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[硬盘] SMR硬盘到底如何,WD 西数 NAS红盘 6TB 评测

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发表于 2020-4-23 21:01:47 | 显示全部楼层 |阅读模式
前言

随着人们对数据存储的需求越来越大,机械硬盘单盘容量越来越大。目前的PMR(Perpendicular Magnetic Recording 垂直记录技术)+氦气技术,会在单盘16T以上逐渐达到物理限制的瓶颈。此时就需要新的技术来继续提升磁盘的数据记录密度,让硬盘容量持续发展。这时候SMR(Shingled magnetic recording,叠瓦磁记录)就进入到大家的视野。

一个新事物的诞生往往都伴随着争议,SMR也不例外。前段时间,WD(西部数据)宣布了旗下NAS红盘2TB-6TB都使用了SMR技术。同时希捷、东芝宣布部分磁盘也使用了SMR技术。

不可否认的是,SMR技术确实会对磁盘性能带来损失。SMR技术的成熟,未来会越来越普及,提升单碟的密度从而提升容量,满足用户对更大容量的需求。就像SSD从MLC变为TLC一样。

而今天,我们要看看当前使用SMR技术的红盘,到底适用于哪些场景。


什么是SMR

要看SMR硬盘的优缺点,首先要知道什么是SMR,和传统的PMR垂直记录有什么区别。

传统PMR磁道在磁盘上是这个样子的,一圈一圈分布在磁盘上。每一圈磁道上面记录了数据。
1.jpg

为了方便后面描述,我们做一个简单的放大展开,大概是这么个效果。
2.jpg
磁道和磁道之间有着白色的间隔,这个空间不能存储数据的。

由于目前磁头技术原因,读取磁头使用了巨磁阻效应,它的体积小于写入磁头。顺便说一下,巨磁阻效应的发现,获得了2007年的诺贝尔物理学奖。

读写磁头大小差异,决定了磁头在写入和读取时候需要的空间不同,也就是磁盘写入的磁道就是图上黄色部分。而读取的时候,只要读取黄色部分中的当中任意一部分就可以了。往往读取是读取当中部分,也就是图上绿色部分。

从这张图上看,白色的磁道间隔,写入磁道不读取部分(黄色部分),都是在磁盘上的空间浪费。如何要更好的利用磁盘上物理空间,厂商们就对这些地方动脑子了。

于是,SMR技术就来了。叠瓦式磁盘则写入与先前写入的磁道的一部分重叠的新磁道,从而使先前的磁道更窄并允许更高的磁道密度。如图就是白色部分消失了,黄色部分相互重叠。类似屋顶瓦片那样重叠。叠瓦一词就来自这里。

4.jpg

放大在整个磁盘上,看起来的效果就是类似这样。
3.jpg

把磁道叠起来,在空间上带来了更大的利用率。但是也会带来一系列问题。SMR硬盘在读取时候,并没有什么问题。读取磁头很小,在重叠的磁道中,读取数据并不是大问题。SMR硬盘在写入的时候,问题来了。如果磁盘区域是完全空白的,那没问题,直接一层层写入就好了。写入速度和PMR没什么区别。如果磁盘区域附近有数据,要进行写入,问题就大了。写入的数据会覆盖到周边的磁道造成数据丢失。为了避免这个丢失发生,磁盘会把数据写到其他空白区域。然后等后面磁盘空闲时候,把原有的数据和新写入的数据组合,再一起写入磁盘。这个过程叫做SMR磁盘的整理。这是以前PMR磁盘没有的。而这个整理过程对于SMR磁盘非常重要,可以帮助SMR硬盘恢复高速的写入能力。重要度类似于SSD的GC和TRIM。所以SMR硬盘不适合在有高写入负载的环境下使用,也不适合在有大量随机写入的环境下使用。


哪些硬盘是SMR盘
QQ图片20200525170207.png
首先是WD西数,表格中可以知晓WD RED红盘2—6TB容量的都是SMR盘,8—14TB的为CMR盘

QQ图片20200525170303.png
希捷不同型号的SMR硬盘一览

QQ图片20200525170354.png
图中红框部分为东芝的SMR硬盘。即东芝的3.5寸P300桌面硬盘, 4TB (HDWD240UZSVA) 和6TB (HDWD260UZSVA) 采用了SMR技术


WD SMR红盘开箱
DSC00431.jpg
WD NAS红盘6TB型号为WD60EFAX,尺寸为147mm x 101.6mm x 26.1mm。SMR,泰国制造,5400rpm

