CV,万转硬盘将死

alfazhan

原文在此，欲窥全豹，请点击链接。
http://blog.sina.com.cn/geladazhang

狒哥观点

• 3.5英寸万转硬盘已死，性能优势有名乏实乃原因之一，何时取代7200RPM主流地位的讨论可休矣
• 3.5英寸万转与2.5英寸万转的共存，只是后者取代前者完成“重生”的必要过渡；7200RPM和15000RPM则是3.5英寸与2.5英寸都发展良好，惟有10000RPM走向“偏瘫”难免尴尬
• 万转SATA硬盘仍然是出于利基考虑的缝隙市场产品，SAS才是王道

4月底，西部数据（WD）推出了实际上是2.5英寸规格的万转SATA硬盘VelociRaptor（参见本站评测：猛禽进化论），作为其3.5英寸万转SATA硬盘Raptor家族的接班人；6月初，希捷（Seagate）公司也发布了其2.5英寸万转硬盘家族的最新成员——Savvio 10K.3。
这两款硬盘的主要规格相同——15毫米厚，10000RPM（10K RPM）转速，双盘片300GB容量，区别在于接口分别为SATA和SAS。标准的9.5毫米厚笔记本电脑硬盘即可容纳两张盘片，12.5毫米厚的型号更多达三张，但要得益于较低的转速。因此，即便是SATA接口的VelociRaptor，也不是为笔记本电脑而准备的。
目前，容量最大的3.5英寸万转硬盘（希捷Cheetah NS）才400GB，同样采用双碟设计的Raptor则还停留在150GB。但是，早在四年前，3.5英寸万转硬盘的容量就已经达到300GB了……显然，非不能也，是不为也。3.5英寸万转硬盘发展脚步的停滞乃有意为之，VelociRaptor和Savvio 10K.3的推出不过是这一规格淡出历史舞台的最新例证。
3.5英寸万转硬盘的利与弊
在讨论3.5英寸万转硬盘的衰落之前，不妨回顾一下10000RPM相对7200RPM的优势与不足。
与7200RPM相比，10000RPM的优势当然是更高的转速，这带来两个好处：

• 更高的外圈传输率：硬盘的持续传输率与转速成正比，在其他因素相同且不受限制的情况下，就最外圈的数据传输率来说，10000RPM可以比7200RPM高出近40%；
• 更短的平均等待时间：磁头等待盘片旋转过来的时间变短了，就平均值而言，缩短幅度与转速成正比，10000RPM比7200RPM短了1.17毫秒（3.00ms vs. 4.17ms）。

10000RPM的Raptor（左）与7200RPM的Caviar SE（右），注意对比盘片尺寸

有利就有弊，更高的转速意味着更大的能耗和噪音。3.5英寸7200RPM硬盘的盘片直径为3.74英寸（95毫米），而为了控制能耗和噪音，并提高稳定性和可靠性，3.5英寸10000RPM硬盘的直径通常为3.3英寸（84毫米）或更小，这意味着：

• 存储容量减少：很简单，盘片面积变小了，除非提高存储密度；
• 外圈传输率打折扣：外圈的线速度与盘片直径成正比关系，即盘片直径越大，外圈的数据传输率越高，反之亦然。在其他因素相同且不受限制的情况下，与3.74英寸相比，3.3英寸的最外圈传输率下降约12%；
• 寻道时间缩短：盘片直径减小，意味着磁头寻道操作的行程缩短了，加上更快的磁头臂摆动速度，10000RPM硬盘的平均寻道时间通常在5毫秒以下，与7200RPM硬盘的9毫秒相比，降低约一半。

将3.5英寸万转硬盘的高转速和较小的盘片直径（以7200RPM为参照对象）结合起来，利弊相抵，罗列如下：

• 较高的外圈传输率：对外圈传输率来说，高转速是有利因素，小盘片是不利因素，总体而言，有利因素略占上风，纯以理论计算，3.5英寸万转硬盘的外圈传输率比7200RPM硬盘高约22.6%（10000÷7200×3.3÷3.74－1≈0.226），比原来的近40%大打折扣；
• 单位容量成本较高：很简单，容量没有7200RPM硬盘大么；
• 更短的平均访问时间：平均等待时间和平均寻道时间都得益，作为二者之和的平均访问时间当然明显缩短——3.5英寸万转硬盘基本都不到9毫秒，还有8毫秒以内的；
• 噪音和能耗仍然较高：虽说“硬盘的功耗正比于转速的2.8次方、盘片直径的4.6次方”，但盘片直径的减小没能完全抵消高转速的影响，还是万转硬盘的能耗更高一些。至于噪音，万转硬盘也通常比7200RPM硬盘高5分贝以上。

