HGST He12 評測——12TB氦氣硬盤您見過嗎？

插語：
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正文：
有人說：”數(shù)據(jù)是新時代的石油。”這句話概括了數(shù)據(jù)對于這個時代的意義：數(shù)據(jù)已經(jīng)成為一種新的生產(chǎn)資料，它在改變著人們生活、工作和娛樂的方式，并且驅(qū)動著整個社會向數(shù)字化世界轉(zhuǎn)型。過去十年，是海量數(shù)據(jù)給企業(yè)、機(jī)構(gòu)、消費者帶來種種好處的十年，也是逐漸將數(shù)據(jù)存儲與利用等問題暴露的十年。對于那些身處數(shù)據(jù)洪流的企業(yè)、機(jī)構(gòu)以及消費者而言，他們當(dāng)前所需要考慮的最現(xiàn)實的問題就是：如何面對呈現(xiàn)持續(xù)性爆炸增長的數(shù)據(jù)？

數(shù)據(jù)量將大到難以想象

根據(jù)IDC的測報告顯示，到2025年，全球新產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量總和將達(dá)到驚人的163 ZB，以目前最大容量的12TB企業(yè)級機(jī)械硬盤（HDD）來算，大約需要160億塊才能裝滿。而過去二十年，硬盤行業(yè)總出貨量才80億塊，未來所爆發(fā)的數(shù)據(jù)量真是達(dá)到讓人嘆為觀止的程度。

圖一：IDC對于全球未來數(shù)據(jù)量的預(yù)測。

事實上，自從移動互聯(lián)網(wǎng)興起與普及以來，企業(yè)與消費者就已經(jīng)感受到數(shù)據(jù)的增長。云計算、社交網(wǎng)絡(luò)、移動手機(jī)、可穿戴設(shè)備的興起，催生出基于數(shù)字化的全新應(yīng)用類型和應(yīng)用場景，使得我們數(shù)據(jù)產(chǎn)生更加快速、數(shù)據(jù)訪問更加多屏化、數(shù)據(jù)流動更加頻繁。而在未來，數(shù)據(jù)爆炸的趨勢將會更加明顯。

首先，物聯(lián)網(wǎng)將成為數(shù)據(jù)增長又一主力。服務(wù)器、PC、手機(jī)以及平板電腦是傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)生產(chǎn)來源，而在未來，將會有更多設(shè)備接入到網(wǎng)絡(luò)之中，并且時刻在產(chǎn)生新的類型豐富的數(shù)據(jù)。比如，智能電表、機(jī)械設(shè)備、自動駕駛汽車、航空飛機(jī)、智能軌道、醫(yī)療植入設(shè)備、智能家居等等，這些設(shè)備正在成為新的數(shù)據(jù)生產(chǎn)來源整個世界的數(shù)據(jù)生產(chǎn)來源正在變得無比豐富。

其次，數(shù)據(jù)將更加移動和實時化。以手機(jī)、可穿戴設(shè)備等移動設(shè)備的普及，極大地推動了數(shù)據(jù)的移動化與實時化；而物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備一大顯著特點就是數(shù)據(jù)實時化地產(chǎn)生，以工業(yè)巨頭GE為例，他們在航空發(fā)動機(jī)中安裝多個設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控器，隨時收集和監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，并對其進(jìn)行分析。

圖二：IDC對實時數(shù)據(jù)趨勢預(yù)測，其中IoT是實時數(shù)據(jù)產(chǎn)生的主力。

第三，人工智能與數(shù)據(jù)增長互相促進(jìn)。人工智能之所以會爆發(fā)，除了計算力大幅增長之外，另外一大因素就是豐富的數(shù)據(jù)，以深度學(xué)習(xí)為代表的人工智能技術(shù)在獲得了豐富數(shù)據(jù)之后取得了長足的進(jìn)步。以自動駕駛為例，通過實時監(jiān)測和機(jī)器學(xué)習(xí)的方式來實現(xiàn)”自動駕駛”，越多的數(shù)據(jù)以及越多的機(jī)器訓(xùn)練，會讓自動駕駛更加完善。而隨著人工智能系統(tǒng)逐步應(yīng)用在企業(yè)以及個人生活的各個方面，未來將會有更多數(shù)據(jù)的產(chǎn)生和進(jìn)行挖掘。

