机械硬盘寿命研究

对存储稍有了解的用户都知道，SSD固态硬盘不会像传统HDD硬盘那样出现机械故障，因为它采用闪存作为介质。 另一方面，闪存存在P/E周期（编程/擦除周期）限制，即存在写入寿命，与SLC/MLC/TLC的擦除次数和写入次数存在显着差异。 那么机械硬盘的读写寿命有没有问题呢？ 可能很多用户对此并不了解。 如果您是一位经验丰富的存储玩家，那么我认为您了解相关知识是非常有必要的。

上图是东芝企业级硬盘，容量为10TB，7盘，这已经是非氦气填充的极限了。

虽然机械硬盘目前受到SSD的冲击硬盘寿命有多久，出货量不断下滑，但几年后大容量仍然会有一席之地。 由于机械硬盘市场已经划分得很细，所以只有7200转及以下的3.5英寸硬盘才有以下型号。

它是一款采用SMR叠瓦磁记录的存档硬盘； 它是一个普通的台式机硬盘； NAS HDD适用于小型文件服务器/网络存储； Video 3.5/2.5 HDD 针对消费类 DVR 视频应用进行了优化； 专门用于视频监控； ENAS（NAS）适用于私有云和网络附加存储； ECAP（原ES系列）是一款企业级硬盘。

同时，西部数据的产品线更加丰富，企业级产品以HGST为主，传统WD品牌下的通用应用和NAS应用较多。 本文首先使用希捷进行对比分析。

在这个表中，我添加了两个产品系列进行比较：CS（云盘）和高速10K SAS。 云盘目前官网还没有提供，应该只发货给互联网等大客户； 万速硬盘规格供参考。

CS“云盘”及其衍生低速版本的MTBF和AFR接近桌面硬盘。

企业版与桌面版：性能、可靠性差距

来自英特尔“-class Hard”的文档

其中，这里的“”是指15K高速企业级硬盘； 而7200转企业级硬盘则源自“”。

硬盘的延迟和寻道时间=平均寻道时间+平均旋转等待。 15K因其旋转速度高、磁头寻址速度快而领先； 它直接影响“每秒 I/O 数”。 达到这个效果的就是：高强度机械结构+本地队列（TCQ）优化。 左边的SCSI/SAS协议可以完全支持，而右边的ATA支持有限，在高并发情况下提升较少（注：寻道速度更快的7200转企业级硬盘的价值应高于 77)。

振动对硬盘的影响及预防

其次是抵抗旋转振动的能力。 15K 硬盘可以达到 21 rad/sec/sec（以弧度为单位）。 台式机硬盘的指标只有5-12。 希捷宣传视频中提到：如果硬盘固定在足够稳定的底座上，就不会受到自身和外界产生的振动的影响，可以达到最佳的性能和寿命。 当然，这只是一个理论上的说法。 在实际应用环境中，总会存在此类不确定因素。 涉及的因素主要包括硬盘的转速、数量以及盒体结构设计。 阵列柜往往比同等尺寸的服务器重很多，采用高强度材料确实可以抵消部分振动。 尽管制造商声称不同速度的硬盘可以混合使用，但在实际工作中他们尽量避免这种情况。

过度的振动会严重影响磁头的定位，导致性能下降甚至突然失效。 抗振原理是音圈电极根据传感器反馈对磁头寻址进行补偿和微调。 10K和15K高速SAS硬盘的设计更加“宽容”。 如上表所示，在20rad/sec/sec的旋转振动条件下，15K硬盘的IOPS仅略有下降； 而台式机（7200转）硬盘的性能下降了10倍以上。

可靠性先决条件和NL硬盘的起源

我们来看看可靠性。 当时高速企业级硬盘的MTBF（平均故障间隔时间）约为120万小时。 现在由于技术的进一步成熟，设计/制造标准普遍达到了200万小时（虽然我认为旧的企业级硬盘更耐用，这里是这样说的）。 台式机硬盘依然停留在70万小时左右，这也是厂商节省生产成本的一项举措。 MTBF 的先决条件。 高速企业级硬盘在 45°C 的环境温度下以 24/7 100% 的工作负载运行，而台式机硬盘则在 25°C 的环境下以 10-20% 的工作负载 5x8 小时运行。