有了上述结论，就好进一步探讨3.5英寸万转硬盘的衰败了。
尴尬鸡肋，无奈退出企业市场
在WD推出Raptor的时候，以服务器和磁盘阵列为代表的企业级市场已在悄然发生变革。7200RPM硬盘的加入，打破了10000RPM和15000RPM一统天下的局面，继而逐步把3.5英寸万转硬盘逼到了一个尴尬的境地。
7200RPM硬盘的卖点是大容量、成本低，适用于视频监控、磁盘备份等需要大容量、非在线的应用；15000RPM硬盘的优势在于随机访问速度快，具有很高的IOPS（每秒I/O操作次数）性能，可以较好地满足数据库等OLTP（联机事务处理）类应用的需求。
相比之下，3.5英寸万转硬盘就显得有些高不成、低不就了：论容量，没有7200RPM大；论IOPS，不如15000RPM高；论成本，也夹在二者之间。权衡利弊，硬盘供应商们在2004年将3.5英寸万转硬盘的容量提升到300GB以后就不再继续发展，希捷公司更是再三明确了这一点。（WD虽然接着鼓捣自己的Raptor，但容量只达到150GB，折合成四碟计算，也就是300GB的水平。）
不过用户们似乎并没有迅速认同上述观点。显然是受到了某大OEM客户的压力，希捷公司在2007年“食言”推出了400GB的3.5英寸万转硬盘Cheetah NS。由于是在15000RPM的Cheetah 15K.5的基础上“降速扩容”而来，Cheetah NS的盘片直径还不到3英寸，而不是标准万转硬盘常用的3.3英寸，否则其容量完全可以超过500GB。这种“明目张胆”的应付之法，充分表明希捷公司确实不愿再在3.5英寸万转硬盘上多下哪怕是一点点的功夫。
至于“（3.5英寸）万转SATA”的惟一代表Raptor，如果WD当初真有让其在企业市场发展的想法，那可真是打错了算盘。由于盘片数只有主流3.5英寸万转硬盘的一半，Raptor的容量仅与同时期的15000RPM硬盘相当，但性能显然无法与后者相比，SATA又不是一个能满足高负载应用要求的接口，简直是容量往15000RPM上靠，性能往7200RPM上靠，完全混搭失灵，根本找不到能让主流服务器和磁盘阵列接受的理由。入门级服务器？看起来不错，但实际上服务器制造商更倾向于大容量的7200RPM硬盘。
还好，在实际操作中，Raptor主攻高端个人用户，包括图形工作站和游戏发烧友。对于这些用户而言，SATA接口已经足够，配备SCSI或SAS接口完全是个负担（FC-AL就更别想），而Raptor恰恰能够让他们以尽可能低的成本享受到超越主流的存储性能。
功不抵过，难寻通向主流之路
直到今天，10000RPM的转速仍被定位在企业级应用，从这个意义上来说，既然企业级市场认为3.5英寸万转硬盘已没有继续发展的必要，后者的淡出也就没有什么好说的了。可是Raptor的存在使情况有些不同，近年来不乏将万转硬盘在个人市场发扬光大的呼吁——既然高端用户可以接受3.5英寸万转硬盘，那么为什么不能让它逐步普及，进而取代7200RPM的主流地位呢？就像六七年前7200RPM对5400RPM所做的……
OK，我们不妨来看看可行性如何。
性能：根据第一页的分析，至少在外圈，3.5英寸万转硬盘的持续传输率优势并没有转速上表现出来的那么明显——还不到23%，而7200RPM则可以比5400RPM高出33%。当然，考虑到内圈（近40%）的因素，整体提高幅度可以算打平。
