Constellation CS規(guī)格表：除了3TB容量之外，還有1TB和2TB兩個(gè)容量點(diǎn)。

即時(shí)安全擦除、抗旋轉(zhuǎn)振動(dòng)

由上表，首先是可選帶有希捷“即時(shí)安全擦除(Instant Secure Erase)”功能的型號(hào)。即時(shí)安全擦除建立在SED(自加密驅(qū)動(dòng)器)技術(shù)的基礎(chǔ)上，其實(shí)現(xiàn)原理參見(jiàn)下圖：

希捷即時(shí)安全擦除過(guò)程(如果沒(méi)記錯(cuò)的話，另外幾大硬盤(pán)廠商，包括WD/HGST、東芝在內(nèi)也都有類似的技術(shù))

在 啟用了自加密技術(shù)之后，存儲(chǔ)在硬盤(pán)物理介質(zhì)上的數(shù)據(jù)就是經(jīng)過(guò)“加密Key”處理之后的，這一點(diǎn)和SSD驅(qū)動(dòng)器普遍支持的AES-128和AES-256加 密方式差不多。而在需要時(shí)可以由主機(jī)端發(fā)出指令，清除并生成一個(gè)新的數(shù)據(jù)加密Key，這樣原有的數(shù)據(jù)就無(wú)法正常讀出了。

接下來(lái)是“抗旋轉(zhuǎn) 振動(dòng)”和“線形隨機(jī)振動(dòng)”。前者主要是針對(duì)RAID磁盤(pán)陣列這樣的多硬盤(pán)環(huán)境，力圖避免硬盤(pán)的振動(dòng)累加在一起從而影響正常的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)。傳統(tǒng)桌面硬盤(pán)在這種 情況下可能會(huì)有明顯的性能下降，因?yàn)樽x寫(xiě)數(shù)據(jù)的成功率降低了。抗旋轉(zhuǎn)振動(dòng)也是企業(yè)級(jí)硬盤(pán)區(qū)別消費(fèi)產(chǎn)品的特點(diǎn)之一。

桌面硬盤(pán)的MTBF、7*24全天候、PowerChoice

Constellation CS的平均無(wú)故障時(shí)間(MTBF)為80萬(wàn)小時(shí)，而桌面級(jí)硬盤(pán)通常也在60～80萬(wàn)小時(shí)之間。不過(guò)桌面硬盤(pán)一般只推薦每周5*8小時(shí)的運(yùn)行時(shí)間，而Constellation CS則是7*24小時(shí)，也就是365天全年開(kāi)機(jī)。

應(yīng)該是得益于單碟1TB的Barracuda平臺(tái)，Constellation CS的運(yùn)行時(shí)功耗只有8.0瓦，閑置功率為5.53瓦。這個(gè)數(shù)字可以和后面的Constellation ES進(jìn)行對(duì)比。

PowerChoice 按需節(jié)能選項(xiàng)，是在硬盤(pán)閑置時(shí)提供的幾種節(jié)電級(jí)別——卸載磁頭、降低轉(zhuǎn)速到4000RPM(應(yīng)該是針對(duì)7200轉(zhuǎn)硬盤(pán))、停止旋轉(zhuǎn)和關(guān)閉驅(qū)動(dòng)電路?！　∠?捷為Constellation CS提供3年有限質(zhì)保和有限的企業(yè)級(jí)電話支持。當(dāng)然，如果您是從OEM(如存儲(chǔ)廠商)購(gòu)買(mǎi)的配件，硬盤(pán)廠商應(yīng)該是不直接提供服務(wù)的。

回顧：4KB扇區(qū)在企業(yè)級(jí)硬盤(pán)的應(yīng)用

除了最多3碟片/6磁頭之外，Constellation CS還有一點(diǎn)與Barracuda相同而在Constellation ES系列上沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)，那就是4KB扇區(qū)。硬盤(pán)的物理扇區(qū)從512bytes增大到4KB，有助于提高容量利用率，并保證磁記錄密度不斷提高之后的數(shù)據(jù)完 整性。

