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HGST Ultrastar He8 8TB 企业级硬碟 -

2020-05-21

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硬碟机
  • HGST Ultrastar He8 8TB 企业级硬碟 / 没有最大,只有更大

    HGST Ultrastar He8 8TB 企业级硬碟 /

    有没有觉得最近硬碟容量的推展速度好像变慢了?如果我们往前回顾一下,相比单一颗3.5吋硬碟250GB推升到一颗3.5吋硬碟2TB的时代,目前硬碟容量提升的速读的确是稍微趋缓,虽然最近几年,市场上最先进的规格还是会不断的把容量提升上去,但容量的提升也不再是以「倍翻」的速度成长,究竟现在的硬碟发展遇到了什幺问题呢?

    堪称最先进的SATA介面硬碟霸气登场

    本次要为各位介绍的是自HGST、单一3.5吋硬碟载体容量高达8TB的重型兵器,光从它的外观和重量上就可以感受到他非凡的气势。这颗HGST Ultrastar He8的设计和其他硬碟稍微有些不同的地方,它贴有白色标籤的顶部外壳几乎是一个完整的平面,其厚度差不多就刚好达到3.5吋硬碟规格的上限,内部塞进了七张碟片以及14组磁头,碟片的配置比目前市场上其他厂牌的3.5吋硬碟还多一片,碟片厚度相对也薄了一些(很可惜,这个部分只能看官方图解,笔者没办法把它拆开)。除此上述之外,HUH728080ALN601还有一点与其他型号的硬碟不同,它的本体採用完全密封、并且填充氦气的设计。

    由前段所述应该不难发现HUH728080ALN601与其他硬碟的相异之处,按照笔者个人的观点来看,个人认为HGST这颗硬碟在结构上算是相当先进的产品,效能的表现各位可以参照附图,以3.5吋硬碟来说它的效能表现已经算是相当强势的了,最大循序存取的速度有突破200MB/s的水準,随机存取的数据表现自然是不比固态硬碟,但相较于其他传统硬碟毫不逊色,事实上这个「氦气封装」的硬碟机最早发表的时间是在2013年的年底,当时推出的是单一载体6TB容量的硬碟机,出货的对象主要是企业用户,适用的环境主要是以资料中心这种塞了满坑满谷硬碟的环境为基础进行研发。现在一般的消费者也已经可以在通路订购取得这颗硬碟,同样8TB的容量,通路贩售的型号为HUH728080ALE600,从型号看来有些不同,但目前确认本体的结构应该是完全相同的。

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    主控制晶片来自LSI,记忆体则是EtronTech

    拥有纯正「企业级」血统的精密机械

    对于一般使用者来说,更高容量的硬碟单纯只是为了解决储存空间不足的问题,而对于资料中心来说,单一硬碟容量的提升将可以带来更多的好处,首先,这表示资料中心可以在不增加厂房面积的情况下提高储存空间,第二,假设在容量不变的前提之下,硬碟的单一容量越多,理论上资料中心产生的能源耗损也越低,第三,如果考虑到重量的问题(假设资料储存中心是架设在大楼的某一楼层,这些满坑谷硬碟产生的重量的确有可能多到必须要纳入考量),单一硬碟的容量越高,也越能减轻这个负担。

    其实我们会发现,上面有些问题其实可以靠固态硬碟达到完美解,例如温度、重量还有运转时的震动与噪音,固态硬碟在这些方面都拥有绝对的优势,但目前传统式轴承硬碟却还是有固态硬碟目前还无法取代的特长,那就是单位储存成本。目前固态硬碟的储存单位成本相较于轴承式硬碟还是偏高的,当然也是有採用固态硬碟作为储存的方案,按照资料中心储存数据「冷」、「热」不同的分级,最「热」也就是最常被提取的资料在资料还是需要借重固态硬碟这种高速的载体,假设有一天固态硬碟的单位储存成本达到和轴承式硬碟的相同水平,轴承式硬碟会不会被更大量的取代呢?或许不会,因为固态硬碟存在着抹写次数的物理限制,硬碟虽然有机械结构耗损的可能,但不存在固态硬碟物理上的抹写次数的限制,资料储存的可靠度依然是传统轴承式硬碟的特长。

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    五碟片与七碟片的比较图,本次实测的8TB碟片数量和6TB其实是一样的,差别在于碟片的磁密度,8TB的平均下来单一碟片的容量高达1TB以上,已经逼近目前垂直写入技术的极限。

    为什幺需要填充氦气

    HGST这颗硬碟的内部结构採用氦气填充并且完全密封的状态,这和一般我们常见的机械式硬碟是完全不同的设计,可能会有人会误以为一般的硬碟内部是密封甚至真空的状态,事实当然不是这样,我们平常所使用的机械式硬碟并不是完全密封的构造,在外壳上一定会预留有透气的小孔,如果曾经和笔者一样手痒拆解过坏掉的硬碟,应该可以发现硬碟外壳上的小孔底下藏有一个通往硬碟内部的通道,通道的一端会包含有类似防尘滤网的设计,这个设计存在的原因主要是为了平衡硬碟在运作时与使用环境产生的压力差异。硬碟本身是一个极端精密的机械,当读写的磁头在盘面上来回运作时,其实是和碟盘保持着一段比头髮直径还小的距离快速的来回移动,即便硬碟磁头的机械臂被设计的非常「勇健」不会「软脚」,但因为工作温度改变,还是会有打破这个平衡的可能,因此才预留了这个通道,平衡硬碟内外的压力差异。

