西数红盘“叠瓦门”后,机械硬盘选购避坑指南
作者:星期四, 四月 23, 20200

作者:mock

一屋不扫,何以扫天下。如果网络安全专业人士的个人或家庭数据安全都弄不好,如何能保甲方平安?

根据统计机构Trendfocus最新发布的数据,刚刚结束的一季度中,全球机械硬盘(HDD)出货量环比下滑15%,同比下滑14%。这个数据让人大跌眼镜,因为,虽然新冠疫情对电子产品的生产和供应链产生重大影响,但是远程办公的普及化和常态化对于消费级存储设备设备来说,应该是有刺激需求作用的,例如主流电商平台一些高端大容量硬盘不是断货就是涨价。

笔者认为,机械硬盘的销售下滑,更大的可能性是消费者对表现糟糕的“叠瓦技术”用脚投票,的结果,而不是新冠疫情的影响。

过去一周,西部数据2-6TB容量NAS红盘的“叠瓦门”(在NAS这个用例中不合时宜地引入SMR磁盘技术节省成本,且未向用户明说,存在虚标嫌疑),引发了全行业甚至全社会的关注,因为2013年来入市的SMR技术已经广泛渗透到消费级和企业级硬盘产品中,绝非西部数据一家的问题。

从个人用户视角,我们只关心三个问题:

  • SMR“叠瓦技术”有什么缺点?
  • 选购机械硬盘如何避开SMR的“大坑”?
  • 市场上还有没有能打的硬盘?

在解答上述问题之前,我们先简要科普一下何为SMR?为何大家都“谈SMR色变”:

何为SMR?

目前市场上销售的硬盘存储技术分PMR(CMR)和SMR两大类,后者是为了增加磁片存储密度和降低成本的“新技术”——叠瓦式写入磁纪录技术(SMR , Shingled Magnetic Recording),又称为存档硬盘(冷储存硬盘)。传统的磁盘使用PMR技术,各磁道之间没有重叠,而SMR技术则利用磁盘写入磁道比读取磁道更宽的特性,部分重叠写入磁道,因此可以将更多磁道写入磁盘(增加磁密度)。这意味着与普通驱动器相比,更多的数据可以存储在磁盘上。

但是天下没有免费的早餐,SMR的“占道停车和一分钱掰两瓣的精打细算”,必然意味着性能、可用性甚至可靠性的损失,采用SMR技术的硬盘不适用于随机写IO用例,因为其写性能比非SMR驱动器慢得多。

事实上,SMR磁盘的写入行为更像是磁带机或者DVD刻录盘,不过读取跟一般硬碟差不多,属于WORM device type(一次写入,多次读取型)。

因此,不建议将它们用于具有大量随机写入工作负载的桌面主力盘或者NAS用例。甚至英国最大的大学太空研究小组UCL穆拉德太空科学实验室在用采用SMR技术的西数红盘添加RAID阵列都遇到无法重建和掉盘的问题。

SMR的三种类型(此部分内容可略过):

  • 驱动器管理型(DM-SMR),对操作系统是不透明的。这意味着ZFS无法“分散”写入,这是ZFS使用最差的类型,因此尽量避开DM-SMR驱动器。
  • 主机感知(HA-SMR),旨在使ZFS洞悉SMR流程。
  • 主机管理的(HM-SMR),不向后兼容,需要ZFS来管理SMR进程。

SMR的主要缺点

很显然,SMR的技术特性完全不适合用来作为台式机的主力盘或者需要频繁I/O读取写入的场景(例如NAS)。其主要缺点(问题)如下:

  • SMR的持续写入性能要比PMR(CMR)差,不适合大量随机写入的工作负载。
  • 多次乱序写入后会出现类似SSD的脏盘降速问题,而且目前无解。
  • 重复写入时降速严重,甚至不到10MB/s。
  • 同一磁轨重复写入数据会产生大量坏道,目前无解。
  • 多次重覆写入可能会造成磁盘损毁!
  • 随机写入可能会造成原始数据出错,拷贝出来后跟原始资料MD5比对出错。
  • SMR在RAID重建或其他密集写入操作期间导致严重问题,甚至导致重新同步失败。

如何避开SMR的大坑?