所以，從當(dāng)前現(xiàn)狀以及未來趨勢來看，數(shù)據(jù)的爆炸性增長必然會是數(shù)據(jù)中心用戶們長期面臨的一大挑戰(zhàn)。

光靠固態(tài)硬盤行么？

過去一年，數(shù)據(jù)中心用戶們最頭疼的問題是什么？答案之一肯定是持續(xù)飛漲的閃存價格。閃存價格的飛漲對于數(shù)據(jù)中心用戶們的影響顯而易見，無論是存儲系統(tǒng)還是服務(wù)器，亦或是各種配件，價格都隨之水漲船高，數(shù)據(jù)中心用戶們也為之叫苦不迭。

閃存進(jìn)入數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域已經(jīng)多年，早在2008年，EMC將固態(tài)硬盤引入到其高端存儲陣列中，標(biāo)志著數(shù)據(jù)中心的閃存時代正式開啟。此后，閃存成為數(shù)據(jù)中心硬件廠商們宣傳產(chǎn)品的”必備良藥”。對比傳統(tǒng)磁盤，閃存在性能、功耗、體積等方面的優(yōu)勢，使它迅速成為數(shù)據(jù)中心最近十年最受關(guān)注的”寵兒”。最近幾年，多家存儲廠商甚至提出了”數(shù)據(jù)中心全閃存時代即將來臨”的口號。

然而，理想很豐滿，現(xiàn)實卻很骨干。根據(jù)中國市場市場ChinaFlashMarket統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，大部分SSD價格自2016年Q2以來上漲了70%。所謂的數(shù)據(jù)中心全閃存時代離我們?nèi)匀缓苓h(yuǎn)，這輪閃存價格飆升是整個存儲產(chǎn)業(yè)的整體性價格上漲，不同于之前簡單的天災(zāi)或者人禍原因（泰國洪水淹沒硬盤工廠致使機(jī)械硬盤價格上漲；西安三星晶圓廠起火致使固態(tài)硬盤價格上漲）。按照常理而言，閃存技術(shù)一直在升級，制造工藝也在不斷提升，閃存的價格應(yīng)該往下走、容量往上升才對，但是事實卻恰恰相反。究其原因，仍然是閃存技術(shù)與工藝不成熟有關(guān)，閃存顆粒從2D Nand走向3D Nand過程中，復(fù)雜工藝只能被少數(shù)廠商所掌握，導(dǎo)致產(chǎn)能嚴(yán)重不足，促使固態(tài)硬盤等價格飆升。

閃存固然有很多優(yōu)勢，甚至容量也在不斷提升，但是短期內(nèi)解決閃存的價格、大容量仍然是不太現(xiàn)實的事情，數(shù)據(jù)中心用戶仍然需要機(jī)械硬盤來解決海量數(shù)據(jù)的存儲難題。

機(jī)械硬盤仍會是存儲的主力

正如前文所言，自從移動互聯(lián)網(wǎng)、社交網(wǎng)絡(luò)等興起以來，推動數(shù)據(jù)中心向云邁進(jìn)，應(yīng)用類型更迭變化，促使存儲介質(zhì)的市場也發(fā)生著改變。比如閃存在最近幾年的崛起，那些對性能要求極高的應(yīng)用通過閃存得到了完美的方案；而流媒體的崛起，使得CD和DVD這些光學(xué)存儲介質(zhì)開始走向沒落；像磁帶這種用于歸檔之用的存儲介質(zhì)也慢慢走向萎縮。

