为了从蚊子腿上刮下肉,厂商让我们硬盘的寿命和速度减少一半,教你如何识别「劣质盘」

现在买新电脑或硬盘大多数人都会选择 SSD(固态硬盘),但对于大容量存储和对稳定性有要求的场景,例如数据中心、NAS 等还是会选择性价比更高的 HDD(机械硬盘)。机械硬盘方方正正的身躯,厚实丰满的手感,给人一种可靠安全忠诚的形象。但你可能不知道,为了多赚 25%,包括西部数据在内的众多一线硬盘大厂偷偷更换了磁盘技术,让我们的硬盘速度更慢,寿命更短。01—机械硬盘如何工作在开始了解这个阴谋之前,我们需要先知道机械硬盘的大致工作原理。如果我们将钉子和一块磁铁放在一起,时间长了钉子会被磁化,获得一点磁铁的能力。机械硬盘就像是一个装了大量钉子的盒子,一块 20GB 的机械硬盘中大约有 1600 亿个小钉子,每一个钉子就是一个小小的信息,称为一个 bit。数据存储以 1和 0 的形式存储在机械硬盘中,被磁化的钉子代表1,未磁化的钉子代表 0。

例如大写字母 A 在磁盘的二进制是 01000001,也就是一排八个钉子,第一个钉子未被磁化,第二个被磁化,接下来五个未被磁化,最后一个被磁化。在机械硬盘中实际上没有钉子,真正代表 1 和0 的是又大又圆的盘片上的磁性物质。盘片上有像树的年轮一样的一圈圈同心圆轨道,称为磁道,这些磁性物质就排列在磁道中,磁性物质的磁场方向决定了它是 1 还是 0。

(图源:群辉科技)当盘片旋转时,磁头上的读取磁头通过感应磁场方向来判断它是 1 还是0,再将其转换成我们看到的系统、软件、图片、视频、游戏等等数字世界里的一切。

(图源:YouTube TED-ED)写入数据则是用磁头上的写入磁头改变磁性物质的磁场方向,从而改变磁道上的 1 和0。

(图源:YouTubeTED-ED)02—如何获得大容量知道磁盘如何工作后就明白,同一张盘片上磁道数量越多,可以放下的 1 和 0 就越多,从而存储的数据就越多。我们以西部数据 8TB紫盘为例,这款硬盘大约有 2.48 亿条磁道,每个盘片的单面有 1550 万条磁道。这是一块 3.5 英寸(8.89cm)磁盘,去除主轴占有后盘片的实际可用半径大约是 0.875 英寸(2.22cm)。2.22cm上并排了 1550 万条磁道,每毫米大约有 698198 条磁道。一根头发的直径大约是 0.06mm。也就是说头发丝直径的长度下大约有 41892 条磁道。从前的硬盘采用PMR/CMR 技术(垂直磁记录/传统磁记录)。磁道被一圈一圈排列,中间留出一定间隙提高读写精度避免数据干扰。在写入数据时,写入磁头会刷过整个磁道,改变磁道上磁性物质的磁场方向。而读取时,读取磁头只扫描磁道中间一条。

(图源:B站 薛定谔的三花猫)在「聪明」的厂商眼中这显然是一种浪费,于是他们想出了一个聪明的办法,将写入浪费的部重叠起来,中间只留下很窄一段保护距离,这样一来同一个盘面可以容纳更多磁道,使之容量提升 25% 左右。

(图源:B站薛定谔的三花猫)这种技术称为 SMR(叠瓦式磁性记录),使用这种技术的磁盘也叫叠瓦盘,顾名思义,磁道像瓦片一样重叠起来了。不管传统技术还是叠瓦技术,读取磁头只需要很小一部分,所以读取性能并没有差别。

(图源:B站薛定谔的三花猫)但原本需要整个磁道宽度的写入磁头就麻烦了,因为太宽,在写入时会同时覆盖两根磁道,这将会把同样的数据写入到相邻的第二根磁道上。所以写入磁头必须重新刷一遍第二根磁道让它的数据还原,但这样的话与第二根磁道相邻的第三根磁道又遭殃了,怎么办呢?继续刷第三根、第四根……