2009年12月，經(jīng)過(guò)與IDEMA的通力合作，將高級(jí)格式化提名作為4K字節(jié)扇區(qū)標(biāo)準(zhǔn)的名稱，并獲得批準(zhǔn)。此外，所有硬盤(pán)制造商還承諾，自2011年1月開(kāi)始，所發(fā)行的臺(tái)式機(jī)和筆記本電腦產(chǎn)品的新型硬盤(pán)平臺(tái)都采用高級(jí)格式化扇區(qū)格式。

筆者還在曾在2年半之前寫(xiě)道：

“至 于為什么IDEMA 2011年1月1日的要求中不包括對(duì)OEM客戶出貨和企業(yè)級(jí)硬盤(pán)，這個(gè)其實(shí)也不難理解：部分OEM和企業(yè)級(jí)硬盤(pán)用戶可能會(huì)有前文中提到的“小型離散數(shù)據(jù)寫(xiě) 入”的應(yīng)用需求，而且出現(xiàn)這種情況的幾率相對(duì)于常規(guī)桌面應(yīng)用來(lái)說(shuō)要高。用測(cè)試軟件舉個(gè)典型的例子，就是使用Iometer在沒(méi)有硬盤(pán)分區(qū)和文件系統(tǒng)的情況 下(常用方式)進(jìn)行512字節(jié)數(shù)據(jù)塊隨機(jī)寫(xiě)這樣的極限性能測(cè)試。

這個(gè)還讓我們聯(lián)想到固態(tài)硬盤(pán)的性能，大部分廠商公布的上萬(wàn)甚至 50,000 IOPS的隨機(jī)寫(xiě)入性能應(yīng)該都是在4KB對(duì)齊情況下的測(cè)試結(jié)果，換個(gè)測(cè)試方法或許就會(huì)降低不少。由于閃存介質(zhì)也需要用4KB物理頁(yè)面來(lái)模擬512字節(jié)的邏 輯扇區(qū)，面對(duì)小于4K的離散寫(xiě)入請(qǐng)求很可能也會(huì)出現(xiàn)性能下降，SSD固態(tài)驅(qū)動(dòng)器存在的“寫(xiě)入放大”現(xiàn)象和4KB扇區(qū)HDD機(jī)械硬盤(pán)在原理上是相似的。

對(duì) 應(yīng)到實(shí)際中，一些企業(yè)級(jí)軟件，比如Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)這樣典型的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，可以使用其自帶的OCFS文件系統(tǒng)，也可以支持直接對(duì)磁盤(pán)(包括RAID邏輯 盤(pán)等情況)“裸設(shè)備”進(jìn)行操作，并且比在文件系統(tǒng)上的效率更高。在這類環(huán)境下，高級(jí)格式化(4K)硬盤(pán)有可能會(huì)出現(xiàn)扇區(qū)不對(duì)齊、2KB或者更小數(shù)據(jù)塊的隨 機(jī)寫(xiě)入等問(wèn)題。類似的情況還反映在：Iometer的OLTP(在線交易處理)應(yīng)用測(cè)試腳本就包含了2KB、4KB和8KB三種數(shù)據(jù)塊大小。

對(duì) 于未來(lái)4KB扇區(qū)硬盤(pán)在企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)上的應(yīng)用，我們還要考慮和RAID卡/磁盤(pán)陣列控制器之間的兼容性。盡管RAID在進(jìn)行條帶化時(shí)Stripe分塊大小通 常在64KB左右，一般不會(huì)小于4KB，但我們還是不能完全排除512字節(jié)模擬扇區(qū)和物理扇區(qū)可能不對(duì)齊的問(wèn)題。根據(jù)筆者截至目前(2010年7月)的了 解，這些領(lǐng)域的廠商普遍還沒(méi)有在4KB扇區(qū)硬盤(pán)的支持上做出過(guò)表態(tài)。”

