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如何判定一块机械盘是不是采用叠瓦式磁记录(SMR)?

 金刚光 2020-11-22

如题,现在选购机械盘想尽可能避免踩雷。毕竟SMR还是太坑了。

以及,现有哪些型号的在产硬盘仍然采用CMR技术?

寂寞丨如烟灬

此寂寞,自如烟。

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更新!

西数已经公布出所有使用SMR技术硬盘的列表,并且未来也会更新

希捷也公布了使用SMR技术硬盘的列表,链接如下:

CMR 和 SMR 硬盘 | Seagate 中国

如何判断一块硬盘是否为SMR?官方已经在一些盘的数据表里注明了CMR,但一些老型号和真正的SMR盘却没有写。得到官方确认自然最好,但咱们还是要更进一步去了解真相。

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希捷酷鹰的数据表中注明了记录技术为CMR

首先看缓存是不靠谱的,因为很多大容量硬盘用的是256M缓存的CMR,有的使用64M缓存却也是SMR,比如西数2.5寸1T黑盘WD10SPSX,它只有64M缓存,之前大家一致认为这不是SMR,结果被西数打脸打得啪啪响。

容量/碟片数=单碟容量,这个计算不算很靠谱,但在没有更详细资料的情况下可以判断,它分为2.5寸和3.5寸。3.5寸硬盘,计算出的单碟容量在1.7T以内是CMR,大于1.7T,或者单碟容量大于等于2T的,可以肯定是SMR。但这个方法也不一定靠谱,因为厂商可能会节约成本或者其他原因,将小于1.7T也搞成SMR,证据见下图。

接下来告诉大家一个新的方法来判断一块硬盘是否为SMR。我们要上硬盘厂商的官网,搜索硬盘的型号,然后找到硬盘的规格参数。拿希捷的监控盘ST6000VX001举栗子,看看它到底是不是CMR盘。官网搜到硬盘型号后,打开硬盘系列的介绍页,这里点击规格。

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按ctrl+F,查找你要找的型号,点击蓝色的图标——用户手册,打开pdf文档。

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注意型号必须完全对上

在打开的pdf文档中找到“Drive Specifications”,然后关注“Track density, KTPI (ktracks/in avg.)”、“Areal density (avg)”这两组数据,这两个参数分别是轨道密度和面积密度。轨道密度越大,磁道间距越小,小到一定程度,受限于当前的磁头技术,轨道宽度比写磁头还要窄,磁头写入时会破坏临近磁道数据,这就是叠瓦盘了,因此它的轨道密度才会如此之大。但是不可能将所有磁道全部重叠,不然中间修改一点点就会导致全盘重写了,必须留有CMR缓冲区以供随机写入,这个CMR缓冲区也是有大有小,这也是叠瓦盘的密度不一样的原因之一。

CMR缓冲区就像TLC的SLC缓存一样,没写满时,速度是很快的,一旦写满,速度就会直线下降。但SMR盘不像TLC,不允许直接写入SMR区域,因此这个缓冲区一旦写满,就会触发硬盘内部整理,和SSD不同的是,机械硬盘只有一组磁头,整理时难免顾此失彼,也就是100%占用、读写卡顿的来源。

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这是希捷银河X16,也是目前CMR容量的极限,轨道密度423,面积密度1028
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这是希捷酷鱼ST2000DM008的参数,轨道密度为540,实锤SMR盘
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这是希捷官网查到的酷鹰部分型号的参数,ST6000VX001也在其中,它的轨道密度是540,和上面的ST2000DM008一样,属于SMR。其中3T和6T计算的单碟容量都是1.5T,表面密度为900,又不属于SMR,猜测是因为两者所用的工艺不一样,厂商为了节省成本,采用了一样的盘体和工艺,根据不同容量装入不同数量的盘片

希捷酷鹰ST6000VX001这块盘其实是有争议的。根据官方公布的SMR列表,它并不是SMR盘。但从轨道密度来判断,它又是实打实的SMR盘,不过它的面积密度却比CMR极限的X16还要低,只有900Gb/in²,X16则是1028Gb/in²。上面提到,SMR技术是因为磁轨宽度比写磁头还要窄,写入时会覆盖临近磁道。厂商出于成本等原因考虑,8T和6T都采用了和SMR相同的盘体,盘片的磁道划分是在硬盘生产时就确定的,但通过固件控制,可以把临近的磁道留空,不去写入,隔一条磁道再去写入,就不会出现覆盖临近磁道数据的问题了,自然这块6T也就不一定是SMR盘了。而它旁边的8T盘,它的轨道密度跟ST2000DM008差不多,肯定是SMR盘无疑了。同理ST3000VX009是CMR盘,它旁边的4T和2T都是SMR盘。

