避之如虎?　SMR硬盤真的有那么恐怖嗎

在SSD硬盤強(qiáng)勢(shì)崛起的今天，HDD硬盤憑借超大容量及較低的價(jià)格，始終占據(jù)著市場(chǎng)的一席之地，對(duì)于BT下載、高清乃至企業(yè)/家庭NAS玩家而言，HDD硬盤更是不可或缺的存在，而當(dāng)下，全民追打SMR硬盤卻讓整個(gè)HDD硬盤市場(chǎng)風(fēng)聲鶴唳。

西部數(shù)據(jù)紅盤NAS翻車事件

自去年下半年開始，SMR硬盤討論熱度持續(xù)攀升，全民“科普”事件讓SMR成為DIY配件市場(chǎng)避之如虎的存在。

在眾多SMR硬盤“翻車”事件中，西部數(shù)據(jù)紅盤一度成為輿論的漩渦。在西部數(shù)據(jù)自身HDD硬盤陣營(yíng)中，紅盤本就定位于NAS市場(chǎng)，可被玩家扒出來西數(shù)在紅盤中混用SMR、CMR兩種磁記錄技術(shù)。這個(gè)消息在2020年4月引發(fā)存儲(chǔ)市場(chǎng)消費(fèi)者激烈討論，隨后，西部數(shù)據(jù)確認(rèn)紅盤的確存在SMR、CMR混用，具體來說，2TB～6TB是SMR，8～14TB是CMR。

可問題是在被網(wǎng)友爆出問題之前，西數(shù)一直將其標(biāo)注為使用CMR常規(guī)磁記錄技術(shù)。悄悄使用SMR的型號(hào)包括2TB到6TB容量的西數(shù)紅盤，8TB到14TB的型號(hào)暫時(shí)不受影響（依然是CMR）。

由于西數(shù)的隱瞞，許多用戶在NAS中安裝紅盤這一專為NAS設(shè)計(jì)的硬盤后遇到了嚴(yán)重性能問題，如寫人性能下降嚴(yán)重、陣列重建緩慢、硬盤因響應(yīng)超時(shí)而被剔除陣列等等。

全民追打SMR硬盤

原本不少人以為這無(wú)非就是西部數(shù)據(jù)一個(gè)品牌的特例，可隨著討論的深入，在洶涌的輿論壓力下，東芝、西數(shù)、希捷都不得不承認(rèn)旗下的硬盤存在CM R、SMR混用。

希捷、西數(shù)公布的SMR硬盤系列主要是如下部分：

Barracuda 2TB-7，200rpm-SATA 6gig-ST2000DM008

Barracuda 4TB-5，400rpm-SATA 6gig-ST4000DM004

Barracuda 8TB-5，400rpm-SATA 6gig-ST8000DM004

Desktop HDD 5TB-5，900rpm-SATA6gig-STS000DM000

Exos 8TB-5900rpm-SATA 6gig-ST8000AS0003

Archive v2 6TB-5，900rpm-SATA6gig-ST6000AS0002

Archive v2 8TB-5，900rpm-SATA 6gig-ST8000AS0002

東芝使用SMR技術(shù)的硬盤有4個(gè)系列的，如下所示：

Toshiba DT02（3.5寸）：SMR用于4 TB及6TB

Toshiba P300：SMR用于4TB及6TB

Toshiba MQ04（2.5寸）：SMR用于1TB及2TB

Toshiba L200：SMR用于1TB及2TB

值得注意的是，之這前使用SMR技術(shù)的硬盤主要是3.5寸，而在東芝這里，2.5寸的硬盤也使用了SMR技術(shù)，即使容量只是1TB、2TB這樣的低容量的。

在這場(chǎng)全民“避坑”行動(dòng)中，甚至有網(wǎng)友總結(jié)出了西數(shù)及東芝硬盤官方公布的辨別SMR與否的技巧——東芝硬盤：型號(hào)DT02：5400轉(zhuǎn)，4、6TB為SMR（相關(guān)產(chǎn)品主要是P300系列）