圖三：IDC對未來存儲介質(zhì)出貨占比的預(yù)測。

圖四：IDC對數(shù)據(jù)中心企業(yè)級存儲介質(zhì)出貨的預(yù)測。

不過，機(jī)械硬盤未來仍然是數(shù)據(jù)中心存儲的主力。根據(jù)IDC對數(shù)據(jù)中心企業(yè)級產(chǎn)品存儲介質(zhì)的出貨預(yù)測顯示，企業(yè)級機(jī)械硬盤（HDD）的出貨占比到2025年仍將達(dá)到80%以上。企業(yè)數(shù)據(jù)中心仍然會使用各種類型的存儲介質(zhì)，閃存雖然工藝、技術(shù)、容量都在不斷提升，但從成本角度考慮，每一種存儲介質(zhì)都可以發(fā)揮其最合適的經(jīng)濟(jì)效益。

數(shù)據(jù)中心存儲需要”氦起來”！

在閃存大行其道的今天，擁有幾十年歷史的機(jī)械硬盤恍如步入黃昏的老者，尤其是當(dāng)計算力在摩爾定律的推動下大幅提升之后，機(jī)械硬盤在性能上經(jīng)常容易被人所詬病。但是，機(jī)械硬盤的創(chuàng)新步伐并未停止，氦氣技術(shù)的加入讓機(jī)械硬盤煥發(fā)新的春天，機(jī)械硬盤得以向更大容量、更低功耗的方向大幅邁進(jìn)，進(jìn)一步鞏固了其高容量的優(yōu)勢，這是閃存短期內(nèi)不可比擬的。

2013年對于機(jī)械硬盤來說是具有劃時代意義的一年，HGST經(jīng)過六年的設(shè)計和嚴(yán)格測試，終于率先實現(xiàn)了在機(jī)械硬盤中添加充氦技術(shù)，在不改變機(jī)械硬盤標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格和內(nèi)部機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上將硬盤容量提升到6TB。簡單而言，該項技術(shù)將之前硬盤中的空氣換成氦氣，大幅縮短硬盤盤片之間的距離，從而利于硬盤封裝更多盤片，達(dá)到提升單位面積存儲容量的目的。

此外，氦氣技術(shù)也讓機(jī)械硬盤的功耗得以大幅降低，氦氣的密度只有空氣的七分之一，使得硬盤內(nèi)部空氣密度大幅降低，氣流阻力隨之降低，盤片與磁頭的摩擦力也得到降低，整個硬盤的溫度能夠比過去下降4-5攝氏度，功耗顯著下降，功耗容量比相比過去的機(jī)械硬盤得到了極大地提升。

2015年，HGST又率先推出了七盤片8TB容量設(shè)計的氦氣硬盤He8，HGST的HelioSeal專利技術(shù)進(jìn)一步完善，相比于上一代He6產(chǎn)品，He8運行功耗下降了23%，空閑時期功耗僅5.1W，每TB功耗比傳統(tǒng)空氣填充硬盤大幅降低44%，對于那些需要高容量的超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心用戶而言，TCO（總體擁有成本）極具吸引力。

圖五：過去的機(jī)械硬盤采用空氣填充技術(shù)，硬盤并非完全封閉，配備空氣過濾片，盤片和磁頭在運行時會有一定的空氣阻力。

相比于空氣硬盤，人們的顧慮之一就是密封性下降導(dǎo)致的硬盤可靠性降低。不過，根據(jù)目前的氦氣硬盤技術(shù)與工藝設(shè)計，用戶們大可放心。以HGST為例，每一塊氦氣硬盤都需要經(jīng)過嚴(yán)格的可靠性測試，包括高溫浸泡、熱循環(huán)、壓力循環(huán)、濕度循環(huán)以及沖擊測試等多項密封完整性測試，像HGST還會內(nèi)置環(huán)境遙測系統(tǒng)來監(jiān)控硬盤密封完整性，隨時報告任何可能潛在的問題。

可以說，在空氣填充式技術(shù)縱橫機(jī)械硬盤數(shù)十載之后，惰性氣體”氦”讓機(jī)械硬盤邁入了一個全新的時代，希捷、HGST等硬盤廠商都開始陸續(xù)告別傳統(tǒng)空氣填充式硬盤，根據(jù)最新數(shù)據(jù)顯示，氦氣硬盤在短短幾年時間內(nèi)已經(jīng)出貨1200萬塊。在容量與功耗上實現(xiàn)質(zhì)的飛躍之后，氦氣硬盤其實更加適合數(shù)據(jù)中心諸如應(yīng)用：云存儲、歸檔存儲、冷存儲、視頻監(jiān)控、文件共享等等。隨著HGST、希捷等公司的氦氣硬盤產(chǎn)品陸續(xù)面試，數(shù)據(jù)中心存儲的”氦”時代已經(jīng)到來。

