猛禽进化论——西部数据VelociRaptor硬盘详测

ZDNet存储频道时间2008-06-13作者:存储时代/战羽来源: |
本文关键词:垂直磁记录 SAS PMR VelociRaptor Raptor

前言:伴随着社会的进步,人们对瘦身的需求越来越高,减肥已经成了最流行的名词,以胖为美、以大为美的时代已经过去,这个变化在企业级硬盘市场表现得特别明显。目前主流企业级硬盘的尺寸早已经从3.5英寸迈向到2.5英寸阵营,这是因为后者不仅能提供更高的IOPS性能,而且在功耗方面和噪音控制能力方面都非前者可比,还有明显的优势体现在空间使用率方面,要知道一个标准的2U阵列可以容纳16个2.5英寸硬盘,而换成3.5英寸硬盘则只能搭载8个,减肥的意义不用多言。

3.5英寸到2.5英寸——减肥的好处多多

从行业的角度看,西部数据在2002年推出的10000RPM ATA硬盘,颇有脚踩两条船的味道,既可以面向企业级市场,又可以面向高端桌面市场,是“一箭双雕”的经典产品,得益于SAS规范对SATA的兼容,代号为Raptor的万转SATA可以名正言顺地立足于桌面市场,偷窥企业级市场。但进军企业级市场的过程并不是西部数据想得那样“顺风顺水”,第一代万转SATA硬盘360GD的容量仅为36GB,虽然性能接近万转3.5英寸的SCSI和SAS硬盘,但在容量方面毫无优势可言。吸取了这个经验教训的西部数据推出的第二代和第三代万转SATA硬盘规格不变,容量成本增长,但与真正的企业级硬盘相比,容量方面依然没有优势,所以进军企业级市场的梦想从未实现——至少没有几家企业级存储厂商放弃SAS硬盘,采用万转SATA硬盘。

有人说,失败乃是成功之母,有失败才会有成功,而且西部数据的前三款万转SATA硬盘也谈不上失败,有桌面市场支撑,根本不存在失败的可能。所以,本着重在“参与”的目的,西部数据再次对自家的万转SATA硬盘进行了更新,最新推出的VelociRaptor依然是一款SATA接口的硬盘,但与前辈不同的是这款硬盘的尺寸只有2.5英寸,而不是延续早期推出的3.5英寸设计,虽然依靠转换支架依然能当作3.5英寸硬盘使用,并不能算作早期的Raptor系列中的产品,因此西部数为这款产品准备了更响亮的名字,VelociRaptor(速度更快的鸟)。

严格来说,西部数据这次的命名倒是名副其实。与Raptor(猛禽)相比,新一代的猛禽确实速度更快。从硬盘的规格上来分析,2.5英寸盘片尺寸明显小于早期3.5英寸的盘片(两者盘片尺寸都不是常见规格),盘片直径变小,操作磁头的机械臂移从内圈到外圈移动的距离更短,这样就意味着寻道的距离变短,加之平均等待时间略有缩短,所以硬盘的整体随机寻道能力得到了提升。因此,起名叫“更快的鸟”是有一定道理地。

为何要减肥?从3.5英寸到2.5英寸的转变,不只是重新设计一个硬盘壳那么简单,还涉及到PCBA和主控芯片等等其他相关配件也要改变,如果继续发扬风格,将盘片做小而外壳的尺寸不变,那不是更简单?早期的Raptor也是这么做的,延续传统有何不可?从实际应用的角度分析,瘦身的好处有三个:从成本上来说,继续使用3.5英寸的规格未必会比重新开模使用2.5更省钱,“瘦身”前的3.5英寸Raptor硬盘为了弥补盘片尺寸变小的问题,让硬盘壁明显增厚很多,这无疑增加了硬盘的成本,毕竟金属材料也是一笔不小的费用,而做成2.5英寸就可以在外壳的成本省下这笔钱。当然,除了这些之外,真正让西部数据对Raptor做出改变的还是大环境的需求,前面我们已经分析了物理环境的需求,在相同的空间里可以容纳更多的2.5英寸硬盘,而且2.5英寸硬盘的功耗与噪音控制得更合理,这是多数企业级存储厂商不得不关注的事情。

硬盘与短跑运动员在某些方面有些类似——身材与速度成反比,速度越快的硬盘,盘片尺寸的越小。请注意,前面我们说的是盘片的尺寸,而不是硬盘的尺寸。在1997年希捷的第一款10000RPM硬盘Cheetah 9/4LP就是一款万转3.5英寸LP(Low Profile,1英寸=25.4毫米)硬盘,这款硬盘在带给用户空前性能体验的同时,功耗、发热和噪音也让人难以接受。如果本着硬盘行业古老的定律“硬盘的功耗正比于转速的2.8次方、盘片直径的4.6次方”来计算的话,常见规格的2.5英寸硬盘的功耗和噪音应该要比3.5英寸硬盘要低30%以上,而且瘦身之后,性能会明显增加,成本也会降低,这是一件一举多得的事情,何乐而不为之?

