原创 服务器冷数据储存首选 – 机械式硬盘之效能与高频震动影响分析

固态硬盘已渐渐成为现今市场主流，一般用户在选用内置储存装置时，并不会优先考虑传统机械式硬盘，但难道机械式硬盘就真的要被淘汰了吗? 其实不然，它并未因此而退场，至今仍占有一定市场。除了储存空间相较固态硬盘相比来的大，价格也相对较低廉，对于服务器等需要大量储存空间的设备来说，更是冷数据储存的首选！

在进入本篇主题前，先简单介绍机械式硬盘架构，主要组成由：磁盘片、磁头、磁头控制器、马达、磁盘片上转轴及控制电路版、SATA/SAS连接接口等几个部份组成。磁头可以沿着磁盘片的半径方向水平移动。由于磁盘片每分钟数千转的高速旋转，在盘片上的磁头就可以定位在指定位置上进行数据的写入/读取。

从上面简介可以清楚了解到，机械式硬盘主要是靠旋转盘片以及上面几乎贴在盘片上旋转的磁头做数据读写动作，所以此类硬盘在运作中若有外部震动、移动或者落下等非预期干扰，会对硬盘产生不可预期的问题产生，严重的话会让磁头/盘片损坏，进而导致该硬盘损毁。虽然机械式硬盘在服务器的环境中，遇到移动/落下的机率较小。

然而服务器由于高发热考虑，一般都会搭配高效率散热的风扇来协助排热。高效率风扇伴随而来的高转速导致机壳震动便是一个不可避免的因素。高阶企业级机械式硬盘大多应用在服务器上，标榜高可靠度的硬盘，是否真的能符合其宣称的能耐，在服务器运转过程中，高频震动的环境下，仍然可以提供正常的传输效能呢？

百佳泰身为专业服务器相关零组件测试实验室，对于相关问题之验证，自然已准备相对应的验证手法。透过实际的应用环境下，验证硬盘的是否能通过考验。

下图为准备执行验证的服务器示意图，在实际执行测试时：

→ 会将服务器内的硬盘槽全部设置好硬盘，搭配客制化软件，进行风扇转速调控。设定风扇转速在不同百分比情况下，同时对硬盘执行效能测试且纪录测试结果。

→ 另外在执行测试前，会将测试硬盘放在稳定的平台，避免其他设备震动干扰，执行的效能测试并搜集结果做为基准值。

→ 效能测试的方式为执行写入测试并搭配4K/256K block size。为了比对不同厂牌硬盘的差异，我们挑选了三颗主流厂牌企业级硬盘执行测试。

风扇转速设定由转速最高的一半，50%转速开始，以10%的级距慢慢开始提升，最后达到风扇全速，在不同转速区间下来比对效能是否与基准值差异过大。先从256KB循序写入的情况来比对这三颗HDD效能与原始数据比较。从下面图表可以看出，在256KB循序写入的情况，三颗HDD在风扇不同转速下效能差异不大，都在0~1%之间，可以发现到大档写入的情况比较不会受到高频振动影响。

接下来看看64KB随机写入的部分，从下图可以发现HDD B跟HDD C分别在风扇转速70%跟90%有稍微高一些的效能差异，不过差距在2%左右，整体来说效能差异并不算大，在可接受范围内。

最后我们来看看小档案，4KB随机写入的部分，从下图可以发现HDD B在风扇转速70~90%效能差异到了4%，对比其他两颗硬盘来看的话，可以看出明显差异。虽然5%内还算是可接受的范围，不过在长时间使用的环境，随着设备老化，对于硬盘效能的影响不可轻忽。

从上面三颗硬盘的结果来看，效能差异值都能在5%内，除了HDD B在小档案效能表现部份稍微跳动不稳以外，这三颗硬盘都能在服务器内高频震动干扰下仍然能维持一定的效能稳定。可见硬盘技术成熟的现在，在高频震动的抗干扰部份都有一定的水平。

另外，最后在跟各位分享一个测试过程中遇到的案例，这个是一个双磁头设计的硬盘，能够提供相较传统磁头设计硬盘更高的效能表现。使用相同的测试手法验证结果来看，可以发现到在风扇全速运转的情况下，4KB与64KB随机写入的效能差异已超过5%，以业界标准来看效能差异差过5%的硬盘，势必会影响到整体系统效能。不可不谨慎面对这效能变异的问题。