隨著5G、自動(dòng)駕駛、元宇宙的逐漸普及，傳統(tǒng)生產(chǎn)制造工廠、互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)持續(xù)增長，各行各業(yè)每時(shí)每刻都在產(chǎn)生海量數(shù)據(jù)。對(duì)于現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心而言，除了需要業(yè)務(wù)快速響應(yīng)，作為根本需求的海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)依然占據(jù)首位。因此憑借高容量、高可靠性以及低成本和低能耗等方面的優(yōu)勢，企業(yè)級(jí)機(jī)械硬盤無論是在企業(yè)級(jí)應(yīng)用還是冷數(shù)據(jù)存儲(chǔ)場景中，都是絕對(duì)的主力。

東芝MG10系列企業(yè)級(jí)硬盤最大的特點(diǎn)就是存儲(chǔ)密度超高，內(nèi)置10片磁盤，并采用充氦氣設(shè)計(jì)來提升性能和穩(wěn)定性。為了滿足服務(wù)器7*24小時(shí)不間斷地穩(wěn)定運(yùn)行需求，東芝MG10系列硬盤不僅額定工作負(fù)載高達(dá)550TB/年，還具備PLP（Power Loss Protection）斷電數(shù)據(jù)保護(hù)功能。在遭遇緊急斷電事件時(shí)，它可以利用碟片自身剩余動(dòng)能盡量把數(shù)據(jù)從緩存寫到碟片或FROM中，借助這個(gè)功能輔以PWC (Persistent Write Cache)，實(shí)現(xiàn)寫緩存關(guān)閉模式WCD (Write Cache Disabled)下的寫性能接近寫緩存啟用WCE (Write Cache Enabled)模式。除此之外，它還配備震動(dòng)RV傳感器，檢測到過大的震動(dòng)時(shí)，能實(shí)時(shí)進(jìn)行性能調(diào)整補(bǔ)償，以保證數(shù)據(jù)的正常讀寫。

外觀一覽

東芝MG10系列企業(yè)級(jí)硬盤主要用于企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)系統(tǒng)、分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心和云存儲(chǔ)等領(lǐng)域。它的外觀設(shè)計(jì)十分簡潔，正面金屬蓋板也非常平整。標(biāo)準(zhǔn)的3.5英寸機(jī)身，既可用于機(jī)架式服務(wù)器，也適合用于存儲(chǔ)系統(tǒng)的擴(kuò)容，單盤20TB更能提高整機(jī)柜的存儲(chǔ)密度，有利于降低TCO（總擁有成本）。

普通的機(jī)械硬盤通常采用螺絲將蓋板與盤體固定，并配備帶有過濾裝置的透氣孔或者導(dǎo)氣管來實(shí)現(xiàn)與外界的氣壓平衡。東芝MG10系列產(chǎn)品則采用了氦氣填充設(shè)計(jì)，蓋板與機(jī)身之間采用了東芝精密激光焊接技術(shù)，保證了極佳的密封效果。

從硬盤的背面看，PCB采用了主流的倒裝式設(shè)計(jì)，不僅增加了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，還將PCB上面的元器件隱藏起來，極大提升了安全系數(shù)。

主軸電機(jī)的觸點(diǎn)部分采用密封膠密封。

東芝MG10系列硬盤提供12Gbps SAS或者6Gbps SATA-3.3兩種接口版本供用戶選擇。我們測試的這款產(chǎn)品型號(hào)為MG10ACA20TE也就是SATA-3.3 版本。

基準(zhǔn)測試

在測試之前，我們先來了解一下這塊東芝MG10ACA20TE的參數(shù)。

東芝MG10ACA20TE實(shí)際可用容量為18627GB，配備20個(gè)磁頭，對(duì)應(yīng)10個(gè)盤片。但一些檢測軟件對(duì)于企業(yè)級(jí)硬盤的識(shí)別技術(shù)還較為有限，例如在AIDA64中僅識(shí)別到16個(gè)磁頭。除此之外，AIDA64中顯示這塊硬盤支持48位尋址、安全模式、智能溫控和NCQ等諸多特性。

接下來開始硬盤的性能測試。在Crystal Disk Mark中設(shè)定1GiB數(shù)據(jù)塊，東芝MG10ACA20TE的8隊(duì)列1線程最大順序讀寫速度達(dá)到了288.34MB/s和274.47MB/s，這是Crystal Disk Mark的默認(rèn)，也是最常見的參數(shù)設(shè)定。最下方的兩項(xiàng)則是隨機(jī)4K性能，由于機(jī)械硬盤的隨機(jī)讀取要經(jīng)過磁頭機(jī)構(gòu)的跨磁道尋址，因此4K隨機(jī)性能會(huì)弱于順序讀寫性能。

用于參照對(duì)比的TxBench在32隊(duì)列1線程中最高順序讀寫速度也達(dá)到了281MB/s和272MB/s，與Crystal Disk Mark基本一致，最后兩項(xiàng)依然是4k隨機(jī)測試，與Crystal Disk Mark成績也比較接近。

在ATTO磁盤基準(zhǔn)測試中，4KB的文件讀寫速度分別達(dá)到了214.9MB/s和151.4MB/s；8KB的文件讀寫速度分別達(dá)到了257.31MB/s和221.3MB/s；從16KB開始，讀寫性能均穩(wěn)定在265MB/s以上。

接下來是大文件拷貝測試。首先將一部12GB的4K視頻拷貝至東芝MG10ACA20TE中。得益于512MB的超大緩存，前20%的寫入速度峰值高達(dá)1.6GB/s。緩存用盡后寫入速度平穩(wěn)在270MB/s并直至拷貝結(jié)束。