左侧Raptor的剖面图,可以看到盘片与外侧壁之间留有很大的空隙,用大量的金属材料填充满,保证空隙没有那么大。相比之下,右侧的AAKS系列盘片与外壁之间就没有这么大的空隙

SATA接口的2.5英寸硬盘,可以看到盘片与外壁之间的距离很小

瘦身有诸多好处,那么为何西部数据不早推出2.5英寸的万转SATA,技术方面做不到吗?当然不可能,希捷早在2004年就推出了自家的第一款万转2.5英寸硬盘Savvio 10K.1,那么为什么西部数据却抱着3.5英寸阵地市场不放?在垂直磁记录技术普及之前,Raptor系列硬盘确实也是做到了新产品容量翻倍,不过该系列硬盘的最大容量不过150GB,而2.5英寸的万转产品的容量也可以达到150GB,身材更大的3.5英寸产品没有任何优势。况且在超顺磁效应的限制下,瘦身与容量翻倍似乎不能兼得。好在垂直磁记录的出现给Raptor瘦身提供了良好的条件,单碟150GB在以前的2.5英寸市场基本属于不可能完成的任务。使用2.5英寸的外壳不仅增加了产品的可以用性,硬盘的功耗噪音等其他参数明显有所降低,更关键的是,“减肥”以后也有大肚量,如果因为“减肥”导致容量下降,那就有些得不偿失了。

根据官方资料显示,减肥后的VelociRaptor与前辈Raptor相比,在读取时的功耗,要下降40%左右,空闲待机时的功耗下降更多,可以达到50%左右,而等待时的功耗更是只有它的师兄1500ADFD的1/6左右。与早期3.5英寸Raptor相比,平均读取时间缩短了0.4ms,平均写入时间缩短0.5ms。瘦身的魅力可见一斑。

不过,改变硬盘的物理规格的同时也带来了一些问题。硬盘盘片尺寸减小意味着硬盘的持续传输率降低,而且2.5英寸硬盘很难安装到普通的机箱里,这才是一个关键的问题。即使我们口口声声不离企业级;即使这款产品是为了西部数据重回企业级市场进行铺垫,但是别忘记了,这款VelociRaptor还是一款采用SATA接口面向高端桌面的产品。因此,过于“苗条”的身体无法装载在机箱内是一个需要正面面对的问题,笔者记得两年前曾先后几次去中关村购买2.5英寸硬盘专用支架,但都无功而返,这也就看出了西部数据为VelociRaptor搭配IcePACK这件“马甲”的重要意义:一是便于硬盘安装在标准的台式机机箱内,不至于因为盘体尺寸过小不方便安装;另一方面还能提高硬盘的散热效率。

可以看到,产品采用了WD自家的主控芯片WD70SCS6-G,恢复了单芯片设计,根据笔者的经验,西部数据采用自家的主控芯片,一般都是“双芯”分离式设计,这次的设计采用单芯片设计,略有进步,但是PCB浪费的尺寸比较大

IcePACK采用金属材料制造,与硬盘之间采用螺丝固定。搭载了IcePACK的VelociRaptor导致其接口位置并不标准,与标准背板接口的位置物理不兼容,无法安装在大多数机架式服务器上,不过好在西部数据宣布提供不搭载IcePACK的产品,可以解决这个问题。脱掉马甲的VelociRaptor是一款2.5英寸硬盘,采用双碟设计,单碟容量已经达到了上代产品可提供的最大容量——150GB,这都是垂直磁记录的功劳。

受限于硬盘的总容量和应用层面,VelociRaptor的缓存容量依然是16MB,与Raptor系列的缓存容量保持相同。由于主要面向IOPS应用,缓存容量16MB足可以满足小数据块随机读写的需求,而且其他品牌的万转硬盘也都采用16MB,西部数据没有理由采用更大的容量增加成本,何况采用更大容量并不一定会提升硬盘的性能。

左侧的图片可以看到,IcePACK的散热筋设计在表面,可以形成细小的风道;右侧的硬盘底部图片显得光秃秃的

去掉IcePACK的VelociRaptor高度为15mm,这意味着VelociRaptor不能使用在笔记本上(笔记本硬盘最高的高度为12.5mm),这个高度也限制了这款硬盘的扩展性能,实际上可能有些笔记本发烧友会喜欢这种硬盘,因为这种硬盘的性能更好,但高于常见的尺寸意味着他们这个梦想恐怕是不能实现了,除非是有厂家愿意为VelociRaptor专门开发新的硬盘仓位。

VeolciRaptor支持RVFF旋转震动补偿技术以及SecurePark磁头保护技术,并没有搭载7200RPM ATA硬盘常用的智能寻道技术。

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