我的问题是关于操作系统使用 ATA 命令与硬盘通信时使用的最小数据块大小（簇、扇区数）？
我知道物理扇区大小为 512 字节和
新硬盘有 4096 字节 (4K)和
操作系统分配单元（又名簇）等于 1 个或多个扇区。
簇大小取决于文件系统还是操作系统？
假设簇大小为（4096 字节，8 个物理扇区）==>它是否始终通过 ATA 命令强制执行？也就是说，如果应用程序发出 ATA 读取扇区 命令读取 1 个扇区，操作系统是否强制簇大小并请求 8 个扇区或请求 1 个扇区？
操作系统为文件保留的扇区或簇的数量是否始终 偶数 或者可能是 奇数？
答案1
不是，因为文件系统是位于 ATA 之上的，而不是相反。
如果应用程序发出 ATA READ SECTOR 命令来读取 1 个扇区
通常，应用程序不会发出 ATA 命令。它们向操作系统发出文件操作，然后操作系统文件系统层将它们（通常通过抽象的“块设备”层）转换为 ATA 或 SCSI 或 NVMe 命令。
即使是绕过文件系统的程序，也几乎总是使用操作系统提供的“块设备”操作而不是原始磁盘命令来执行读取/写入。它们仅在需要 ATA 特定功能（例如查询 SMART 状态等）时才发出原始 ATA 命令。
操作系统是否强制簇大小并请求 8 个扇区
否。如果申请做发出原始 ATA 命令，然后它这样做是为了旁路整个文件系统层（实际上，它甚至可能正在读取/写入具有不文件系统），因此此时强制执行文件系统级选项是没有意义的。
操作系统为文件保留的扇区数或簇数总是偶数还是可以是奇数？
在大多数文件系统中，文件的长度可以是任何数量；没有理由将其限制为偶数。如果文件需要 3 个簇，它将存储在 3 个簇中。
答案2
文件系统的簇大小不是等于物理主机和驱动器之间的最小传输大小。它可以更低或更高。
- 假设文件系统的簇大小为 64K，文件重命名只会更改保存目录的块中的一个字节。虽然簇现在已脏，但只有保存已更改部分的单个页面（通常为 4K）现在已脏，并将在下一次
*sync()调用时写回磁盘。在这种情况下，写入大小小于簇大小。 - 再次假设文件系统的簇大小为 64K，并且最近读取了其中一个簇。它在缓冲区/缓存中消耗的 16 个页面中，有 15 个页面仍然存在，但 1 个页面已被逐出。下次读取时，只会读取丢失的页面。在这种情况下，读取大小小于簇大小。
- 假设文件系统的簇大小为 4K，并且
readahead设置为 64K。如果读取不在缓冲区/缓存中的簇，则读取大小将为 64K。在这种情况下，读取大小高于簇大小。 - 假设文件系统的簇大小为 4K，并且两个相邻簇在缓冲区/缓存中是脏的。当电梯将这些页面标记为要写出时，它们很可能会在单个操作中被写入。在这种情况下，写入大小大于簇大小。
我只给出了一个更大/更小的读/写的例子，但肯定有数百种情况，其中物理传输大小比集群大小更小或更大（数量级）。