固态硬盘为什么要开启AHCI和进行4k对齐,其中的原理是什么？

首先只要你不用上古的win7，用win10的话这些早就搞定了。

SSD读写都有最小单位，我在做的仿真系统，读的最小单元是4k，写的单元是16k。

打个比方，假设一本书每页都刚好写一个小故事，你在一页中就能看完。但是前言比较长，要一页半。最开始的印刷是像长微博一样，连着印没有问题。但是现在改印书了，要分页，那前言一页半，后面就得往前追，于是每个故事的后一半都在下一页——这样你看一个故事要看两页，麻烦。4k对齐就是把前言的一页半改成两页，这样又恢复了每页刚好一个故事。

本来NTFS最小单元也是4k，但是NTFS系统的头恰好不是4k的倍数，就蛋疼了。传统的机械硬盘这没有任何影响，因为物理上是连续的，读取的时候都一样就像你看长微博一样。但是ssd是分开的，就像你看书一样，所以性能会有所下降。

AHCI主要是支持trim和ncq？网上查到的。

首先trim是什么？我来大体解释一下。

因为最开始的硬盘是机械硬盘，那ssd只能用一些方式来兼容机械硬盘的协议才能生存，所以出现了一个东西叫做FTL。

举个例子，机械硬盘下，你修改一个文件，就直接修改那个文件所在的磁性颗粒的极性就行了，但SSD不能这样，因为SSD只能充电（从1变0）不能放电，也不是说不能放电，放电的时候只能按照一定大小比如4K放电，充电可以按照bit充。这就有个问题，比如我有个数据“1001”存在硬盘上，我想改成“1011”，机械硬盘就直接对第2bit进行磁极翻转就行了，但ssd并不能针对第2个bit放电，只能把全部的1001都放电成1111，然后再对第2bit进行充电成1011。但是放电是很慢的，我们不如找个新的地方来写，然后等硬盘使用了一定程度后统一放电。于是就有了FTL层。

比如你新建一个文件大小4k，我们给个编号001（逻辑地址），首先ntfs会记录“文件001，状态有效”然后找ssd要4k空间，ssd就看自己的ftl表，找个4k的物理地址，比如0002，这样映射是（001，0002）。当你修改了这个文件001，其逻辑地址还是001，但是ssd会找个新的物理地址比如0003，映射就是（001，0003），你要问0002？还存折着老版本的文件。你比较牛逼，编辑了几千次，那映射就是（001，9999），然后接下来没有了，怎么办？就对0001 0002 0003 0004一起放电，擦除（放电）最小可能是16KB，所以一次就擦4个，然后0001就又可以用了。

但是你删除了001，只是ntfs的记录会变成“文件001，状态无效”，ssd的映射还存在，这样ssd还会误以为这个文件有效，假如这个文件只有4k还好说，要是4g那就比较拙计了。trim是删除的时候告诉一下ssd这个文件删除了，没空间了可以回收这里。

这个过程影响什么？假如ssd一共只有16kb，对应0001-0004，ntfs对应001-004。假如ntfs建立了001然后形成了映射（001，0001），然后删除了文件001，那么新写文件ntfs会从001-004中寻找，但是ssd就只能从0002-0004中找了，这样ssd的效率会变低。归根结底是因为ntfs和ssd各自维护一套映射表，导致上下层的数据有效性记录不一致。但是旧的ide接口协议怕是没有留下上下层交换映射表数据的api，所以效率低了。

这个过程其实比较蛋疼，因为以前的硬盘就是裸盘，直接暴露物理地址给操作系统的大概是。所以操作系统上层自己做了文件管理系统。现在ssd因为读写方式和机械硬盘不一样，但是要适应旧的文件管理系统，就只能多增加一个主控来做处理。然后上层也修修补补，增加了trim，大家都凑合用。好在这么多硕士博士堆paper，这个龃龉的部分也被各种策略搞的好了不少。ACHI大概是预留了一些之前没有用到的api什么的，现在用作trim了。毕竟IDE都上个世纪的标准了，我们也不能苛求那时候就预想到ssd会流行。

当然，个人用户已经很满意ssd的性能提升了，但是企业用户不是，所以之前的fusion io（京东在用的）自己设计了一个文件系统贯通了主控和上层，提升了不少性能。现在被sandisk花了几亿刀收购了，其实就一套硬件+文件系统api。

说了这么多，看不懂没关系，程序员和工程师都做好了，你就买个新电脑，新SSD，装个新系统就行了。死磕有我们这堆研究生和工程师呢，交给我们就好，反正我们也有钱赚。

Just enjoy it。