来自“3.5 HDD v5 ATA”

两者的转速均为7200转，但定位为企业级硬盘，比台式机硬盘可靠得多。 首先是MTBF和AFR（平均故障率）。 目前大多数企业级硬盘的MTBF可以达到14-200万小时，这个数字是在40℃、全年7x24小时连续启动的条件下获得的。

注：后面我们会介绍MTBF和AFR的换算关系。

第一款企业级硬盘 Plus II。 7200 rpm，250GB，设计寿命为 10,000 小时。 普通硬盘同期有60万小时。

第一款企业级硬盘是迈拓（）推出的系列。 当时，迈拓工程师建议工作负载不要超过20%。 如果超过的话，故障率就会增加。 如今，硬盘制造商经过大量统计，认为最佳的企业级磁盘工作负载是550TB/年。 如果明显超过，故障率就会增加。 关于这一点，硬盘是推荐值，SSD是“硬指标”。 SSD的擦写次数有限但读无限，而硬盘无论读写都必须考虑。 但10K/15K高速硬盘在保修期内没有这些限制，因此它们的档次不同，单盘容量和单位容量价格存在明显差距。

环境规格-温度和湿度范围

有两个相似的梯形嵌套在一起。 可以看出，在5-31℃之间可以支持90%的相对湿度，但在60℃时只能支持10%的湿度。 只有少数低速（10K以下）企业级硬盘具有湿度传感器。

MTBF不是虚拟标准：计算平均年故障率

在可用性方面，除了Video 3.5是AFR值外，其他列出的都是MTBF。 利用MTBF计算AFR的公式如下：

年平均故障率AFR=1/(MTBF/365/24)

MTBF 看起来非常高。 上表中最长的200万小时（8TB型号，目前希捷6TB及以下企业级硬盘为140万小时）相当于228年，最短的75万小时为85年。 事实上，它们的设计寿命并没有那么长（通常是8-10年），硬盘的整个历史也只有几十年。 这些可靠性并不是特定于单个硬盘的，而是根据保修期内的大量样本计算和统计的。 根据上述公式，计算出AFR为0.44%，即100块磁盘平均每年损坏0.44块磁盘。 如果有10000块磁盘，就是44块磁盘。

台式机硬盘无论是读写负载、使用率还是支持的盘位数量都是最低的。 除此之外，表中其他硬盘均支持7x24连续启动，桌面硬盘官方建议仅部署1-2块。 换句话说，它没有针对抗旋转振动进行优化。 如果实际使用超过 3 个磁盘进行 RAID，则可能会遇到性能下降和寿命缩短的问题。 这里最高的年读写负载为550TB，ENAS为300TB，其余四款均为180TB——这也远高于桌面硬盘的55TB。

机箱中支持的硬盘数量与另外两个规格直接相关——旋转振动传感器和旋转振动容限。 例如，不带RAFF的台式机、NAS和Video 3.5硬盘支持较小的系统； 监控和归档硬盘具有 RAFF 和 5 rad/sec/sec 的抗振指数。 根据最新数据，可以支持8块以上的配置； 然而，它们在高振动环境中的性能可能不如 ENAS 和 12.5 rad/sec/sec。

关于硬盘转速，两款7200转的表现比较好； 希捷目前主流的台式机硬盘应该都是7200转硬盘寿命有多久，早期的低速LP应该已经退出市场了； Video 3.5是从原来的HD发展而来，一直是5900转； 监控盘是由7200转SV35发展而来。

本站对作者上传的所有内容将尽可能审核来源及出处，但对内容不作任何保证或承诺。请读者仅作参考并自行核实其真实性及合法性。如您发现图文视频内容来源标注有误或侵犯了您的权益请告知，本站将及时予以修改或删除。