SMR叠瓦盘是什么?叠瓦盘为什么不推荐买?

什么是SMR瓦楞式堆叠磁盘

虽说现在是固态硬盘的天下,但传统机械硬盘并没有退出舞台,如果说有大量数据,比如照片、视频等我们还是要用到大容量的机械硬盘的。

在大家购买机械硬盘的有没有发现一个细节,之前买的机械硬盘一般都是64MB缓存,而现在很多硬盘都升级到了256MB缓存了,但价格并没上上涨,这是为什么呢?会不会有人觉得256MB比64MB更大了,说明硬盘性能更强了,呵呵呵,如果这么想那就错了!256MB缓存的硬盘比64MB缓存硬盘不仅性能没有上升反而是下降!这个256MB缓存的机械硬盘就是SMR瓦楞堆叠盘。

一、机械硬盘发展史

1.LMR水平式记录磁盘

我们要知道,机械硬盘的主要构造有马达、磁盘、磁头臂、磁头,硬盘运行的时候磁头悬浮在磁盘上方几纳米,磁头上的读取磁头可以读取磁盘上磁粒的极性,磁粒极性向右的时候为1,极性向左的时候为0,这样来达到读取数据的目的。写碰头可以改变磁粒的极性,达到改写或定入数据的目的。这种叫做LMR水平式记录磁盘。

水平式记录磁盘工作原理
LMR水平式记录磁盘工作原理

2.PMR垂直式记录磁盘

而随着制造工艺的升级,写入磁头做的更小,碰粒极性由原来的水平改为了垂直,极性向上为1,向下为0,这种叫做PMR垂直式记录磁盘,因为磁粒变为垂直导致占用空间更小,所以单位面积的数量就变多了,磁盘容量也就有非常很明显的提升。LMR水平式记录磁盘的存储密度仅有133GB/平方英寸,而PMR垂直式记录磁盘可以达到1108GB/平方英寸,

垂直式记录磁盘工作原理
PMR垂直式记录磁盘工作原理

3.SMR瓦楞式堆叠磁盘

这几年在PMR垂直记录磁盘下又出现了一个新的分支,那就是SMR瓦楞式堆叠磁盘,它是基于PMR又改进的,利用了叠瓦磁道的原理,在数据密度上比传统的PMR又有了巨幅的提高。之前没有使用叠瓦磁道技术的传统PMR磁盘就被称之为CMR磁盘,相对应的就是采用了叠瓦磁道技术的SMR磁盘。CMR和SMR都属于PMR垂直式记录磁盘范畴。

市面上的普通机械硬盘正在逐渐的从传统的CMR过渡到SMR瓦楞式堆叠磁盘,虽然SMR瓦楞式堆叠磁盘是在CMR基础上改进的,但是它的性能相对于CMR来说不仅没有提升反而降低了很多,特别是写入操作跟CMR磁盘比实在是太垃圾了!

二、传统机械硬盘工作原理

为什么SMR瓦楞式堆叠磁盘性能比之前的CMR性能下降了呢?我们首先弄清楚机械硬盘原理。为了能精准的定位数据在磁盘的具体位置,磁盘被划分了无数个磁道,磁道又被划分成多个扇区。在读取数据的时候先定位数据所在的扇区的磁道的位置,磁头先摆动到数据所在的磁道的上方,然后等待着数据所在的扇区转过来,就可以读取数据了。这就是机械硬盘的寻道和寻址功能。为了方便大家理解,我截取磁道表面上一部分,把它放大并拉成一条条直线。

机械硬盘的组成部分
机械硬盘的组成部分
传统机械硬盘磁道拉直的样子
传统机械硬盘磁道拉直的样子

在普通的机械硬盘中,由于写磁头比读磁头宽,所以写磁头写入数据后再用读磁头读取数据时,只有读磁头扫过的中间部分是有效的。读磁头只需要窄窄数据带就可以读取数据了,但写入磁头无法做的再小了,所以磁道的上下方的空余部分其实是没用的。而且CMR磁盘为了保证写磁头不干扰到相邻磁道,磁道与磁道之间还有一定的间隔,这就导致了数据密度变的更低了,很多空间就被浪费了。

传统机械硬盘磁头读写原理
传统机械硬盘磁头读写原理

三、SMR瓦楞式堆叠磁盘工作原理

为了再次增加磁盘的存储密度,在CMR磁盘的基础上又进一步改进,于是就有了SMR瓦楞式堆叠磁盘。SMR瓦楞式堆叠磁盘解决了CMR写磁头太宽导致的磁道浪费,也解决了磁道干扰导致的磁道间隙。之所以把它叫做瓦楞式堆叠磁盘,是因为它把磁道像房顶的瓦片一样一个盖一个的堆叠在一起。下面我给大家图解下叠瓦磁盘的读写原理。

瓦楞式堆叠磁盘的磁道就像瓦片一样堆叠在一起
瓦楞式堆叠磁盘的磁道就像瓦片一样堆叠在一起

1.瓦楞式堆叠磁盘的写入操作原理

先看下叠瓦磁盘的写入操作是怎么进行的,由于瓦又叠磁盘的磁道是堆叠在一起的,而写磁头比较宽,所以写入数据的时候把下面的磁道也一起写入了,下一个磁道写入的时候覆盖了上一个磁道重复写入的数据的同时又把下一个磁道又重复写入了。依此类推把数据全部写入磁道。