HGST He12：引領(lǐng)硬盤”氦變革”

今年，氦氣硬盤迎來又一次變革，HGST正式推出首款12TB的氦氣硬盤He12，采用第四代HelioSeal技術(shù)的8盤片設(shè)計，相比于上一代8TB的He8產(chǎn)品，容量提升50%，每TB能效提高54%，且可靠性再次提升25%，平均無故障時間可到250萬小時，在容量、可靠性、能效上再次邁上一個新臺階。

圖六：HGST He12具有SATA 6Gb/s和SAS 12Gb/s接口，在兼容性上很好地保證了下一代數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用需求。

可以說在性能、容量、可靠性以及能耗比進(jìn)一步大幅提升的He12在數(shù)據(jù)中心應(yīng)用范圍更加廣泛。尤其是當(dāng)前全球IT從傳統(tǒng)IT向云邁進(jìn)，且云基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)?；内厔萦l(fā)明顯，國外的AWS、微軟、Google、RackSpace、IBM、Facebook，國內(nèi)的阿里云、騰訊云、金山云、電信云、華為云等云服務(wù)提供商都是超大規(guī)?；A(chǔ)設(shè)施的建設(shè)者，對容量、功耗、可靠性的要求更加苛刻。其次，云計算的普及也帶來了對應(yīng)用的改變，比如以對象存儲為代表的新型容量型應(yīng)用的崛起，新型容量型應(yīng)用主要分為主流存儲和冷存儲兩個領(lǐng)域，涵蓋目前多個應(yīng)用。HGST氦氣硬盤的PMR（垂直式磁記錄技術(shù)）和SMR（疊瓦式磁記錄技術(shù)）則很好地滿足了這種應(yīng)用趨勢

圖七：新型應(yīng)用的誕生其實讓氦氣硬盤的應(yīng)用范圍更加廣泛。

以具體應(yīng)用位列，比如在智慧城市、視頻網(wǎng)站、流媒體服務(wù)等領(lǐng)域應(yīng)用豐富的富媒體存儲應(yīng)用未來只會增多，He12這樣的氦氣硬盤是高性價比存儲需求的最佳選擇之一。像He12的第二代兩級驅(qū)動裝置HGST Micro-Actuator提高了磁頭的定位精度，可提供更加的性能、數(shù)據(jù)完整性以及整體可靠性，特別適合存在環(huán)境復(fù)雜的苛刻環(huán)境之中。

另外，當(dāng)前在海量存儲使用越來越廣泛的對象存儲解決中，比如像OpenStack Swift、Ceph、Amazon S3等，通常是采用內(nèi)置多塊大容量硬盤的服務(wù)器設(shè)備，再配置管理節(jié)點和對象存儲軟件，這種解決方案結(jié)合了塊存儲和文件存儲的優(yōu)點，利于共享、且數(shù)據(jù)讀寫更加快速，而且對象存儲具備的糾錯碼讓數(shù)據(jù)存儲容量越大時比傳統(tǒng)RAID的數(shù)據(jù)持久性更加出色，對于像云存儲、云歸檔等一次寫入、多次讀取的應(yīng)用都非常實用。而HGST He12的超大容量、可靠性以及即時安全擦出（ISE）與自加密（SED）技術(shù)非常適合對象存儲這類應(yīng)用。

總體來說，HGST在氦氣硬盤領(lǐng)域一直走在最前沿，He12的推出進(jìn)一步鞏固了HGST在氦氣硬盤市場的領(lǐng)先地位。近日，大數(shù)據(jù)在線也有幸拿到了一塊HGST He12氦氣硬盤，并對其進(jìn)行了詳細(xì)評測，下文是具體的評測細(xì)節(jié)和感受。

