機械硬盤作為大容量存儲設備,自身的性價比高,對于NAS用戶來說,更是不二之選。
機械硬盤的歷史時間長,技術上也有很多的創新,在硬盤選購上,也需要多加注意。
硬盤內部結構
重要提示:不要擅自拆開正常運行的硬盤。
磁頭懸浮在盤面上的距離只有幾個納米。一個微小的灰塵,也會讓磁盤報廢。
硬盤內部,最主要的部件是磁盤和磁頭,也是最脆弱的部件,容易發生故障。
空氣硬盤
硬盤中以空氣為填充。硬盤上有氣孔,保障硬盤內外的氣壓平衡。
技術成熟,及時硬盤損壞,硬盤的開盤維修技術難度低。
缺點是聲音比較大,發熱比較高。硬盤的容量不會太大。
磁盤磁記錄方式
磁盤上是磁性物質,通過寫磁頭寫入數據,通過讀磁頭,讀取數據。
提高磁盤的密度,可以提高磁盤的存儲容量。
因為寫入磁頭比較大,所以磁道的大小很難變得更小。讀取磁頭比較小??梢栽谧x取的時候,做一些技術創新,這就是后面疊瓦盤使用到的技術。
磁盤記錄示意圖
LMR:Longitudinal Ma.NETic Recording 水平磁記錄
磁粒是水平方向的南北極,是很早以前的方式,缺點是為了避免前后干擾,磁粒之間不能靠得太近,這就導致存儲空間不高。每平方英寸大約133GB,磁盤容量受限。
PMR:Perpendicular Magnetic Recording 垂直磁記錄
在 LMR 上,為了增大存儲空間,要么增加盤數量,要么增加盤尺寸,但這都不可取,比如硬盤一分鐘轉5400轉,甚至7200轉,此盤邊緣的線速度非常高,再增加盤尺寸,磁盤在高速旋轉中,有分裂的危險。而且磁盤的尺寸也使用了幾十年,標準定下的東西,很難改變。
所以工程師想到另一種方式,將磁粒南北極由水平,改成垂直的,這就是 PMR(Perpendicular Magnetic Recording),存儲密度明顯增大。每平方英寸1108GB,是目前硬盤采用的磁記錄方式。
CMR:Conventional Magnetic Recording 傳統磁記錄
不使用SMR記錄的硬盤。用來區分和SMR。讀寫性能比SMR記錄的硬盤更好。
SMR:Shingled Magnetic Recording 疊瓦磁記錄
就目前的技術,寫磁頭要寬些,但是讀磁頭已經可以做得很窄了,也就是說假如寫磁頭寫入的是 10nm 寬,其實讀磁頭只需要使用 5nm 就可以了,這就浪費了 5nm,SMR 就想把這多余的利用起來,就像疊瓦片樣,相互之間有一定的覆蓋。雖然讀沒問題,但是寫入必須干擾很嚴重,所以常常需要移動數據,所以常常設計了大緩存,但是還是治標不治本。對于廠商來說,成本降低了。對于用戶來說,性能下降了。
磁道重疊在一起。在讀取數據時候,沒有影響,因為讀磁頭比較小,可以正常讀取一個磁道的數據。在寫入數據的時候,因為寫磁頭比較大,寫入一個磁道的數據,就會將受到影響磁道的數據覆蓋。所以在技術上,在進行寫入操作的時候,需要提前把受到影響磁道的全部數據先讀取出來,放入硬盤的內存里(這就是使用SMR技術磁盤內存大的原因。),寫入一個磁道的數據后,再把其他磁道的數據回寫一遍。為了寫一個磁道的數據,可能需要移動幾十個,上百個磁道的數據,增加了磁頭的負擔,延長了寫入的時間,大幅降低了寫入的性能。同時也降低了硬盤的使用壽命。如果磁盤的用途主要是數據保存,讀取用途,遠遠大于寫入,則可以考慮SMR的硬盤。
在硬盤上的介紹界面,大家看到的256MB內存,這些內存用戶也沒有享受到任何好處,看似內存很大,應該讀寫速度變快,實際上并沒有,廠家也不會良心到,給你增加了配置,然后價格還賣的便宜。
4種不同記錄的關系
選購建議