DSC00412.jpg
正面一览。容量,生产日期等信息都在这一面的贴纸上

DSC00413.jpg
背面一览。PCB板通过螺丝固定在盘体上

DSC00415.jpg
拆下PCB主板,PCB主板与盘体之间有一层泡棉作为缓冲

DSC00419.jpg
PCB主板背面一览,这一面没有焊接任何元器件

DSC00422.jpg
PCB主板正面一览。在左下和右上边缘处各有一枚RV传感器,可以让WD60EFAX在多盘位NAS机箱中保持可靠的性能

DSC00425.jpg
主控芯片为88i1054-NXZ2,制造厂商是Marvell

DSC00427.jpg
K4B2G1646F-BYMA,DRAM缓存,DDR3 1866规格,大小为256MB

135229nugzcpag3p3dvcou.jpg
不同容量的NAS红盘规格。西数为WD60EAFX NAS红盘提供3年有限质保

性能测试
QQ图片20200526140329.png
在Windows下,6TB的红盘可用空间大约为5589.03GB

空盘

QQ图片20200526140552.png
首先将WD 6TB红盘格式化成NTFS格式

QQ图片20200526142440.png
HD Tune测试。SMR算法优化导致空盘测试的速率偏高

QQ图片20200526143345.png
CrystalDiskMark测试,受限于5400转速,WD的WD60EAFX NAS 6TB红盘读写速率在200MB/s左右

QQ图片20200527102255.png
向WD60EAFX NAS 6TB红盘写入文件,写入速率在170MB/s左右

QQ图片20200527102521.png
从WD60EAFX NAS 6TB红盘读取文件,读取速率在173MB/s左右

脏盘

QQ图片20200527094107.png
将WD 6TB红盘用数据填满

QQ图片20200527094614.png
HD Tune测试。相比于空盘,脏盘条件下整个硬盘的读取曲线呈下降趋势,内圈最慢速的位置只有70MB/s左右

QQ图片20200527095614.png
CrystalDiskMark测试,脏盘条件下WD的WD60EAFX NAS 6TB红盘读写速率在100MB/s左右

QQ图片20200527103407.png
向WD60EAFX NAS 6TB红盘写入文件,写入速率在68.6MB/s左右

QQ图片20200527100127.png
从WD60EAFX NAS 6TB红盘读取文件,读取速率在72.7MB/s左右


SMR硬盘在空盘或者整理后,读写性能和传统磁盘并没有太大影响。在SMR硬盘进入脏盘状态后,性能会骤降。所以在使用SMR硬盘的时候如何避免磁盘进入脏盘状态极为重要的。这也是目前磁盘厂家和操作系统厂家共同努力的方向。


推荐和避免的使用场景

从上面介绍和盘体性能测试,我们大概知道了SMR硬盘的优点和弱点。这里来说下这类磁盘的推荐和避免使用的场景。

推荐使用场景

1、用于读取场景,其实家用nas就是一个读取偏多的场景。
  除了最开始拷贝数据进去以外很少会出现长时间连续写入。例如Video Station这种都是读取,写入也基本上是前期一次性完成的。
2、用于存档场景,视频或者资料保存归档。
  比如保存视频,照片,企业归档数据,不一定什么时候才会拿出来用,一次性写入完事的情况。
3、用于读取场景比较多的监控视频类,这类型应用存在大量的顺序写入操作和读取操作,随机写入操作较少,所以SMR也比较适用。

最重要的是,要给磁盘足够的时间做整理和垃圾回收,这样会让盘干净一些,减少覆写的情况发生。

避免使用场景

1、企业级重写入场景,特别是数据库存储类应用。
2、不适合作为操作系统盘
3、随机写入很多的情景


特别要说明的PT使用

PT是个很特别的应用。如果你是靠free大包刷流量,刷完删掉再刷别的话,那SMR硬盘的确不适合你。如果你是属于长期保种的玩法,那SMR没有任何问题,因为这样基本上是一次写入终身读取。简单的说适合佛系玩家使用,不适合把自己当做PT服务器狂刷流量的玩家。


Synology NAS和PT实际使用测试
DSC00434.jpg
实际测试使用了Synology DS1618+ 6盘位NAS,安装6块6T WD SMR红盘