Iometer 4KB隨機(jī)寫(xiě)測(cè)試(無(wú)文件系統(tǒng)/全部容量，關(guān)閉寫(xiě)緩存)

上面的圖表是我在2011年進(jìn)行的測(cè)試——這里面想說(shuō)的是4KB扇區(qū)的希捷Momentus 7200 750GB 2.5英寸筆記本硬盤(pán)。它在測(cè)試中設(shè)置“4KB對(duì)齊”之后的結(jié)果曲線，明顯高于默認(rèn)設(shè)置。筆者曾經(jīng)這樣分析道：

“Momentus 7200 750GB上以默認(rèn)設(shè)置(對(duì)齊到邏輯扇區(qū))運(yùn)行4KB隨機(jī)寫(xiě)測(cè)試，就會(huì)出現(xiàn)我們以前提到過(guò)的“寫(xiě)入請(qǐng)求不對(duì)齊”的情況，增加了硬盤(pán)磁介質(zhì)的實(shí)際I/O數(shù) 量。而對(duì)齊到4KB扇區(qū)之后的寫(xiě)入，則相當(dāng)于把傳統(tǒng)512byte扇區(qū)硬盤(pán)需要完成的8個(gè)寫(xiě)入請(qǐng)求合并成一個(gè)，因此性能的提升就在情理之中了。”

除了Constellation CS之外，還有其他廠商的企業(yè)級(jí)近線硬盤(pán)也采用了4KB扇區(qū)，這將在本文最后的4TB章節(jié)討論。接下來(lái)我們看看Constellation ES.3。

Constellation ES.3系列可選SAS和SATA兩種接口，容量點(diǎn)也包括上表中沒(méi)有列出的1TB、2TB和3TB。

在 SED方面，希捷ES.3除了提供普通的自加密驅(qū)動(dòng)器之外，還有通過(guò)FIPS 140-2認(rèn)證的專門(mén)型號(hào)。從機(jī)械組件的角度來(lái)講，濕度也是影響硬盤(pán)工作、存放的一個(gè)重要環(huán)境因素。筆者在多年前就曾遇到過(guò)因硬盤(pán)cost-down(降 低成本)省去了內(nèi)置的干燥劑，而導(dǎo)致批量受潮損壞的案例，在這里先不做更多詳細(xì)的討論了。

Constellation ES.3應(yīng)該是第一款達(dá)到128MB緩存的傳統(tǒng)HDD。它的平均無(wú)故障時(shí)間達(dá)到了140萬(wàn)小時(shí)，質(zhì)保為5年。AFR這項(xiàng)我們將和后面列出的桌面硬盤(pán)進(jìn)行對(duì) 比，不可恢復(fù)讀錯(cuò)誤比Constellation CS低了一個(gè)百分點(diǎn)。ES.3不僅采用原生512字節(jié)扇區(qū)，而且支持520和528byte這些在部分企業(yè)存儲(chǔ)中需要用到的特殊扇區(qū)大小。

由 于規(guī)格表中的這一款是6Gb/s SAS的版本，所以提供了雙端口。我們看到4TB的運(yùn)行時(shí)功率和閑置功率分別達(dá)到了11.86瓦和7.80瓦(SATA版本由于控制電路簡(jiǎn)單，4TB型號(hào) 運(yùn)行時(shí)功率和閑置功率分別為11.27瓦和6.73瓦)，比Constellation CS要高出不少。

Constellation ES.3的最大容量4TB需要使用5張碟片來(lái)實(shí)現(xiàn)，就像上一代的Constellation ES.2 3TB那樣。

云存儲(chǔ)時(shí)代：Barracuda的逆襲?