如果注重讀寫性能,硬盤的使用場景是研發,視頻剪輯,NAS等方面,一定要選擇CMR技術的硬盤,價格高一些,性能更好。
如果不注重寫性能,對寫入性能也不敏感,日常使用,可以選擇SMR的硬盤,畢竟價格更便宜
CMR和SMR區別
因為CMR和SMR的性能差距大,CMR相對于SMR來說,是更好的性能賣點,廠家會在顯眼的地方說明使用的是CMR。對于SMR,不是好技術,廠家通常決口不談,如果你翻遍了硬盤的介紹頁面,也沒有看到出現CMR的字樣,那么這個硬盤99%的可能性,是使用SMR技術的疊瓦盤。
使用CMR的硬盤
會在顯著位置標明自己的CMR身份。
以下面硬盤在京東的界面為例,可以看到,使用CMR技術的硬盤,會在硬盤標題處,標明是CMR內存更小(用不到大內存,大內存還要增加成本),價格更貴。
使用SMR技術的硬盤
通篇介紹,不會出現CMR,也不會出現SMR。
希捷硬盤
可以到希捷官網查詢
https://www.seagate.com/cn/zh/internal-hard-drives/cmr-smr-list/
酷狼系列(IronWolf):采用CMR技術,面向NAS,專業玩家領域
酷魚系列(BarraCuda):大容量的硬盤,采用SMR技術,面向普通家用PC領域
酷影系列(SkyHawk):大部分是CMR技術,少數是SMR技術,面向視頻監控領域,視頻監控需要7*24小時的數據寫入。如果寫入速度不高,會造成監控視頻卡頓,甚至歷史錄像數據丟失。
圖片轉載自網絡,網友整理的希捷型號和數據,在選購的時候可以作為參考
西部數據
需要根據硬盤的具體型號,到西數官網查詢。這是最靠譜的方法,下面表格的數據僅供參考。
https://www.westerndigital.com/zh-cn
西部數據(Western Digital)機械硬盤有多個不同的產品線,最常見的是藍盤,紫盤、紅盤、藍盤、黑盤。這些硬盤的區別和產品定位如下:
Blue藍盤 :定位消費級,疊瓦盤重災區,購買需非常謹慎。原綠盤產品線也已經合并進藍盤。
Purple紫盤 含Purple Pro定位監控級,官網現有數據表示該產品線均為垂直。
Red紅盤:含Red Pro/Plus定位NAS專用盤。Pro/Plus產品線全線垂直。普通的紅盤,還有疊瓦盤,對于NAS用戶就很傷。
Black黑盤 :定位專業用戶級
Gold金盤:定位企業級,全線無疊瓦盤。
HC系列:UltraStar定位企業級數據中心盤,mybook和elements殺雞取卵盤基本都是這個系列的降速盤。
如果單純想要避開SMR硬盤,那么西數紅盤Plus,Pro、監控級紫盤可以買。普通紅盤、藍盤以及黑盤則都存在SMR/CMR混用問題,介意的用戶可根據西數公布的型號“繞道”。
東芝硬盤
東芝硬盤,在東芝官網中,都有明確的標注??梢躁P注官網的數據更新。
https://toshiba-semicon-storage.com/cn/canvio/product/index.html#filter=.internal
東芝機械硬盤的產品線及定位:P300(家用消費級)、X300(專業級)、S300(監控級)、S300 Pro(監控級)、N300(NAS)、MG(企業級),容量由500GB到最大18TB不等。每個產品線的具體型號有:
- P300系列型號有:HDWD105、HDWD110、HDWD120、HDWD130、HDWD220、HDWD240、HDWD260
- X300系列型號有:HDWE140、HDWE150、HDWE160