下面是ST6000VX001和ST3000VX009在2020年7月1日新修订的文档,其中去除了2T、4T和8T的盘,以及在后面2.4小节标明了硬盘所用的技术,希捷的多个文档都已更新这个部分,以后可以直接看这里来确认硬盘所用的技术了。不过部分文档并没有这个,还是要根据前面的方法判断。既然尘埃落定,这块6T的监控盘确认是CMR,大家可以放心购买。

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这是希捷新修订的文档,其中只包含了ST6000VX001和ST3000VX009,它们的轨道密度都是540,面积密度是900900Gb/in²
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ST6000VX001和ST3000VX009都已经标明所用的是CMR,大家可以放心购买
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丧心病狂的希捷连500G笔记本硬盘都不放过……这种笔记本硬盘的轨道密度比台盘还高,也就意味着CMR缓冲区更小,数据整理更频繁,寿命也就更差。这种盘多了一种暴毙的原因,磁头“累”死了

顺便提一下监控盘为什么也可以做成SMR。我们的监控机通常都是顺序写入数据的,不同系统可能算法不一样,写入的方式也不一样,但大体上还是顺序写入的,一般是按日期、时间生成视频文件。如果硬盘(阵列)写满了,要么报警要求手动清理早期的视频,要么会直接删除最早期的视频。删除文件一般是将文件从文件系统中删除索引,留在原地的数据就会被新的视频数据覆盖掉。

如果我们有TRIM技术,告知硬盘哪些数据可擦除,普通的SMR盘可能就会去搬迁整理了,但为监控定制的固件可能不会,它只会记录哪些band可以直接擦掉,哪些需要做一些小迁移,或者干脆直接丢弃整个band,也就是256MB数据也没什么大不了的,毕竟实时写入重要。当然前提是硬盘必须知道自己处于监控盘模式,不然消费者买来当普通盘用可就危险了。

因为有了上面的这种处理方式,监控级硬盘处于监控模式时几乎不会出现100%占用的问题,这样也就避免了阵列因为硬盘不响应而将其踢出阵列的问题。

我们通常所知的SMR为DMSMR,也就是硬盘固件管理的SMR,性能下降不可预测。但其实还有HMSMR(主机管理的SMR)和HASMR(主机感知的SMR)。其中HMSMR不是咱们民用的,操作系统基本不支持。它需要定制的文件系统和操作系统去主动管理硬盘内的SMR数据。当然监控机也可以定制这样的系统,直接去管理SMR数据,根本不需要STL转换层,性能自然要比DMSMR好得多。

3.5寸盘小于等于1TB的盘不用考虑是不是SMR,PMR单碟就能达到的容量,厂商不会吃力不讨好用SMR。2.5寸9㎜的1TB盘也不用担心,最好买HGST 7200转或西数的黑盘,性能更好。倒是2.5寸7㎜的1TB及以上的盘。就很有可能是SMR盘了。

2.5寸500GB已经有实锤的SMR盘了。为了省成本,盘体都是一样的,只是格式化出来的容量不同。

第一,看缓存。SMR的特性是写入一小块,挪移一大堆。所以必须要大缓存来干这事,才不至于速度非常慢,所以128MB是起步,希捷都用上256MB了。不过大缓存的致命缺点是,一旦断电,缓存的数据来不及保存,造成数据丢失的损失更大,而且SMR还有各种大挪移,损失更加惨重。不过光看缓存不一定准,一些大容量PMR也用上了土豪级的大缓存。

第二,去官网查对应型号的碟片数,一般都是在技术参数的文档里,根据总体容量计算单碟容量。现有的PMR技术,在2.5寸一般是500G左右,最大可以到700G,在3.5寸一般是1TB左右,最大1.5TB,单碟容量一旦超过这个值,就大概率是SMR盘了。