2002～2006年间，由于纵向磁记录（LMR）技术的潜力几近枯竭，加大盘片的道密度成为了提升硬盘容量的主要动力，7200RPM硬盘的持续传输率增长很是缓慢，这时3.5英寸万转硬盘在传输率上的优势显得很有价值。但是，随着垂直磁记录（PMR）技术成功上位，与持续传输率密切相关的线密度恢复了增长的活力，最新的3.5英寸7200RPM硬盘内外圈传输率已分别突破了50MB/s（最小值）和100MB/s（最大值），对于大多数个人用户来说，无论播放高清视频还是其他主流应用，都足以胜任愉快，他们并不迫切需要更高的持续传输率，“顺其自然”就好。
当然，正如前面所说，3.5英寸万转硬盘最主要的优势是缩短了近一半的平均访问时间，这意味着高出近一倍的随机访问性能（不考虑命令排队的因素）。但是，我们知道，绝大多数个人应用都不是IOPS敏感的，操作系统和软件的限制使得随机访问能力的差异很难得到较为明显的体现，反而是增大缓存的容量更为有效。
退一步说，如果平均访问时间很重要，就很难理解会有出厂设置即将自动噪音管理（AAM）功能打开（并且不提供简便的关闭工具）的3.5英寸7200RPM SATA硬盘出现。要知道，一台典型的7200RPM硬盘（平均访问时间9毫秒），平均访问时间大约在13毫秒出头（9.0ms + 4.17ms），而在打开AAM之后，这个时间能延长到16毫秒以上。既然13毫秒都不嫌长，又有多大的必要去追逐9毫秒以内的平均访问时间呢？
结论：对于主流个人用户，3.5英寸万转硬盘在性能上的吸引力不够。
容量：7200RPM能顺利取代5400RPM，很重要的一点，就是盘片直径同为3.74英寸，容量上不吃亏，而性能全面提升。相比之下，采用3.3英寸盘片的万转硬盘先天不足。
可用面积缩水的盘片，和转速明显提高的主轴马达，都是导致单位容量成本上升的不利因素。不错，既然VelociRaptor和Savvio 10K.3已经能用两张2.5英寸的盘片达到300GB的容量，那么四张3.3英寸的盘片实现600GB的容量也并非难事，问题是其价格很可能比现在的1TB硬盘还高。
关键在于，谁需要这么大容量的万转硬盘？高端个人用户确实有很多需要快速访问的文件，但就目前而言，300GB已经足够用了，没必要为那些不常访问的文件付出过高的成本。照片和各种音视频内容占用了大量的存储空间，但7200RPM硬盘完全可以满足日常访问的需要。很少有人还坚持用一块硬盘解决所有问题，一块150GB或300GB的万转硬盘搭配一块至少500GB的7200RPM级硬盘不是什么过分的要求。
结论：3.5英寸万转硬盘做大不难，难的是找不到足够的人买单。
噪音：对硬盘而言，能耗往往和噪音结伴而行。不过3.5英寸万转硬盘的能耗并不比7200RPM高太多，加之高端个人用户往往同时使用多块硬盘，因此能耗似乎不是太大的问题。
噪音就不同。高端个人用户可以支付万转硬盘的高价格，却不愿接受“附赠”的噪音。当初7200RPM欲取代5400RPM的时候，便不乏对前者发热和噪音较大的抱怨。3.5英寸万转硬盘的噪音增幅更为明显，就算机箱内部通风良好，不需要再设一个专门的散热风扇，其工作时发出的噪音仍难以被大多数消费者所忽略。
当然，可以通过降低寻道速度的手段来控制万转硬盘的噪音，但其最大优势也就被抵消，甚至危及存在的必要性，可谓得不偿失。
结论：3.5英寸万转硬盘的能耗可忍，噪音不可忍。
综合上述各项主要因素，除非技术上获得重大突破，否则，在可预见的未来几年，3.5英寸万转硬盘都无法取代7200RPM的主流地位。可是，难道“不主流”，就“毋宁死”吗？