但是,成本更低,售价更低的SMR硬盘并非一无是处,我们今天的采购建议,主要面向的是台式机系统盘和活跃存储盘,也就是需要装载游戏或者运行密集多媒体处理任务的主力硬盘或者长期下载或使用频繁的NAS硬盘(包含RAID阵列),这两种应用场景中,我们需要尽量避开SMR硬盘。

总之,目前我们采购硬盘面临一个奇葩的现象,那就是“买新不如买旧”。旧款PMR比新款SMR的好!不管哪一家的SMR硬盘都建议暂时先不要买,手里有PMR硬盘先用,等PMR硬碟完全停产再说,千万不要贪便宜买SMR硬盘来当NAS盘或系统盘。

下面进入正题,哪些硬盘是SMR硬盘?

由于厂家存在虚标问题,因此,目前市场上并没有完全权威的官方清单,以下是安全牛从网络上收集整理的部分SMR硬盘型号,准确性有待进一步验证,放出来方便大家参考,如有错漏请在留言中增补或指正:

采用SMR技术的希捷硬盘(信息来源:Blocksandfiles)

  • 酷鱼Barracuda 2TB – 7,200rpm – SATA 6 – ST2000DM008
  • 酷鱼Barracuda 4TB – 5,400rpm – SATA 6– ST4000DM004
  • 酷鱼Barracuda 8TB – 5,400rpm – SATA 6 – ST8000DM004
  • Desktop HDD 5TB – 5,900rpm – SATA 6 – ST5000DM000
  • 希捷银河企业级硬盘Exos 8TB – 5900rpm – SATA 6 – ST8000AS0003
  • Archive v2 6TB – 5,900rpm – SATA 6 – ST6000AS0002
  • Archive v2 8TB – 5,900rpm – SATA 6 – ST8000AS0002

细思极恐的是,酷鱼8TB(ST8000DM004)、5TB台式机硬盘(ST5000DM000)的产品介绍和产品手册中都未提及SMR。

缓存达到256MB的希捷酷鱼硬盘,使用SMR的可能性很大(希捷酷鱼硬盘数据表:https://www.seagate.com/www-content/datasheets/pdfs/3-5-barracudaDS1900-11-1806US-en_US.pdf)。

此外Anandtech认为希捷2.5寸的酷鱼硬盘也使用了DM-SMR技术(购买移动硬盘的用户也要留神)。

采用SMR技术的西部数据硬盘:

编号为“WDx0EFAX”的NAS硬盘(其中小写的x与容量匹配)、缓存容量256MB的蓝盘,基本都是采用DM-SMR的产品。

有用户断言2.5英寸的西数1TB和2TB蓝盘也采用了DM-SMR。

日立(HSGT)采用SMR技术的硬盘:

一向“守身如玉”的两款日立硬盘也被SMR技术攻破,分别是Ultrastar DC HC620 15TB和 14TB

我们针对三种应用场景/诉求推荐三款非SMR的硬盘产品:

  • 台式机系统盘:东芝X300 6TB
  • 台式机存储盘:东芝P300 3TB
  • NAS存储盘:希捷酷狼 8TB

最后,关于个人用户是否有必要采购企业级/氦气硬盘的问题,我们简要建议如下:

企业级硬盘性能参数往往更好看,但噪音大、而且往年Backblaze数据中心数据统计显示企业级硬盘的平均故障率甚至还要略高于消费级硬盘,因此如果没有特别的需求,个人用户优先购买消费级硬盘或者NAS专用盘。

至于氦气硬盘,价格比空气硬盘贵20%左右,优点是发热小能耗低,但这点些微的改进对于数据中心来说也许更有价值,至于可靠性方面,氦气硬盘诞生不到5年,因此还没有明显的数据证明氦气硬盘的寿命或可靠性有肉眼可见的提升。

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