DSC00523.jpg
NAS安装Synology E10G17-F2,双口万兆光卡,通过万兆交换机连接到电脑,使用RAID 6方式组织阵列

RAID6 初始化时间和速度

QQ图片20200524130020_meitu_1.jpg
开始时间为5月24日的13:00

QQ图片20200524211716.png
结束时间为5月24日的19:10,消耗时长为6小时10分钟

RAID6 下SMR磁盘的性能

QQ图片20200525140342.png
向DS1618+中上传文档,此时NAS的写入速度为491MB/s

QQ图片20200525140205.png
从DS1618+中取回文档,此时NAS的读取速度为1.10GB/s

QQ图片20200525135639.png
挂载ISCSI储存后,CrystalDiskMark测试

RAID6 修复RAID时间和速度

QQ图片20200525173554_meitu_1.jpg
拔掉一块硬盘后,尝试RAID 6修复。开始修复时间为5月25日17:35

QQ图片20200526095543.png
插上一块新的硬盘后,尝试RAID 6修复。修复完成时间为5月26日08:19。消耗时长为14时44分钟

千兆宽带下PT实际下载速度

QQ图片20200525165550.png
下载速度维持在68MB/s左右

总结

总结确实很难写,历史的车轮滚滚向前,更低价格更大容量都是不可抗的发展方向。当年备受争议的TLC,如今也成为了SSD的主流。不要急于下结论,根据自己的实际应用,去选择适合的产品。

如果在乎磁盘的性能,高等级企业级的PMR磁盘很适合。如果在乎容量和价格,SMR硬盘是个不错的选择。更大的容量,更好的价格,难道不香么。希望随着SMR技术不断成熟,磁盘价格会持续降低,给用户带来实实在在的实惠。

最后用一句话结束这篇文章,没有不好的技术只有不好的价格。

评分

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你每次过弯都很不自然。虽然这辆GT-R的马力很大,不过车头很重。那么多急弯,你每次入弯,就一定要推头。尤其是最后那五连发夹弯,你每次都拿不准最好路线。除非你能克服这个问题,否则你是斗不过我的五菱宏光的

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发表于 2020-5-29 09:15:22 | 显示全部楼层
个人赶脚对于使用大容量硬盘存储数据的用户来说数据的安全性其实更加重要一些。SMR技术如果对硬盘的可靠性和数据安全没有大的影响还是可以接受的。

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发表于 2020-5-29 09:22:49 | 显示全部楼层
学习了,学习了~~

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发表于 2020-5-29 11:02:24 | 显示全部楼层
饱受争议的不是TLC,是三星说TLC叫3bit MLC,依然卖了MLC的价格。不过MLC的M本身就是multi的意思,多,大于等于2都可以叫multi。
同理放到现在SMR价格相比PMR并没有明显下跌,而且西部数据敢冒天下之大不韪在nas红盘产品线里用这个,就是厂家在强X消费者,没什么好洗的。

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发表于 2020-5-29 11:15:57 | 显示全部楼层
始作俑者,价格也没显著下降,性能显著下降。如果东芝和希捷也学着来,那不就是无形之中拉高了使用成本。

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发表于 2020-5-29 11:58:37 | 显示全部楼层
非常有帮助的文章,感谢科普!一直用HGST或者西数的企业盘(PMR)。

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发表于 2020-5-29 12:27:38 | 显示全部楼层
价格低才是王道

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谢谢分享

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发表于 2020-5-29 14:38:42 | 显示全部楼层
我买的全是红盘Pro

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发表于 2020-5-29 19:30:54 | 显示全部楼层
应该说CMR和SMR,因为SMR盘也采用了PMR技术。

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发表于 2020-5-29 20:47:43 | 显示全部楼层
我是有点怕这种叠瓦技术,一块希捷2T的2.5寸盘,用于下载用了2年就不行了,写入数据速度可以低到几KB甚至0KB,实际就是没法用报废了,然而用磁盘检测软件检测则又是全绿的块。过低的擦写次数,纵然价格再低也不算好技术。
If 60 Minutes comes a callin', and you haven't committed a crime, you don't get more break out than that.

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发表于 2020-5-29 21:01:50 | 显示全部楼层
感谢分享!

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一般家用系统盘都是SSD,  机械盘很少会出现大量的重复擦写 为了容量 SMR还是可以接受的

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不看好目前的SMR技术,毕竟很容易导致降速的结果。除非有质的飞跃,否则难胜大任。。。

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如果强行SMR还不肯降价,那就是消费者强制被厂家喂屎,那是绝对不能够接受的

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有块SMR的东芝笔记本硬盘,开箱第一天就出坏道挂掉了,所以SMR盘,一生黑。

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在核心特性上打折扣甚至核心功能缺失的产品,不是好产品,再便宜也没用

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谢谢分享!都说红盘没有绿盘时间好!

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等有钱了整几块 做nas

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