[ 本帖最后由 alfazhan 于 2008-6-20 12:13 编辑 ]

alfazhan

目前看来，3.5英寸万转硬盘的地位确实比较尴尬：走IOPS路线，已被15000RPM剥夺主流地位；走大容量路线，又难以对7200RPM构成威胁。那么，万转硬盘究竟该何去何从呢？

不可否认，10000RPM的转速仍主要定位在强调iOPS的企业级在线（on-line）应用。在这个领域，重点在于让尽可能多的硬盘驱动器同时工作以提供高IOPS性能，而不是单个硬盘驱动器的容量。有时，单个硬盘驱动器的容量较大甚至不是什么好事，因为这意味着RAID重建时需要花费更长的时间。

就在WD推出Raptor的时候，希捷等企业级市场上的玩家已在酝酿2.5英寸的高转速硬盘。2004年，希捷率先推出了2.5英寸万转硬盘Savvio系列。被称为SFF（Small Form. Factor，小形状系数）的2.5英寸企业级硬盘厚度为15毫米，虽然比三碟的2.5英寸移动型硬盘（12.5毫米）略厚，但考虑到其转速从10000RPM起步，盘片数至多为两张，是主流3.5英寸万转硬盘设计的一半。正在崛起的SAS接口，以其小巧的体积和强大的功能，成为了2.5英寸企业级硬盘的最佳拍档。



希捷2.5英寸万转家族的最新成员——Savvio 10K.3

2.5英寸万转硬盘采用的盘片直径与移动型硬盘一样，都是65毫米，略微超过严格意义上的2.5英寸，但还是比3.5英寸万转硬盘的3.3英寸小不少。正如第一页所言，这使得2.5英寸万转硬盘的盘片面积减小、外圈传输率降低，平均寻道时间也缩短了0.5毫秒左右。对于IOPS应用来说，平均寻道时间缩短当然是好事，外圈传输率则无足轻重。至于盘片面积减小么，则意味着完全扫描一遍盘片的时间将大为缩短——直径在2.5英寸至3.3英寸之间的环状区域不存在了，那里的持续传输率再高又有什么用？

也就是说，较小尺寸的盘片和较少的盘片数量，使得2.5英寸万转硬盘的容量比3.5英寸万转硬盘要小很多，有利于大幅缩短RAID重建时间。

通过缩小硬盘的尺寸来控制容量，与单纯减少盘片数量相比，好处是多方面的，譬如……2.5英寸万转硬盘的体积不到3.5英寸万转硬盘的三分之一，这意味着在同样的空间内，可以容纳三倍数量的硬盘，获得三倍的IOPS性能！

此外，降低到50%以下的能耗，在倡导“绿色”与节能的今天，也是值得吹嘘一番的。不过，这个问题如果详细分析起来就比较复杂了，以后将专文讨论。

所以，2.5英寸万转硬盘，随着占用空间显著减小的SAS接口的上位，将3.5英寸万转硬盘赶出了企业级的舞台。不过，2.5英寸万转硬盘也不能高枕无忧，因为随着15000RPM也进驻2.5英寸，15000RPM与7200RPM都同时在3.5英寸和2.5英寸两个规格中发展，只有10000RPM处于仅剩2.5英寸的“偏瘫”状态，这多少反射出后者地位的尴尬。

“2.5英寸Raptor”破局寄望SAS

如果没有Raptor，关于3.5英寸万转硬盘的讨论，已经可以到此为止了。

可我们不能当Raptor没有存在过，何况其并没有立刻绝种，而是有了个名叫VelociRaptor的2.5英寸接班人。

不管最初给Raptor的定位是什么，WD其实很清楚自己能做什么。由于缺乏万转的传统和SCSI的积累，Raptor只配两张盘片，加上当时刚出炉的SATA接口，偷袭高性能硬盘市场的低端，不与希捷等强大的对手正面交锋。

不过，这个独一份的组合，固然避开了竞争对手，但也注定无缘主流。没错，SATA接口的市场广阔，可就凭两张3.3英寸盘片所能达到的容量，怎么可能取代7200RPM？增加到四碟都不够啊，可见WD从一开始就没敢奢望万转成为主流，那不过是鼓噪者们的一厢情愿罢了。

即使在Raptor刚推出的2003年，3.5英寸万转硬盘技术也已足够成熟，而SATA接口技术虽然刚刚产品化，其前景却非常广阔，掌握的难度更远小于SCSI接口技术。把两种成熟或者说大众化的元素构成一个小众的组合，没有任何技术难度，只不过其他有条件的厂商无意于此。只采用成熟或正在成熟的技术，降低风险和成本，是WD的一贯作风。

