1、 HDD磁盤，非4K無以致遠(yuǎn) 機(jī)械硬盤的未來要靠高容量作為依托，在財(cái)報(bào)中，希捷表示未來18個(gè)月內(nèi)它們將推出14和16TB機(jī)械硬盤，而2020年20TB機(jī)械硬盤就將誕生。也有資料顯示，3.5英寸100TB硬盤大概在2025年就能面世。因此，機(jī)械硬盤與固態(tài)硬盤的拉鋸戰(zhàn)恐怕還會(huì)繼續(xù)打下去。 3.5寸6TB以上容量等大容量磁盤，都采用4K扇區(qū)磁盤，所以4K扇區(qū)磁盤技術(shù)是大容量磁盤的技術(shù)載體。前一段時(shí)間，分享過一篇文章vSAN 6.5解耦vSphere讓存儲(chǔ)更任性，里面提到4K磁盤，很多讀者問我關(guān)于4K磁盤的問題，今天花時(shí)間跟大家分享下這方面的知識(shí)。什么是4K扇區(qū) 在硬盤碟片上，扇區(qū)（sector）是尋

2、址、存放數(shù)據(jù)的最小單位，是扇區(qū)的基本組成。 用戶數(shù)據(jù)區(qū)是存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)的區(qū)域，ECC隨用戶數(shù)據(jù)生成并一起寫入碟片，用于修復(fù)受損的數(shù)據(jù)，格式化開銷包含同步字段、DAM(數(shù)據(jù)地址標(biāo)記)、扇區(qū)間隔，這些信息在格式化時(shí)生成。扇區(qū)的大小分類512扇區(qū)：每扇區(qū)可存儲(chǔ)512字節(jié)用戶數(shù)據(jù)，硬盤誕生50多年來一直采用512扇區(qū)，正逐漸被4K扇區(qū)所取代。4K扇區(qū)：每扇區(qū)可存儲(chǔ)4KB用戶數(shù)據(jù)，相當(dāng)于把8個(gè)512合并為一個(gè)大扇區(qū)。2010年各廠家開始推出4K扇區(qū)的硬盤，目前已逐漸成為主流。為什么會(huì)出現(xiàn)4K扇區(qū)硬盤 4K扇區(qū)技術(shù)有助于提升硬盤容量，同時(shí)改善數(shù)據(jù)完整性格式化開銷降低10%15%，可用較少的物理空間存儲(chǔ)相同的

3、用戶數(shù)據(jù)量，有利于廠家制造出容量更大的硬盤。4K扇區(qū)的ECC更長。隨著硬盤記錄密度的攀升，512扇區(qū)在碟片上占用的空間越來越小，同樣大小的介質(zhì)缺陷對(duì)總體數(shù)據(jù)負(fù)載損害的百分比越來越高，錯(cuò)誤修復(fù)變的越來越困難。擴(kuò)大扇區(qū)，同時(shí)用更長的ECC來提高糾錯(cuò)能力是解決之道。 機(jī)械硬盤的主要優(yōu)勢在于容量，4K扇區(qū)技術(shù)是提升硬盤容量的有效手段，遷移到4K扇區(qū)是大勢所趨。桌面級(jí)硬盤自2011年開始迅速往4K扇區(qū)遷移，企業(yè)級(jí)硬盤的遷移啟動(dòng)相對(duì)較晚。4K扇區(qū)硬盤的分類在接口層面，主機(jī)通過邏輯塊地址（LBA）訪問硬盤扇區(qū)。在512扇區(qū)時(shí)代，LBA與物理扇區(qū)一一對(duì)應(yīng)，這類硬盤又稱512N盤，在4K扇區(qū)出現(xiàn)之前，只有512

4、N盤，因此操作系統(tǒng)訪問硬盤時(shí)默認(rèn)以512字節(jié)/LBA收發(fā)數(shù)據(jù)。4K扇區(qū)技術(shù)出現(xiàn)后，為保證兼容性，廠家在接口上提供了512字節(jié)/LBA的模擬，這類硬盤被稱為512E硬盤。512E是過渡方案，廠家期望盡快把物理扇區(qū)和LBA都統(tǒng)一到4KB，即4KN硬盤。針對(duì)4KN盤，操作系統(tǒng)必須做調(diào)整適配，訪問硬盤時(shí)以4KB/LBA收發(fā)數(shù)據(jù)。 4K扇區(qū)硬盤對(duì)磁盤性能提升 4K扇區(qū)硬盤的順序讀寫帶寬比同代次的512扇區(qū)硬盤高10%15%，512E硬盤的隨機(jī)讀性能與512N、4KN相差不大，但小數(shù)據(jù)塊隨機(jī)寫性能難以保證。 物理扇區(qū)是硬盤內(nèi)部尋址、讀寫的基本單元，理想情況下，要保證512E盤的寫性能，須確保4K對(duì)齊。寫I