西數(shù)硬盤：紅盤中2TB～6TB是SMR，8～14TB是CMR。

廠商獨(dú)寵SMR硬盤

相對(duì)于消費(fèi)者的“厭惡”，廠商們似乎對(duì)SMR硬盤情有獨(dú)鐘。以西部數(shù)據(jù)為例，根據(jù)西數(shù)（Western Digital）的最新路線圖，2026年HDD硬盤的容量將達(dá)到60TB，是現(xiàn)在的4倍多。不過壞消息就是60TB也得靠SMR疊瓦式磁盤技術(shù)，不然就只有50TB容量，所以在未來SMR硬盤還會(huì)受到重視，未來一半的硬盤都要上SMR技術(shù)。

根據(jù)西數(shù)發(fā)布的最新路線圖，SMR技術(shù)在未來還會(huì)快速發(fā)展，2020年之前占比可以忽略不計(jì)，但從2021年開始大幅增長(zhǎng)，到了2024年時(shí)差不多50%的硬盤都要上SMR技術(shù)了。

當(dāng)希捷、西數(shù)、東芝、三星幾大家成為HDD硬盤市場(chǎng)“僅存”玩家的時(shí)候，對(duì)大容量、低價(jià)的追求讓SMR技術(shù)地位反而越來越牢固。

SMR技術(shù)的得與失

當(dāng)下，人們使用的HDD（機(jī)械硬盤）源于60多年前的IBM溫氏硬盤，記錄數(shù)據(jù)的是硬盤中的磁盤。大家應(yīng)該經(jīng)常聽到CMR（傳統(tǒng)磁記錄）、PMR（垂直磁記錄）與SMR（疊瓦磁記錄）這三個(gè)名詞，說的就是磁記錄技術(shù)的類型。

SMR硬盤與傳統(tǒng)CMR硬盤最大的不同就是他將CMR硬盤的空置磁道利用起來，讓寫入磁道緊密排列，重疊排列，就像屋頂?shù)耐咂粯?，每一片瓦片都要壓著其他瓦片一點(diǎn)。SMR最大的好處就是大幅提5RT存儲(chǔ)密度，目前的SMR技術(shù)足足使HDD硬盤的容量提升25%，容量的提升也就意味著成本的降低，所以各大廠商都積極推動(dòng)SMR硬盤的普及。

但SMR硬盤在容量提升的同時(shí)，也付出了性能上的代價(jià)。影響主要是改寫數(shù)據(jù)時(shí)的性能。對(duì)寫入而言，原本冗余的磁道空間被收回去了，這就導(dǎo)致了采用了SMR技術(shù)的硬盤寫入數(shù)據(jù)的時(shí)候，要先把所要改寫磁道的數(shù)據(jù)緩存起來，一邊要寫當(dāng)前磁道的數(shù)據(jù)，還要將后面磁道的數(shù)據(jù)糾正，所以一般采用SMR技術(shù)硬盤都配置有一個(gè)大緩存，但即使有大緩存也避免不了寫入性能的降低。

因?yàn)镾MR技術(shù)的特性，在有數(shù)據(jù)的軌道上繼續(xù)往附近區(qū)域擦寫數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)直接將已有數(shù)據(jù)重寫。而導(dǎo)致的直接結(jié)果就是這片區(qū)域多次的擦寫帶來的掉速。這種掉速就相當(dāng)于SSD的MLC顆粒與TLC顆粒，如果把PMR技術(shù)比作MLC固態(tài)，SMR就等于開了SLC模擬的TLC固態(tài)。

此外，如果在寫入數(shù)據(jù)時(shí)意外斷電，本來硬盤上保存好的數(shù)據(jù)在寫入其他數(shù)據(jù)時(shí)被一起重新寫入而導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。因?yàn)镾MR的大范圍擦寫特性使硬盤并不能很好應(yīng)付這個(gè)反復(fù)重寫的過程，所以一般廠商都會(huì)加入大緩存來緩解讀寫壓力。但眾所周知，緩存其實(shí)是RAM，RAM斷電后內(nèi)部數(shù)據(jù)會(huì)完全清空。那么在寫入數(shù)據(jù)這個(gè)過程，用戶硬盤上本來保存的數(shù)據(jù)跟著新寫入的數(shù)據(jù)一起同時(shí)轉(zhuǎn)存至緩存暫時(shí)保存著，這時(shí)候一斷電，新數(shù)據(jù)與舊數(shù)據(jù)就一起消失了，這樣的潛在隱患對(duì)于很多用戶而言是難以接受的。