    压力平衡的构造在HGST的氦气硬碟上是看不到的,它採用完整的密封构造,并且填入了和「空气」相比,气体密度只有7.2分之1的氦气,理论上碟盘旋转时与纯氦气产生的磨擦力较小,工作温度相对容易控制。之所以要採用氦气密封,原因出在HGST在新硬碟上扩充容量的方法是多塞进一片碟盘,这可以说是在不改变磁密度并且不修改碟片大小为前提下的唯一解,但此举会造成摩擦面积增加以及震动的风险提高,除了提升零件的精度之外,还必须要解决运转温度的问题,HGST找到了填充氦气的做法,或许会有人问,何不乾脆抽成真空状态?也许可行?但笔者猜想这可能会牵涉到外壳材质,必须在保证硬碟本体在受到大气压力下不会有产生形变的疑虑,如此一来,不如更换填充气体来支撑硬碟内部的压力来的实际。採用全密封的技术还可以多一种散热的应用,即是採用液体冷却的方案,在採用不导电液体的情况下,这颗氦气密封的硬碟可以被直接浸在不导电的水冷液内,在温控上多了一种应用。

    ■ 磁密度逼近PMR技术极限

    >除了增加更多的碟片之外,还有什幺方法可以提高硬碟的储存容量?另一个方法是提高磁轨密度。目前最被广泛採用的是垂直写入技术(Perpendicular recording,简称PMR),这个技术在250GB硬碟为主流的年代开始被硬碟厂商广泛的运用,单碟的容量从250GB逐步提升到单碟片达到1TB的容量,但是终于还是遇到了瓶颈。提升磁轨密度这个方法可以让同样尺寸的碟片塞进更多的储存单元,除了可以有效提升硬碟容量,理论上也可以提高硬碟的存取效率,但是注意!问题来啰!磁密度不可能无上限的提升,虽然碟盘表面涂覆磁性材料的奈米製程越小、碟盘塞进更多的磁性颗粒理论上就能提高单一碟盘纪录的数据,但颗粒越小、磁极也就越难控制,磁性颗粒排列的越紧也会使得读取磁头的定位的难度也相对提升,施加电场改变颗粒磁极的时候也会有干扰的疑虑,HUH728080ALN601型号的磁密度达664 Gbits/sq. in.(此单位指的是每平方英吋可以容纳的最大储存容量),已经逼近垂直写入技术所能负荷的极限,如果想继续提升硬碟的容量,势必得发展其他的写入技术来因应。

    姗姗来迟的是SMR?还是HAMR?

    除了PMR之外,目前量产的硬碟机种也已经开始有导入SMR技术(Shingled Magnetic Recording,叠瓦式磁记录)的产品,简单来说这个技术是以磁轨重叠的方式来提升磁密度,藉以在硬碟单一碟盘上获得更大的容量,Seagate目前已经在部分的量产产品上应用这样的技术,而HGST目前容量高达10TB的Ultrastar Archive Ha10也是运用这样的技术来达成。这类型的产品在定位上多以冷资料储存为主,因为架构的关係,如果不断的在採用SMR技术的硬碟上进行反覆写入会产生一些疑虑,有机会再向各位说明。除了SMR之外,还有HAMR(Heat-assisted magnetic recording)这项技术也尚待时间发展。我们可以肯定,接下来要靠垂直写入技术来提升硬碟的容量变得越来越困难,但它目前依然是市场上最成熟、稳定且广泛的技术,这或许也是HGST选择利用增加碟片和氦气密封手段来提升容量的原因之一。

    容量与安全性兼顾的贵贵产品

    随着高解析影音的问世,对于超高容量与稳定度有相当要求的使用者也逐渐增加,有这类需求的使用者,或许可以认真地考虑本期所介绍的氦气硬碟,除了拥有大容量的优势之外,这种企业级硬碟的耐用度其实也会比一般消费级的产品来的高,包含製造技术、选用料件以及韧体控制……等,各方面都是以相较于个人用户更为极端的使用环境作为考量进行设计,对应高温、共振以及磁碟阵列等状况都会纳入考量进行强化。
    也许对于一般使用者来说,硬碟的容量才是硬碟本身最大的价值,但如果很在意资料的保存,并且想尽可能降低故障发生的机率,购买这类型的产品等于就是花更多的钱购买保险,当然是不能保证100%不会坏,但总是比一般消费级产品来的更加坚固耐用,话又说回来,买东西最根本应该是从「需求」出发,8TB对不少人来说可能全部收藏的资料倒进去也佔不到50%,这种储存方式又不免产生「把鸡蛋放在同一个篮子里」的风险,笔者个人建议,容量买到刚好就好,至于要不要多花钱买「保险」,这就交给各位自行评断啰~

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    笔者观察了一下工作温度的变化,室温在摄氏25度时,工作温度还能保持在40以下。

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    读取的速度平均可以在每秒160MB以上。

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    以7200RPM转速的硬碟来说,最大存取效能都可以达到200MB/s以上,以传统硬碟来说这样的效能算是相当惊人了。

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    随机存取效能还是传统硬碟无法与固态硬碟比拟的,但这样的存取效率算的上是当今轴承式硬碟最强悍的一颗。

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    各位可以把测试的成绩和其他大容量硬碟的测试数据相比,笔者个人认为经得起考验。

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    几乎不管在哪个测试软体下,都表现出笔者目前看过传统硬碟最强悍的存取效率,归功于提升到极限的磁密度与最极限的碟片数量。

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