最新的單碟1TB希捷Barracuda(ST1000DM003)，我們?cè)谧罱脑u(píng)測(cè)中使用了幾塊這款硬盤(pán)

希捷公布的Barracuda尋道時(shí)間和最大持續(xù)傳輸率，比上一頁(yè)中列出的Constellation CS和ES.3都要高。這一點(diǎn)可能是企業(yè)級(jí)硬盤(pán)較為保守的原因?Barracuda的磁頭加載/卸載次數(shù)和最大不可恢復(fù)讀錯(cuò)誤與Constellation CS相同。桌面硬盤(pán)推薦的2400小時(shí)開(kāi)機(jī)時(shí)間無(wú)法與企業(yè)級(jí)產(chǎn)品相比。功耗方面，Barracuda和Constellation CS相差無(wú)幾。

希捷Barracuda單碟1TB HD Tach測(cè)試截圖

如上圖，單碟1TB希捷Barracuda硬盤(pán)的外圈傳輸率確實(shí)達(dá)到了官方宣稱的210MB/s左右(內(nèi)外圈平均也有169.4MB/s)，要知道早在2009年推出的希捷Cheetah 15K.7 3.5英寸15000rpm SAS驅(qū)動(dòng)器只有204MB/s。由于記錄密度的提高，如今桌面硬盤(pán)順序讀取性能進(jìn)步明顯。不過(guò)寫(xiě)入傳輸率曲線(平均也有101.4MB/s)相比之下低了不少，而以前硬盤(pán)的讀寫(xiě)傳輸率大都比較接近(例如下圖)。這一點(diǎn)倒是可以理解，畢竟硬盤(pán)寫(xiě)入和讀取的原理不同，通過(guò)磁頭改變介質(zhì)的極性比只是感應(yīng)磁極方向的要求相對(duì)高一些。隨著記錄位單元的不斷縮小，為了保證寫(xiě)入的可靠性犧牲一定的性能還是必要的。

我們還看到，隨機(jī)讀平均訪問(wèn)時(shí)間測(cè)得14.1ms，減去7,200轉(zhuǎn)硬盤(pán)4.16ms的平均旋轉(zhuǎn)等待時(shí)間，隨機(jī)讀平均尋道時(shí)間應(yīng)該是9.94ms，比官方資料中的小于8.5ms還是慢了一些，有可能Constellation CS在這方面也差不多。不過(guò)相比下面列出的Barracuda XT還是要快了不少。

當(dāng)年筆者測(cè)試的希捷Barracuda XT高端桌面硬盤(pán)HD Tach截圖

也是在2009年推出的Barracuda XT 2TB，我曾經(jīng)通過(guò)測(cè)試間接證明它使用了Constellation ES的“企業(yè)級(jí)平臺(tái)”，也包括后來(lái)第二代的Barracuda XT 3TB。后來(lái)面對(duì)SSD的沖擊，希捷取消了這一產(chǎn)品線，并在2.5英寸筆記本硬盤(pán)市場(chǎng)推出Momentus XT混合硬盤(pán)。

希捷的技術(shù)人員也確認(rèn)過(guò)，Barracuda XT與Constellation ES確實(shí)來(lái)自同一平臺(tái)。但前者的尋道時(shí)間(17.0ms)確比后者(13.1ms)慢了不少，這里面是人為的因素。早些年桌面硬盤(pán)就加入了AAM(自動(dòng)噪聲管理)和相應(yīng)的功耗/發(fā)熱控制技術(shù)，硬盤(pán)在工作時(shí)帶動(dòng)盤(pán)片的主軸電機(jī)不能降速，但可以通過(guò)放慢控制磁頭的音圈電機(jī)來(lái)達(dá)到目的。于是就出現(xiàn)了一些桌面硬盤(pán)產(chǎn)品的平均訪問(wèn)時(shí)間，在測(cè)試中達(dá)不到標(biāo)稱值的情況(因?yàn)槌鰪S默認(rèn)設(shè)置的原因，許多產(chǎn)品又不容易修改)。