单碟容量1.5T已经有实锤的SMR盘了,原因同上,省成本

第三,装个Crystal Disk Info,查看硬盘支持的技术,如果发现机械硬盘支持TRIM,那就100%是SMR盘了,因为SMR盘的原理,会出现写入放大,TRIM可以让硬盘在空闲时主动清理(覆盖)不需要的数据(垃圾回收),而不是头铁一股脑全部挪移,可以一定程度提升性能,现在新出的SMR盘很多都带这个技术。而PMR本身就是随写随擦的,根本不需要TRIM,使用TRIM甚至会在一定程度上降低性能。

第四,避开SMR的热门型号。可以选择监控盘代替消费级硬盘,监控盘由于为大量写入场景设计,因此一般不会使用SMR技术,不然一旦内部进行整理,会导致一部分录像无法正常写入而丢失,同时SMR对阵列也非常不友好,一旦长时间无响应,就有可能被踢下线。不过监控级硬盘的转速一般比较低,对读写速度要求较高的场景不推荐。

编辑于 09-04

予人玫瑰,手有余香

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知空白

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比较简单但不完全准确的判断方法是

看缓存大小(针对2T以上容量硬盘)。(事实证明,其实准确率很难讲高不高)

市售常见256兆缓存的较多是SMR,128兆的一部分是SMR,64兆缓存的一般都是CMR。缓存再小那就是很多年前的货了,那会儿没开始大规模应用SMR技术。

也不一定完全准确,如果想要准确的判断,请阅读官方手册。因为还是有很多型号不太符合这个判断方法。这个答案我现在第二次修改,因为觉得按照原来说的上面的那个看缓存来判断的方法还是有较大误差。具体分析如下:

1.最底部分享的链接里是CHIPHELL网友整理的3.5寸硬盘详细资料,我看了一遍,发现其中一共105个型号的硬盘缓存达到256MB或者512MB。这105个型号中,有15个型号使用SMR技术,90个型号使用CMR技术。这样来说,大缓存硬盘使用SMR技术的型号比例远低于CMR。但我又观察了一下,发现这15个SMR型号基本上都是希捷的盘,而且是同等容量中较为常见的盘。参考希捷在零售市场的占有率和装机市场的畅销程度,这些SMR盘的出镜率是较高的。所以很可能会给消费者留下“大缓存硬盘使用了SMR技术”的印象。其余90个大缓存CMR盘很可能因为在消费市场出镜率低一些,没有给人留下更广泛的印象。所以说,单纯用缓存大小来判断硬盘是否使用SMR技术,不仅仅是不完全准确,而应该是非常不准确了。

最后,从chiphell和pceva搬运一些其他大拿的资料给大家

Seagate的Archive v1和v2虽然缓存128M但却是SMR;充氦气的X12缓存256M反而是CMR。(pceva版主nighttob提供)

西数红盘WD80EFAX以及对应的日立第三代HE10,虽然是256M缓存,但是用的是cmr技术。(pceva网友sss668800提供)

CHIPHELL大拿整理的几乎所有市面能见到的3.5寸HDD详细资料,非常强大:

如果原有答案给知友造成困惑,在此道歉!

编辑于 04-20

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匿名用户

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太长不看:没办法准确判断、区分是不是SMR,只能根据网上有没有吐槽掉速的灾情,大概猜一下。

如果不能抵抗,那也只能接受了,不得不SMR的话,就在SMR里挑选相对良心的吧,比如支持TRIM的。

答案本来应该是查官方手册的,但后来我发现硬盘厂的鸡贼程度好像超出了我的想象……我只能说,查一下可以,但要留个心眼,不要以为CTRL+F输入SMR找到0个结果就放心了……

不要看到perpendicular magnetic recording就以为不是SMR了……

SMR和PMR本来就是互相搭配使用的!

SMR硬盘上的每一条磁轨都仍然是用PMR技术读写的。

与PMR对应的概念应该是LMR。这俩的区别是表示每个比特(0或1)的磁记录是“躺着”还是“站着”,很明显“站着”的PMR空间利用率更高。或者说,PMR相比LMR就是把字写得更“瘦”。

与SMR对应的概念应该是CMR。原来硬盘都是CMR,就是为了照顾体积较大的写磁头(读磁头可以做得更小,写磁头很遗憾不行,这就是万恶之源),让磁轨之间留足距离。SMR就是把这个“行距”干掉了,才引入改写时覆盖邻近磁轨的蛋疼问题。