HGST He12 評測感受

圖八：HGST He12氦氣硬盤外觀，這次拿到的是HGST 12TB PMR 7200轉(zhuǎn)硬盤，支持SATA和SAS兩種模式，測試體驗中選擇SATA接口，分區(qū)格式選擇更適合大容量磁盤的GPT。

圖九：HGST He12擁有12 Gb/s SAS和6Gb/s SATA兩種接口，保證了數(shù)據(jù)中心用戶不同的需求。這兩種接口在最高接口速率上有比較大的區(qū)別，在扇區(qū)格式方面SAS支持的格式更豐富，不只限于4Kn和512e，另外SAS模式下的耗電量會增加不少。

在本次測試中，筆者明顯感受到HGST He12氦氣硬盤的噪音比普通的機(jī)械硬盤低的多，性能測試的數(shù)據(jù)與官方宣傳的數(shù)據(jù)幾乎沒有區(qū)別。筆者用多款測試軟件對該硬盤進(jìn)行了測試，詳細(xì)測試情況如下：

圖十：本次測試基本環(huán)境。

此次測試采用的盡管是Windows 10系統(tǒng)而不是服務(wù)器常用的Linux或者Windows Server，CPU ?i7 6700k，加上雙通道8GB內(nèi)存，完全不會成為一塊磁盤的瓶頸，測試結(jié)果也有不錯的參考價值。

首先用的是ATTO Disk Benchmark

ATTO Disk Benchmark是一款簡單易用的硬盤傳輸速率檢測軟件，可以用來檢測硬盤讀寫速率，可以用512B到64MB的數(shù)據(jù)塊來做測試，通過不同大小的數(shù)據(jù)測試包來測試文件大小比例不同對硬盤讀取、寫入速度的影響。

圖十一：ATTO Disk Benchmark對HGST He12測試情況。

521B小數(shù)據(jù)塊的時候，磁盤讀取性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于寫入速度。4KB是現(xiàn)在SATA接口下的最小數(shù)據(jù)塊，所以4KB讀寫性能表現(xiàn)非常關(guān)鍵，規(guī)模在4KB讀寫的時候已經(jīng)到了240MB左右，此后一直維持在240以上，性能表現(xiàn)很穩(wěn)定。

然后試試CrystalDiskMark

CrystalDiskMark是一個測試電腦硬盤檢測工具,能夠檢測硬盤的隨機(jī)讀取/寫入速度，連續(xù)讀取/寫入速度;測試隨機(jī)512KB，2KB，4KB讀取/寫入速度(隊列深度= 32)等。

圖十二：順序讀寫速度維持在240MB/s以上。

最后用HDtunePro進(jìn)行測試

HD TUNE：一款小巧易用的硬盤工具軟件，其主要功能有硬盤傳輸速率檢測，健康狀態(tài)檢測，溫度檢測及磁盤表面掃描等。

圖十三：HD tune Pro寫入性能測試，最高讀取速度位254MB/s。

圖十四：HD tune Pro寫入性能測試，最高寫入速度位247MB/s。

因為這塊硬盤本身的轉(zhuǎn)速為7200轉(zhuǎn)，所以性能并不是它最突出的優(yōu)勢，由于采用基于氦氣填充的設(shè)計，單塊盤可以容納更多的盤片，使得該塊硬盤可以的達(dá)到12TB的容量，是數(shù)據(jù)中心容量型應(yīng)用的最佳選擇。

測試總結(jié)：

筆者這次有幸拿到全球首款12TB氦氣硬盤HGST He12，經(jīng)過系列測試的確發(fā)現(xiàn)氦氣硬盤在容量、穩(wěn)定性、可靠性、靜音等方便比傳統(tǒng)機(jī)械硬盤提升不少。氦氣硬盤在這些方面的優(yōu)勢的確能夠讓其在數(shù)據(jù)中心有著廣泛的應(yīng)用前景，尤其是在閃存價格居高不下的今天，氦氣硬盤在容量型應(yīng)用方面將會大顯身手。