(图源:B站薛定谔的三花猫)写入一条磁道需要牵动与之重叠的所有磁道,这种做法显然会大大增加写入时间。特别是在只修改部分数据时。于是厂商们将多根磁道分为一组,在组与组中间划出一条「缓存区」,当刷第一根磁道的数据前,先将第二根磁道磁道的数据放入缓存区中,刷完第一根磁道再将第二根磁道的数据还原,这样就不用修改全部内容。

(图源:B站薛定谔的三花猫)所以 SMR 硬盘的缓存通常比较大,一般是 256 MB,比 CMR 硬盘的 64MB 多了 4 倍,不过也只是治标不治本的方法罢了。02—大容量的代价除了容量能够提升外,叠瓦盘可以说浑身都是缺点:1、不支持随机写入和原址更新复写入,因为会覆盖重叠磁道上的数据,SMR 硬盘只能按顺序追加写入;2、使用寿命堪忧,硬盘的写入次数是有限的,而 SMR 的数据覆盖完全是无用功,每次写入都会翻倍降低硬盘寿命;3、性能衰减严重,机械结构在工作中精度必然会逐渐下降,而精度下降在 SMR 这样的高密度硬盘上的结果就是性能暴跌;4、重建时间久,硬盘阵列重建时由于大量无效写入而导致响应缓慢,甚至失败;5、数据恢复困难,依然是因为数据覆盖的原因;如果你只打算将这款硬盘作为仓库,存放不重要的文件,偶尔修改里面的内容,那 SMR 还是勉强可以接受的。否则没有理由选择叠瓦盘。03—如何分辨最可气不是并不是 SMR 硬盘的诸多缺点,最麻烦的是一些厂商偷梁换柱。SMR 硬盘在成本不变的情况下提升了容量,但售价却并不比 CMR 硬盘便宜。并且一开始厂商们压根不标出到底是 SMR 盘还是 CMR 盘,偷偷将 SMR 盘混入 CMR盘中卖,以抽奖的方式慢慢替换掉 CMR 盘。现在市面上大部分都是 SMR 盘。今年 5 月的西部数据吃了两场官司后才老实将使用 SMR 技术的硬盘改了一个名字。

(图源:PC Gamer)如果你想分辨手中的硬盘是 SMR 还是 CMR(大概率 SMR),可以看硬盘缓存,SMR 硬盘缓存一般 128 MB 起步,256MB 即便可以确定是 SMR 盘,CMR 则通常是 64 MB。因为 SMR 硬盘密度高,为了保证磁头精度转速不宜太快,如果转速只有 5400 转,缓存还在 128 MB 以上,基本就是 SMR 盘了。值得留意的是 CMR 和 SMR 都是 PMR(垂直磁记录)下的分支,如果产品只标注了 PMR 并不能判断他到底是CMR(传统)还是 SMR(叠瓦盘),最稳妥的方法是直接询问客服或者到官网查型号,以下是常见的 SMR 硬盘型号:Seagate希捷(包含且不限于下列型号)Barracuda 2TB(ST2000DM008)Barracuda 4TB(ST4000DM004)Barracuda 8TB(ST8000DM004)Desktop HDD 5TB(ST5000DM000)Exos 8TB(ST80000AS0003)Archive V2 6TB(ST6000AS0002)Achive V2 8TB(ST8000AS0002)Western Digital 西数(包含且不限于下列型号)WD20EFAX 2TB(3.5")红盘WD30EFAX 3TB(3.5")红盘WD40EFAX 4TB(3.5")红盘WD60EFAX 6TB(3.5")红盘WD20EZAZ 2TB(3.5")蓝盘WD60EZAZ 6TB(3.5")蓝盘WD10SPZX 1TB(2.5")蓝盘WD20SPZX 2TB(2.5")蓝盘WD10SPSX 1TB(2.5")黑盘Toshiba东芝(包含且不限于下列型号)P300 6TB(3.5")P300 4TB(3.5")DT02 6TB(3.5")DT02 4TB(3.5")DT02-V 6TB(3.5")DT02-V 4TB(3.5")L200 2TB(2.5")L200 1TB(2.5")MQ04 2TB(2.5")MQ04 1TB(2.5")等等!你以为多掏点钱买固态就安全了?下期我们聊聊固态上的陷阱。

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