 最快的传输速度。

然而，集群大小对于 SSD 上的文件“开销”原因仍然很重要。

我发现一个很好的 SSD 基准测试工具是适用于 Windows 的AS-SSD，以及适用于 Linux 的这些工具。