以ST2000LM007这款SMR的2.5寸笔记本/移动硬盘为例。可以搜到2份datasheet,2份product manual。

第一份datasheet,日期应该是2016年2月,明确提到了SMR Technology, Drive-Managed:Yes

第二份datasheet,日期应该是2016年3月,应该是前者的修订版。这一份,我就没看到有提到SMR了:

第一份product manual,反正我CTRL+F是搜不到SMR、shingle这两个关键词;

搜recording,只能搜到Perpendicular recording technology这句描述。

可以看到版本是Rev.B,修订日期是2015年4月18日;在此之前还有一个Rev.A的旧版100775165a.pdf,可以搜到有论坛讨论提到这个链接,不过官网输入这个链接已经404了,不给下载。不知道这一份里面有没有提到SMR。

第二份product manual,这次有明确提到SMR了:Shingled magnetic recording with perpendicular magnetic recording heads/media.

这份文档的修订版本是Rev.A,日期是2019年2月4日,虽然都包含同一个型号,但并不是前面那份的修订版。

如果连官方手册都不一定靠谱,那应该怎么办呢?

抱歉,我也没有万全的办法……

原来我以为,对于刚开箱的崭新SMR空盘,只需要HD Tune跑一遍读取速度测试,看曲线是不是诡异的平直曲线就可以。

因为,SMR盘主控需要对磁盘划分Zone管理,这就有点类似SSD的垃圾回收机制了。

只有一个Zone已经有数据时,才会在其内部面临“执行改写操作时,会覆盖邻近磁轨、需要回写”的问题。即使一个Zone“脏了”也不影响其他Zone(比如空白的Zone)。

需要写入时,直接写入预先准备好的空白Zone(甚至是非SMR缓存区,类似于SSD的SLC Cache),这样就可以缓解性能问题。

如果主控知道哪里没有数据,只需要直接返回0,不需要实际执行读取操作——这就是出现平直曲线的缘由。

没想到还是自己太naive。

漏报案例,ST3000DM007,网上都说是SMR,掉速灾情一大片,跑出来的读取速度曲线却和非SMR盘无异:

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图片来自NGA上2017年的一个帖子(现在因为NGA把旧帖子都封了,看不了,好在有搜索引擎快照,而且图片也没挂)

误报案例(更新:这个误报案例不成立,该死的中关村软文小编,第四遍勾的快捷行程,只跑开头40GB,那当然是平直曲线,这说明不了任何问题)

混合硬盘ST750LX003,评测都是2011年的,应该不会是SMR吧:

http://memory.zol.com.cn/267/2670849.html

第一遍还和普通硬盘无异:

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多跑几遍,到第四遍,就能跑出诡异的平直曲线了:

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TRIM的话,可以查SMART信息的软件应该都能看,比如CrystalDiskInfo。

但是,有些SMR盘并没有支持TRIM,这就和没有TRIM的SSD或U盘面临一样的蛋疼情况了……

TRIM的作用,就是在你删掉文件时,操作系统会告诉主控:这些数据我不要了,你看着办吧。

这样可以改善性能,因为主控会知道哪些数据有用,必须小心地搬迁;哪些数据不要了,可以直接擦掉。如果没有TRIM,但凡是写进去的数据,它都以为是有用的,会把一堆没用的垃圾(已经被删的文件)当宝一样来回搬迁,做无用功。

编辑于 02-27

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huziiyu

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2.5寸硬盘里面,2T以上(含2T)的硬盘几乎全部都是SMR

但是有个清流,ST2000LM003 是PMR

就是年代有点古老...

编辑于 2019-03-15

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切拉

27 人赞同了该回答

想看硬盘是不是PMR的话,建议直接问客服……

现产的比较好的PMR硬盘:

HGST HTS721010A9E630(大名鼎鼎的日立7K1000,双500G的盘片,应该算是消费级的2.5寸最强了,就有C1暴涨的案例;那个2.5寸西数黑盘就是这个的换标,但价格卖到了7K1000企业级的价格……)

HGST HTE721010A9E630(7K1000的企业版,C1比上面那个好很多,有钱就买这个)

HGST HTS541515A9E630(1.5T,三个500G的盘片)

希捷 ST2000LM003(2T,三个667G的盘片。ST2000LM007是双碟2T,SMR没跑了)

嗯……上边都是2.5寸,9.5mm厚度的,应该还有一些单碟500G的7mm薄盘在产,但二百多块的500G你加上一百块就能买7K1000了呀……没有多少买的必要,除非你的笔记本电脑连9.5mm的盘都塞不下。

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