再將同一個(gè)文件從東芝MG10ACA20TE拷貝到桌面，讀取速度基本維持在270~274MB/s的水準(zhǔn)。

壓力測試

由于現(xiàn)代存儲(chǔ)數(shù)量的激增，數(shù)據(jù)中心的硬盤通常是滿負(fù)荷運(yùn)行，因此對(duì)于硬盤的速度和穩(wěn)定性都有著更高的要求。IOmeter作為一款專業(yè)的測試軟件，可以根據(jù)使用場景來設(shè)定不同的測試方式和測試時(shí)間，全面展示硬盤性能。在IOmeter中我們模擬硬盤的使用場景，設(shè)定70%和30%的讀寫比例，并將測試時(shí)間設(shè)定為45分鐘。

在順序讀寫測試中，我們設(shè)定32隊(duì)列和128KB的數(shù)據(jù)塊，東芝MG10ACA20TE的順序讀取性能密集區(qū)間在1100~1250 IOPS，順序?qū)懭朊芗瘏^(qū)間在600~700 IOPS。

在隨機(jī)讀寫性能方面，我們依然設(shè)定為32隊(duì)列，同時(shí)將數(shù)據(jù)塊大小設(shè)置為4KB。經(jīng)測試，東芝MG10ACA20TE的讀取性能密集區(qū)間在150~165 IOPS，寫入密集區(qū)間在70~90 IOPs。

高容量硬盤采用氦氣封裝技術(shù)，能夠極大地降低磁盤內(nèi)部盤片與氣體的摩擦系數(shù)，使東芝MG10ACA20TE的功耗和發(fā)熱都得到非常好的控制，在20℃的室溫下，經(jīng)過45分鐘的壓力測試最高溫度僅為41℃，在提高自身穩(wěn)定性的同時(shí)，也能降低數(shù)據(jù)中心在制冷方面的成本支出。

高階測試

這個(gè)階段主要是詳細(xì)測試硬盤的整體表現(xiàn)，以及一段時(shí)間內(nèi)滿負(fù)荷運(yùn)行的性能。先搬出老牌的硬盤測試軟件HD Tune Pro。在基準(zhǔn)的讀取測試中，淺藍(lán)色曲線是硬盤每一秒鐘的讀取速率，可見東芝MG10ACA20TE的順序讀取速度曲線比較平滑，沒有出現(xiàn)尖峰和低谷，說明性能十分穩(wěn)定。具體數(shù)據(jù)方面，讀取速度最大為288.6MB/s，最小為117.9MB/s，平均速度為221.8MB/s，平均訪問時(shí)間僅為12.6ms。

順序?qū)懭胨俣惹€也沒有出現(xiàn)明顯的尖峰和低谷，運(yùn)行非常穩(wěn)定。數(shù)據(jù)方面寫入速度最大為281.5MB/s，最小為113.9MB/s，平均速度為215.3MB/s，平均訪問時(shí)間為0.243ms。從基準(zhǔn)測試成績可知東芝MG10ACA20TE的順序讀取和寫入速度表現(xiàn)接近，均達(dá)到機(jī)械硬盤中的頂級(jí)性能水準(zhǔn)。

然后進(jìn)行隨機(jī)存取性能測試。下圖中的散點(diǎn)表示了硬盤在測試中隨機(jī)讀取不同大小的數(shù)據(jù)塊時(shí)的速度。由于機(jī)械硬盤的隨機(jī)讀取是由磁頭在不同直徑的磁道中進(jìn)行的，因此相同大小的數(shù)據(jù)塊在不同磁道的讀取速度也是不同的。從結(jié)果看東芝MG10ACA20TE的隨機(jī)讀取性能達(dá)到了35.066MB/s，吞吐量為69 IOPS，平均訪問時(shí)間僅為28.143ms。

在寫入測試中，隨機(jī)寫入性能達(dá)到了65.959MB/s，吞吐量為129 IOPS。從隨機(jī)訪問測試的圖表可以看出，東芝MG10ACA20TE的離散區(qū)間非常密集 ，尤其是512字節(jié)—64KB的數(shù)據(jù)塊隨機(jī)寫入速度比較接近，這意味著硬盤磁頭的尋道速度很快，性能和穩(wěn)定性表現(xiàn)都屬上乘。

寫在最后

面對(duì)數(shù)據(jù)量不斷增長、業(yè)務(wù)響應(yīng)速度要求不斷提升的應(yīng)用需求，企業(yè)級(jí)機(jī)械硬盤并不是“單打獨(dú)斗”的孤膽英雄。它在存儲(chǔ)服務(wù)器中往往是以JOBD或RAID磁盤陣列的形式存在，例如RAID0可以讓兩塊硬盤的速度和性能翻倍，RAID1可以實(shí)現(xiàn)鏡像容量備份，而RAID5、6或者更多組合，可以實(shí)現(xiàn)速度、容量、安全穩(wěn)定等多種需求的兼顧與平衡，滿足不同用戶的客制化存儲(chǔ)需求。

進(jìn)入數(shù)據(jù)時(shí)代，隨著云服務(wù)的升級(jí)，市場對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的需求也不斷攀升，因此高存儲(chǔ)密度的企業(yè)級(jí)機(jī)械硬盤依然是全球數(shù)據(jù)中心的核心存儲(chǔ)設(shè)備。東芝MG10ACA20TE企業(yè)級(jí)硬盤，在滿足服務(wù)器存儲(chǔ)需求的同時(shí)，大幅提升存儲(chǔ)密度， 從而提供更理想的整體總擁有成本，而充氦氣技術(shù)提升了性能和穩(wěn)定性的同時(shí)，還降低了功耗和發(fā)熱，成為數(shù)據(jù)中心擴(kuò)容的不二選擇。