- S300系列型號有:HDWV110、HDWT720、HDWT140、HDWT740、HDWT840、HDWT860
- S300 Pro系列型號有:HDWT360、HDWT380、HDWT31A
- N300系列型號有:HDWG440、HDWG460、HDWG480、HDWG11A、HDWG21C、HDWG31E、HDWG31G
- MG系列型號有:MGO4ACA200、MGO4ACA200、MGO8ADA400、MGO4ACA600、MGO6ACA600、MGO8ADA600、MGO6ACA800、MGO8ADA800、MGO6ACA10T、MG07ACA12T、MG07ACA14T、MGO8ACA16T、MGO9ACA18T
圖片轉載自網絡,在選購的時候可以進行參考。
氦氣盤
硬盤內部的填充氣體,由空氣,改為氦氣。同時磁盤改為全密封結構。
氦(He2)是一種無色、無味、無毒、無腐蝕性和不可燃氣體。氦氣的密度是空氣的1/7。盡管氦氣是宇宙中第二豐富的元素,僅次于氫,但它在地球上極其稀有和有限。在大氣中,氦氣容積濃度僅為0.0005%,所以它無法通過空氣分離的方式大量獲取。盡管如此,氦氣在天然氣中依然可以達到7%的濃度,也可以在濃度大于0.2%的氣體加工過程中提取,目前主要使用天然氣分離方法提純氦氣。氦美國是目前全球最大的氦氣供應商。氦氣可以在常溫狀態下,穿透金屬,速度很慢,不是通常所說的“漏氣”,所以氦氣經常被用作監測漏氣的標識性氣體。
氦氣的密度更低,磁盤旋轉的阻力更小,磁頭可以懸停在盤面上更近的距離,于是就可以在相同的體積的盤腔內,安裝更多的盤片和磁頭,實現更大的磁盤容量。降低存儲成本。
磁盤雖然是全密封結構,但是還是難免會有氦氣泄漏的問題,氦氣盤的質保一般是5年,對于廠家來說,只要5年內,氦氣沒有漏光就可以。
氦氣泄漏后,空氣會進入,空氣進入后,氣體的密度增加,影響磁盤的正常運行,氦氣泄漏到一定程度后,磁盤會進入寫保護的狀態,同時磁盤告警,這個時候,只能將磁盤的數據讀取出來,抓緊時間進行數據備份。
使用CrystalDiskInfo監測, SMART屬性中的16,表示的是氦氣硬盤內部的氦氣水平,臨界值25,低于25告警,氦氣盤變為只讀狀態。
對于大型數據中心來說,磁盤一般也會定期進行更換,對于家庭來說,選擇氦氣盤,有一定的風險。
價格便宜,容量大,是氦氣盤最大的優勢。
氦氣
氦(He2)是一種無色、無味、無毒、無腐蝕性和不可燃氣體。它主要來源于天然氣井。盡管氦氣是宇宙中第二豐富的元素,僅次于氫,但它在地球上極其稀有和有限。在大氣中,氦氣容積濃度僅為0.0005%,所以它無法通過空氣分離的方式大量獲取。盡管如此,氦氣在天然氣中依然可以達到7%的濃度,也可以在濃度大于0.2%的氣體加工過程中提取,目前主要使用天然氣分離方法提純氦氣。液體氦氣(-269 °C)是地球上最冷的物質。氦美國是目前全球最大的氦氣供應商。氦氣可以在常溫狀態下,穿透金屬,速度很慢,不是通常所說的“漏氣”,所以氦氣經常被用作監測漏氣的標識性氣體。
氦氣硬盤工作原理
氦氣盤中,可以容納更多的盤片,更多的磁頭。實現更小的磁頭與盤片之間的距離。提高整體的磁盤容量。
氦氣硬盤制作技術
放入盤片后,以氦氣填充,然后封閉硬盤,其中氦氣填充和硬盤封閉技術,是廠家的技術關鍵。
也因為氦氣盤是全封閉的,所以在進行維修的時候,拆盤后,只能想辦法恢復數據,修復后,無法進行充氦氣和封裝硬盤的操作。
希捷銀河系列氦氣盤
希捷的銀河系列,E系列為空氣盤,X系列為氦氣盤。
氦氣盤都是CMR垂直磁記錄方式。
西部數據Ultrastar系列氦氣盤
氦氣填充,CMR存儲,質保5年。