应用场景看未来 机械硬盘存亡路

SSD/" target="_blank" class="relatedlink">闪存的固态硬盘(SSD)的崛起给机械硬盘(HDD)的发展带来前所未有的挑战。甚至有人认为未来几年固态硬盘将完全取代机械硬盘，这让雄踞主存储市场几十年的机械硬盘厂商难以接受，但是，希捷和西数最近的财报数据却表明，硬盘行业收入和利润在下滑。整个行业的前景堪忧，但是面对SSD的强劲攻势，被誉为现代工业机电产品两颗明珠之一的机械硬盘真的就没有存在的价值了吗?硬盘技术将如何发展才能突破重围？

面对不断增加的数据量，SSD并不能解决所有数据存储的所有问题。在SSD兴起之前，HDD要满足存储的容量需求和性能需求，但是硬盘并不能很好的兼顾这两个需求。由于HDD是半导体与机械的集合，所以其性能要受到多方面的影响，那么对于容量需求的满足将成为未来很长一段时间HDD的侧重点。

从应用场景来看，主要分为消费级和企业级两种不同的应用场景。应用场景是硬盘设计的主要出发点。桌面级PC硬盘设计的工作场景为办公、游戏，以及访问互联网等。在这样的应用场景中，硬盘的读写次数并不多，而且是写多读少，只需满足5天*8小时的应用即可。所以在消费级应用中，普通硬盘都能够满足用户需求，当然也不是说消费级硬盘就不能代表硬盘发展的前沿技术，其实，很多硬盘的前沿技术都是要先应用于消费级场景，等技术完全成熟以后才会出现在企业级应用中的。

企业级应用需要满足7天*24小时的工作负载，此类硬盘对MTBF、震动控制，UER等的要求都比消费级有了更高的要求。企业应用场景细分来有在线应用、近线应用，以及冷数据。针对这些不同的应用，各家硬盘厂商也推出了自己的硬盘产品。

从这么多年硬盘技术的发展来看，硬盘一直用牺牲容量换取性能的改善，但是在SSD出现以后，硬盘只需要坚守容量这块阵地就可以立足发展。在线应用是企业应用最为广泛的场景，比如ERP、OLTP、实时运算数据等，这些应用场景对硬盘的性能要求也很高。此应用场景中的硬盘几乎每时每刻都在读写，而且还需要支持较大的IO随机读。该场景对性能的要求将使得SSD最先占领此块阵地。

近线数据应用和冷存储就成为硬盘的需要坚守的阵地。近线数据应用主要是对在线系统的定期备份和存储，或者是用户数据挖掘分析。冷存储则是需要存储长期闲置、极少被访问，但是又不能丢失、近线级的响应时间的数据。

针对大容量的需求，磁盘厂商通过加盘片、压空白的方式来不断扩大磁盘容量。叠瓦磁记录技术(SMR：Shingled Magnetic Recording)和热辅助磁记录技术(HAMR：Heat-Assisted Magnetic Recording)都可以通过提高磁录密度的方式来提供磁盘容量。

所谓叠瓦磁记录技术，其实原理很简单，磁轨大小通常取决于写入磁头大小，都比读取磁头要大，而磁轨宽度一般做得比实际需要略大一些，以降低读回数据时不小心跑到邻近磁轨的几率。SMR就缩小了磁轨间的保护距离，特别是允许磁轨互相重叠，就像屋顶的叠瓦，这自然就能在不缩小磁头的前提下大大提高存储密度。尽管数据写入涉及磁轨的全部宽度，但是硬盘关心的其实只是一小部分，相当于读取磁头宽度的那一点。

基于这两项技术都没有商业量产的硬盘出货，但是2013年希捷宣称已经利用SMR技术生产了100万块硬盘。并且表示会在2014年用该技术提高存储密度，将单碟密度提高到1.25TB，并籍此打造四碟装的5TB硬盘，还希望在增大容量的同时不会损失性能。另外，希捷非官方消息也表示，已经把HAMR技术应用到了2.5寸10K硬盘。

与此同时，厂商还通过加盘片的方式来提高磁盘容量。就2.5英寸移动硬盘为例，HGST就在9.9mm厚度下装了3张盘片。面向服务器/存储系统的15mm厚2.5英寸硬盘，盘片数也从最初的2张，增加到4张。希捷也在2001年推出了可以容纳12张盘片的硬盘。

加盘片提高了容量，但是问题来了，这么密集的盘片数量其能耗和散热该如何解决?HGST给出来的解决方案是：充氦硬盘。2012年9月，HGST发布了HelioSeal平台，用密度只有空气七分之一的氦气(helium)填充硬盘驱动器内部。2013年11月推出了Ultrastar He硬盘，用7张3.5英寸盘片实现了目前业内最高的6TB容量。据陈5.3W的闲置功率，比3.5英寸、5碟，空气填充的4TB硬盘降低23%，工作温度下降4-5摄氏度，可以应用到各个层面帮助数据中心降低TCO。

不管何种技术，都是为了满足应用的需求。针对行业应用，东芝推出了“影音级硬盘”和“监控级硬盘”。影音级硬盘针对影音业务及机顶盒等应用场景，最大容量为3TB，可以为视频影音应用提供持续高性能的数据连续访问性能;监控级硬盘则是目前监控硬盘市场领域唯一达到4TB的产品——对于平安城市、安防监控等领域的应用来说——更大的容量意味着更低的成本和更快的部署速度。

另外，冷存储依然是硬盘最佳的应用场景，在大容量需求面前，硬盘依然是首选。容量高达数TB的SATA磁盘依然物美价廉。15k转速的SAS磁盘在写入上也具有显著优势。即使云计算的发展也不能说就要淘汰硬盘，云计算需要的不仅是性能，还有容量、能耗、可控性和安全性。