NAS RAID玩家眼中的毒藥

SMR技術(shù)提高了機(jī)械硬盤單碟容量，使得整個(gè)盤的容量提高到了一個(gè)新高度，減少了磁頭與盤片的故障率。同時(shí)，引入了充氦技術(shù)，功耗降低，發(fā)熱量也隨之降低，大容量的HDD價(jià)格也會(huì)隨之走低，對(duì)于主流市場(chǎng)消費(fèi)者而言或許并沒有太大感覺，但對(duì)于NAS RAID用戶而言，SMR技術(shù)真的不太友好。

西部數(shù)據(jù)（WD）、希捷（Seagate）和東芝（Toshiba）三大廠此前被指控未能在某些HDD型號(hào)的用戶文檔中提及相應(yīng)的短板，而是普遍宣傳SMR硬盤可在網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)（NAS）環(huán)境中使用，導(dǎo)致一些不明真相的消費(fèi)者期待其在RAID配置下具有更高的性能。在此情況下，中小企業(yè)和消費(fèi)市場(chǎng)有大量專為承受大量工作負(fù)載而構(gòu)建的NAS驅(qū)動(dòng)器，尤其還需要通過RAID磁盤陣列來確保數(shù)據(jù)的可靠性和完整性、同時(shí)兼顧較高的促成農(nóng)戶性能，而SMR技術(shù)顯然更側(cè)重于提升存儲(chǔ)密度和降低存儲(chǔ)成本。

SMR硬盤的存儲(chǔ)密度較傳統(tǒng)CMR磁盤要更高，但寫入性能也有些拉胯。遺憾的是，廠商未能在指導(dǎo)文檔中明確指出這一點(diǎn)，除非購(gòu)買者明確知道自己的需求，不然很容易被傳統(tǒng)印象給誤導(dǎo)。

對(duì)于有穩(wěn)定性和隨機(jī)讀寫要求很高的NAS來說，使用SMR硬盤會(huì)嚴(yán)重影響性能，并且根據(jù)網(wǎng)友反饋也會(huì)提高硬盤故障率，這樣也就不難理解為何NAS用戶視SMR硬盤為“毒物”了。

SMR硬盤也有自己的市場(chǎng)

當(dāng)消費(fèi)市場(chǎng)對(duì)SMR硬盤一臉嫌棄表情時(shí)，其難道一點(diǎn)用處都沒有嗎？實(shí)際上，除了NAS圈的用戶，SMR硬盤本身是擁有自己的適用場(chǎng)景的。

SMR硬盤用了更少的碟片達(dá)到了更大的存儲(chǔ)容量，從成本上來看，對(duì)廠家和消費(fèi)者都是有利的。從性能和使用上看并不適合NAS，對(duì)隨機(jī)讀寫要求較大的場(chǎng)景，當(dāng)做系統(tǒng)盤、軟件盤、游戲盤和下載盤都是不適合的，而惟一適用的場(chǎng)景貌似只剩下不用頻繁修改數(shù)據(jù)的倉(cāng)庫(kù)盤了。

在國(guó)產(chǎn)固態(tài)硬盤越來越便宜的今天，甚至連2TB機(jī)械硬盤的生存空間都有可能遭到擠壓，但是機(jī)械硬盤在壽命和穩(wěn)定性方面目前還是具有優(yōu)勢(shì)的。比較重要的文件或者數(shù)據(jù)放在機(jī)械硬盤里安全性肯定要高于放在固態(tài)硬盤里。倉(cāng)庫(kù)盤的定位或許聽起來有些尷尬，但從實(shí)用性帶來的剛需市場(chǎng)，的確讓SMR硬盤擁有立足的根基，畢竟在成本和容量壓力下，SMR硬盤經(jīng)濟(jì)適用性一直存在。