5、O的起點(diǎn)落在4K邊界寫入數(shù)據(jù)長度是4KB的整數(shù)倍非4K對(duì)齊的寫IO，硬盤內(nèi)部操作變成“讀-改-寫”，需要碟片旋轉(zhuǎn)多圈，IOPS比4K對(duì)齊時(shí)有大幅跌落。4K扇區(qū)硬盤兼容性 4KN盤的LBA和物理扇區(qū)一一對(duì)應(yīng)，沒有隨機(jī)寫性能差的風(fēng)險(xiǎn)，但需要存儲(chǔ)廠商主動(dòng)解決兼容性問題。 綜合考慮兼容性和性能，最佳應(yīng)對(duì)策略是主動(dòng)優(yōu)化系統(tǒng)軟件，搶在4KN硬盤正式出貨前就能夠支持4KN硬盤，考慮512E是過度產(chǎn)品，盡量直接從512N轉(zhuǎn)到使用4KN，避免使用512E。4K扇區(qū)技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀 當(dāng)前企業(yè)級(jí)硬盤的物理扇區(qū)大小正在從512B往4K過渡，除了HGST氦氣盤外，希捷和HGST的最新代次都提供了512B和4K兩種物理扇區(qū)，

6、最高容量點(diǎn)都只有4K扇區(qū)硬盤可選，例如：2.5寸1.8TB容量點(diǎn)，3.5寸6TB容量點(diǎn)。 希捷和HGST兩家供應(yīng)商都計(jì)劃把下一代盤全部切到4K物理扇區(qū)，不再生產(chǎn)512N盤。 對(duì)于技術(shù)儲(chǔ)備不足，尚未支持4KN盤的小廠商，很可能將使用512E硬盤，面臨隨機(jī)寫性能難以保證的困擾。影響HDD硬盤壽命的因素硬盤溫度規(guī)格是5-60度，為什么建議運(yùn)行在40度以下 硬盤溫度規(guī)格5-60度是指能夠正常運(yùn)行的溫度，如果要保障硬盤更長的使用壽命和更低的故障率，40度以下是比較合適的。由于硬盤內(nèi)部的一些非金屬材料具有揮發(fā)性，如密封膠、粘接膠、潤滑材料等，揮發(fā)物直接影響硬盤內(nèi)部的潔凈度，如果溫度過高，材料會(huì)加速揮發(fā)，進(jìn)

7、而導(dǎo)致硬盤失效。硬盤為什么要求濕度5-90% 硬盤由電路板和機(jī)械部件組成，如果濕度過高，容易形成凝露，造成電路板短路和硬盤內(nèi)部磁頭、碟片污染，導(dǎo)致硬盤失效。為什么硬盤要求運(yùn)行海拔-304.8m to 3048m 硬盤運(yùn)行主要依靠的是空氣動(dòng)力學(xué)，碟片高速旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)空氣旋轉(zhuǎn)，磁頭則依靠空氣旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的浮力?？吭诘纳戏??？諝飧×Φ拇笮『兔芏扔泻苤苯拥年P(guān)系，而海拔又是影響空氣密度的重要因素。過高的海拔會(huì)導(dǎo)致空氣密度偏低，使得浮力偏小，磁頭飛行高度下降，容易撞擊碟片；過低的海拔則會(huì)導(dǎo)致空氣密度偏高，浮力偏大，磁頭飛行高度升高，磁頭無法讀取碟片上的數(shù)據(jù)。操作硬盤為什么要很小心 硬盤屬于精密的機(jī)械部件，運(yùn)行時(shí)磁頭距離碟片只有幾納米左右，如果操作時(shí)不小心，容易造成磁頭移位，碟片移位或傾斜，軸承移動(dòng)，這些都會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行時(shí)磁頭無法準(zhǔn)確讀寫碟片，嚴(yán)重的會(huì)直接導(dǎo)致磁頭和碟片損壞。為什么設(shè)備運(yùn)行時(shí)不宜對(duì)硬盤大吼大叫 聲波是一種機(jī)械波，可以通過空氣傳遞給硬盤形成震動(dòng)，而聲波的頻率范圍在20-20000Hz，硬盤運(yùn)行時(shí)在500-4000Hz容易受到干擾。 如果干擾的時(shí)間過長或過于頻繁，容易形成讀寫錯(cuò)誤，錯(cuò)誤過多時(shí)，主機(jī)就會(huì)將硬盤隔離。硬盤為什么要運(yùn)行在相對(duì)潔凈的環(huán)境中 硬盤內(nèi)部的潔凈度要求非常高，一旦有微米級(jí)別的顆粒，就會(huì)造成磁頭損傷。雖然硬盤內(nèi)部有相關(guān)措施能夠一定程度上防止和清潔顆粒污