單碟1TB希捷Barracuda拆解照片

盡管從這個(gè)角度看不到碟片的數(shù)量。但盤(pán)片上那個(gè)半弧形的保護(hù)板，正是出現(xiàn)在Constellation CS上而Constellation ES家族所沒(méi)有的。總之，希捷原來(lái)是基于企業(yè)級(jí)硬盤(pán)平臺(tái)打造高端桌面產(chǎn)品;而現(xiàn)在則利用相對(duì)高容量密度、廉價(jià)和低功耗的最新桌面硬盤(pán)技術(shù)，添加一些企業(yè)級(jí)特性(應(yīng)該主要是在固件上)推出定位針對(duì)性更強(qiáng)、細(xì)分企業(yè)級(jí)市場(chǎng)的產(chǎn)品系列。這就是云存儲(chǔ)時(shí)代的改變吧?

同為4TB，接口和扇區(qū)大小不盡相同

最后，我們?cè)賮?lái)簡(jiǎn)單看看硬盤(pán)市場(chǎng)上所占份額較大的另外2個(gè)品牌西數(shù)和HGST(日立環(huán)球存儲(chǔ)，盡管已經(jīng)被WD收購(gòu)，但仍保留獨(dú)立品牌和產(chǎn)品線)，他們的近線企業(yè)級(jí)硬盤(pán)在規(guī)格上有哪些差別。

被西部數(shù)據(jù)收購(gòu)的HGST(日立環(huán)球存儲(chǔ))Ultrastar 7K4000系列，7200轉(zhuǎn)最大容量4TB

Ultrastar 7K4000只提供SATA接口而沒(méi)有SAS的版本，也就是說(shuō)適用于存儲(chǔ)服務(wù)器、單控制器磁盤(pán)陣列(也包括云存儲(chǔ)?)等不需要雙端口的場(chǎng)合。“512e”就是用4KB物理扇區(qū)來(lái)模擬512字節(jié)的邏輯扇區(qū)。我們看到它的60萬(wàn)次磁頭加載/卸載周期比兩款源自同一桌面平臺(tái)的希捷Barracuda和Constellation CS高了一倍，Constellation ES應(yīng)該也處于同一水平。7*24小時(shí)可用性和5年質(zhì)保都是傳統(tǒng)企業(yè)級(jí)硬盤(pán)提供的。至于200萬(wàn)小時(shí)的MTBF，這個(gè)“數(shù)字”是結(jié)合公式計(jì)算出來(lái)的，大家不用太認(rèn)真。

西數(shù)最新的WD RE企業(yè)級(jí)近線硬盤(pán)，同樣是7200轉(zhuǎn)最大容量4TB

WD RE系列中分為SAS和SATA兩種接口的型號(hào)，上圖中的規(guī)格簡(jiǎn)表是SAS的版本。從這份公開(kāi)的資料我們只能看到用戶扇區(qū)數(shù)(可計(jì)算出邏輯扇區(qū)大小)，而無(wú)法確定物理扇區(qū)是512字節(jié)還是 4KB?它的磁頭加載/卸載周期也達(dá)到了60萬(wàn)次，擁有140萬(wàn)小時(shí)平均無(wú)故障時(shí)間和5年保修。不可恢復(fù)讀錯(cuò)誤實(shí)際上與希捷Constellation ES.3(1/10E15)在同一水平的基礎(chǔ)上，這里有點(diǎn)像玩數(shù)字游戲了。

功耗方面，西數(shù)列出的工作模式比較全，我們知道硬盤(pán)隨機(jī)讀寫(xiě)時(shí)的耗電是最大的，因?yàn)榇蓬^一直在不停地尋道。可以看出希捷和WD/HGST在該領(lǐng)域的技術(shù)總體上處于同一水平，硬盤(pán)也早已是個(gè)成熟的產(chǎn)業(yè)了。而在高轉(zhuǎn)速企業(yè)級(jí)硬盤(pán)和新領(lǐng)域——固態(tài)混合硬盤(pán)等方面，希捷則往往起步較早并保持一定的領(lǐng)先。

huanghui