瓦楞式堆叠磁盘写入操作原理
瓦楞式堆叠磁盘执行写入操作的步骤

2.瓦楞式堆叠磁盘读取操作的原理

再看一下叠瓦磁盘的读取操作是怎么进行的,读取磁头比较窄,像普通磁盘一样正常读取就可以了。

瓦楞式堆叠磁盘执行读取操作的步骤
瓦楞式堆叠磁盘执行读取操作的步骤

这里就可以发现,叠瓦磁盘的数据密度为什么比普通磁盘要大的多的原理了。

叠瓦磁盘没有磁道间隙
叠瓦磁盘没有磁道间隙,数据存储更紧密

3.瓦楞式堆叠磁盘改写操作的原理

最后来看叠瓦磁盘的改写操作是怎么进行的,这也是为什么叠瓦磁盘比普通磁盘性能下降很多的关键!要知道普通磁盘磁道之间是有间隙的,所以改写数据就跟写入数据一样,随便操作。但是叠瓦磁盘就不一样了,由于叠瓦磁盘磁道堆叠的特性,改写某一磁道的数据势必会影响下一个磁盘的数据,所以必须要有一个缓冲区先把下一磁盘的数据放入缓冲区,改写完目标数据后,再从把缓冲区把数据重新填回来。(这里也就解释了为什么SMR磁盘的缓存从64MB升级到了256MB,因为改写数据时需要大量的缓冲区。)通过图解可以发现,本来操作一次就可以完成的任务,放在叠瓦磁盘身上必须操作四次才能实现,所以我才会说叠瓦磁盘性能很垃圾。

瓦楞式堆叠磁盘执行改写操作的步骤
瓦楞式堆叠磁盘执行改写操作的步骤

当然了,当我们要改写某一磁道的数据时并不是要把它后面所有的磁道都挨个重写,要不然如果是改写最外圈的磁道岂不是要把整个碟片全部重写啊!那样的话实在是太太太麻烦了。所以整个磁盘并不是从头到尾全部采用叠瓦技术的,而是以扇区为最大单位,每个扇区内的磁道都是叠瓦,各个扇区之间留有间隔、互不干扰。我们改写某一磁道数据只会影响所在扇区内的磁道,其它扇区不受影响的。

到这里想必大家对SMR瓦楞式堆叠磁盘的认识基本差不多了吧,很多人会问我SMR磁盘对于CMR磁盘有什么优缺点呢?它存在的意义是什么呢?

四.SMR瓦楞式堆叠磁盘的优点及缺点

(一).SMR瓦楞式堆叠磁盘的优点

1.SMR瓦楞式堆叠磁盘由于采用了磁道堆叠技术,使得数据存储密度更高,同等容量的磁盘碟片数量更少,磁盘的体积会更小,更轻便。

2.因同等容量的磁盘碟片数量更少,也就大大减少了成本,所以价格上也会比CMR磁盘更便宜。

(二)SMR瓦楞式堆叠磁盘的缺点

1.因改写磁道中间数据时会影响其它磁道的数据,像上图所示,改写一条磁道的数据需操作四次才能完成,大大增加了工作量,所以在改写数据时比CMR磁盘性能上有很大的差距,特别是剩余空间越少时读写越慢,慢到令人发指。

2.磁盘读写的次数与其寿命是有关的,叠瓦盘在改写数据时进行的读写次数远超CMR磁盘,所以它的寿命相比CMR磁盘更短。

3.CMR磁盘普遍是7200转,而到了叠瓦盘则变成了5400转,因为叠瓦盘数据密度变大,转速务必要降低,而转速直接影响读写速度,所以即便数据密度变大了由于转速的降低使其读写性能不增反降。

通过对比,大家可以发现SMR叠瓦盘的优点其实没什么意义,就是价格低了一丢丢,体积更小对于台式机来说没什么用,毕竟都是装在机箱里的,当然了笔记本除外,因为笔记本空间有限,为了能在2.5英寸的体积内尽可能的提高数据密度只能装叠瓦盘了。但要说到SMR的缺点,恐怕不少人接受不了的,它的读写性能跟CMR磁盘比确实是下降了太多。所以大家采购硬盘的时候尽量避免买到SMR叠瓦盘。

五、怎么避免买到SMR瓦楞式堆叠磁盘

至于怎么分辨SMR也很简单,选购机械硬盘的时候尽量选择7200转64MB缓存的,不要选5400转256缓存的就可以了。一般来说1TB内的硬盘都是CMR机械硬盘,只有2TB以上才会有SMR叠瓦盘。

SMR叠瓦盘是什么?叠瓦盘为什么不推荐买?
通过查看硬盘转速和缓存大小很容易辨别出SMR叠瓦盘

六、总结

既然SMR叠瓦盘缺点这么多,厂家为什么还要大批量生产呢,其实主要还是为了减少成本,当然对于我们消费者来说就不是什么好事了。其实SMR叠瓦盘也不是不能用,如果我们只是拿来当仓库用(比如说备份一下手机上的照片视频、作为公司企业的备份硬盘、存储监控录像等等),只要不去频繁的读写,也不去玩几十个G的游戏,不去做大型的视频剪辑的话,只用来办公、上上网、看看电影啥的,其实也感觉不出和CMR硬盘有啥不同来。如果不想用SMR叠瓦盘但偏偏不小心买到了的话也不用急,大不上再买一个固态,用双硬盘,把系统和常用软件放在固态,不常用的放在SMR盘里就可以了。

最后说一句。如果是不差钱的朋友我劝你还是直接买一个大容量的纯固态硬盘吧,有钱谁还用机械硬盘啊!

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