因此，尽管通过收购Komag获得了盘片技术，WD还是步其他厂商的后尘放弃了3.5英寸万转硬盘，毕竟，做“只此一家”的组合容易，维持“只此一家”的技术较难。既然已经有别人为2.5英寸万转硬盘开了路，SATA又早就成熟，何不如法炮制？于是，2.5英寸万转SATA硬盘VelociRaptor出炉了——除了接口为SATA，VelociRaptor与其他2.5英寸万转硬盘没有区别。

不过，标准的2.5英寸万转硬盘（厚度15毫米）VelociRaptor，却以3.5英寸的面貌出现——通过四颗螺钉固定在一个带有散热筋的3.5英寸规格托架IcePack上，这显露出其主要应用场合依然是个人使用的台式机。

目前的台式机里面，很少有提供2.5英寸硬盘固定位置的，3.5英寸转2.5英寸的托架也很难找到。不过IcePack可不仅是转换托架那么简单，其主要功能是散热。虽然得益于2.5英寸的盘片，VelociRaptor的功耗要小于3.5英寸7200RPM硬盘，但是其体表面积更是小得多，导致散热困难，而台式机用户通常没有为硬盘提供强制散热手段（如专用风扇）的习惯。要知道，温度每上升10℃，硬盘的MTBF就会下降到四分之一。因此，借助大尺寸的IcePack和其上遍布的散热筋，VelociRaptor工作时的温度可以控制在正常范围内。



装上IcePack后的VelociRaptor（上）SATA接口位置与标准3.5英寸SATA硬盘Raptor（下）不兼容

IcePack的一个副作用是，安装之后VelociRaptor的SATA接口就移动到了尾部居中的位置，而不是标准3.5英寸硬盘的左下角，这意味着其不能插在通用的3.5英寸硬盘背板上。当然，IcePack是可以取下来的，VelociRaptor恢复成为标准的2.5英寸万转硬盘，可以插入2.5英寸磁盘阵列，而由于其采用SATA接口，还具备了进驻某些大尺寸高端笔记本电脑的可能性。

看起来很美，可实际情况如何呢？2.5英寸磁盘阵列，是以高IOPS为主要诉求的，具有这一特质的应用都需要很高的可靠性和可用性，SATA难以胜任，SAS才是合适的选择。理论上，当然可以给VelociRaptor配上一个SAS转SATA的接口插转卡（interposer card），但这凭空增添了成本和复杂性，用户为什么不去选择正宗的2.5英寸SAS硬盘呢？

至于笔记本电脑，确实是有包括具备18英寸大屏幕的高清机型在内的台式机替代品，它们有相对充足的内部空间，可以容纳15毫米厚的2.5英寸硬盘；不强调移动性，对硬盘功耗的要求不算苛刻。但是，谁能不考虑散热和噪音？没有了IcePack，发热量明显超过2.5英寸7200RPM硬盘的VelociRaptor必须要借助专门设计的散热手段，而其寻道操作时所发出的噪音，也不是高端个人用户所能够忍受的。如果真的需要很高的磁盘性能，完全可以通过SSD（固态盘）与2.5英寸7200RPM硬盘的搭配来实现嘛，何必自寻烦恼呢？

综合起来看，“脱掉”IcePack的VelociRaptor，进入磁盘阵列相对更靠谱些，等到今年第三或第四季度WD为其增加SAS接口的选项，兴许能有所作为。当初，SCSI行将没落，SAS尚未崛起，Raptor采用SATA不失为一个大胆的尝试，但在SAS已经走向成熟的今天，Raptor的接班人如果还死抱着SATA不放，就有作茧自缚之嫌了。

现在的VelociRaptor则还离不开IcePack，它就是一款2.5英寸的Raptor，仍然局限在“只此一家”的小众市场。不过，它确实比之前的Raptor更为出色，得益于2.5英寸和提高的存储密度，性能、噪音、功耗、散热上都有较为明显的进步。作为一名个人用户，能否满足你的需求是最重要的，VelociRaptor的前途还是留给我们来评说吧。

聊胜于无

个人觉得10k盘真的是鸡肋..

dreamz3

同意…………………………………………

93blue

要么7200转，要么15000转，10000转的高不成低不就  :p

teddytao

15000噪音控制不行