硬盤廠商們的小算盤

大家最常聽到的和PMR硬盤相對(duì)應(yīng)的就是SMR硬盤，但這其實(shí)是不準(zhǔn)確的。由于SMR疊瓦技術(shù)會(huì)令機(jī)械硬盤的隨機(jī)讀寫性能雪上加霜，很多情況下廠商并不愿將其明確標(biāo)識(shí)出來，希捷為了推廣自家的SMR硬盤是最早宣傳PMR概念的廠商，目的就是為了讓消費(fèi)者混淆PMR和CMR。

與PMR相對(duì)的應(yīng)該是HAMR和MAMR，而后面兩者已經(jīng)鴿了很多年了，所以把SMR硬盤宣傳成PMR所謂的垂直式硬盤其實(shí)是沒有任何毛病的，因?yàn)楸举|(zhì)上CMR和SMR都屬于PMR（垂直磁記錄），導(dǎo)致消費(fèi)者以為PMR等于CMR，但廠商的意思是PMR還可以等于SMR。

SMR硬盤內(nèi)部本身是有細(xì)分的，SMR盤對(duì)寫入的順序性約束可在硬件側(cè)由硬盤本身來管理，也可以在主機(jī)側(cè)由軟件來管理，前者被稱為DM SMR（Drive Managed SMR disk，驅(qū)動(dòng)器自管理的SMR盤），后者將SMR內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)通過新增接口向上層軟件暴露，根據(jù)是否允許隨機(jī)寫又可以細(xì)分為兩類：如果SMR盤只允許上層進(jìn)行順序追加寫，不允許隨機(jī)寫，那么稱為HM SMR（Host Managed SMR，主機(jī)管理的SMR盤）;如果SMR盤并不嚴(yán)格限制隨機(jī)寫操作，那么稱為HA SMR（Host Aware SMR，主機(jī)感知的SMR盤）。

廠商們的小算盤其實(shí)并不小，畢竟數(shù)據(jù)原油無(wú)論是流動(dòng)還是存儲(chǔ)，都需要巨大的存儲(chǔ)資源支持，但面對(duì)SMR硬盤的缺點(diǎn)，恐怕唯有技術(shù)才是廠商們破局的根本。

技術(shù)改變SMR硬盤命運(yùn)

在容量和成本優(yōu)勢(shì)面前，SMR硬盤崛起是遲早的事兒，而其潛在的問題在不斷的技術(shù)更迭面前，也并非完全無(wú)解的。

最新消息顯示，西數(shù)正在開發(fā)一種名為Zonefs的文件系統(tǒng)，這是基于西數(shù)在分區(qū)存儲(chǔ)研究的成果，它的目標(biāo)不是取代EXT4、Btrfs、XFS和ZFS這樣的通用文件系統(tǒng)，而是通過取代原始設(shè)備區(qū)塊文件訪問來簡(jiǎn)化分區(qū)存儲(chǔ)設(shè)備的支持。

簡(jiǎn)單來說，西數(shù)近年來一直在研究分區(qū)存儲(chǔ)（Zoned Storage），它將硬盤的LBA空間分成多個(gè)區(qū)塊，只能從每個(gè)區(qū)塊的開頭順序?qū)懭霐?shù)據(jù)，而且數(shù)據(jù)不能任意覆蓋。這種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)可以改變SMR、SSD硬盤存儲(chǔ)、寫入數(shù)據(jù)的方式，不會(huì)再像現(xiàn)在這樣有很多隨機(jī)的數(shù)據(jù)寫入問題了，要寫就是從頭開始順序?qū)懭?，SMR及SSD硬盤的缺點(diǎn)都可以改善。

今年2月份，西數(shù)宣布將把ZoneFS文件系統(tǒng)提交到Linux源碼中去，5月初發(fā)布的Linux 5.6內(nèi)核正式融入了這個(gè)代碼，未來SMR硬盤的可靠性問題應(yīng)該會(huì)有所改善。

當(dāng)然，至于這樣的“軟”改善是否能得到玩家認(rèn)可就不好說了.畢竟沒多少人愿意拿自己的數(shù)據(jù)做小白鼠的。