笔记本2TB 7mm硬盘深入对比测试

javon

                        
                           
                                
                                笔记本2TB 7mm硬盘深入对比测试                           
                           
                           
                           
(1)购买理由手头在用的一台老机器ThinkPad T430s，在17年双十一用上了双硬盘，主盘位SanDisk extreme pro 480g，光驱位通过托架安装了一块希捷7mm的2TB硬盘，型号为ST2000LM015。
最近发现这块2TB硬盘已经被照片和视频装满了，打算再买1块2TB的7mm硬盘。这篇文章主角是两款容量为2TB的7mm笔记本2.5寸HDD，分别是17年买的希捷的ST2000LM015与最近买的西部数据的WD20SPZX，也提供了更早的日立7k1000参数作为对比。

                               
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(2)几款在售2TB机械硬盘简介   (1)smr硬盘：希捷2TB的7mm笔记本硬盘早在16年就有零售了，型号为ST2000LM007，5400转+128m缓存。上市初期的返修率惊人，目前淘宝上面还有，价格在380-400之间，以oem店保为主，从返修率和质保角度我不建议购买。官方参数如下：

                               
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(2)smr硬盘：17年底至18年初希捷更新了2TB的7mm的硬盘，取了个名字叫酷鱼(BarraCuda)。型号是ST2000LM015，5400转+128m缓存。和几个商家交流得知返修率低多了，目前京东、天猫和淘宝卖的比较多的就是这款，淘宝价格在430-450之间，京东好价在569-579。官方参数如下：

                               
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(3)pmr硬盘，三星M9T型号ST2000LM003厚度9.5mm，5400转+32m缓存。这款硬盘早就停产，只能在淘宝买到oem店保，不是官翻良品就是商家固件刷0的盘。如果有质保需求的值友就略过这个盘，反之如果对smr硬盘很介意的，这是唯一的笔记本2T选择。

(4)smr+pmr混合硬盘，西部数据2018年上市的WD20SPZX，5400转+128m缓存，这是一款介于smr和pmr之间的硬盘，本文在后面会重点测试。官方参数如下(WD20NPVZ是15mm绿盘，可用无视)：

                               
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(3)外观展示综合上面考虑，既然已经有了希捷ST2000LM015，那就再购买西数WD20SPZX看看吧，先上西数的开箱照：
   

                               
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希捷和西数两款硬盘的外观对比：

                               
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二者重量比较，希捷87.8克，西数90.7克

                               
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(4)测试 4.0 引言先简单介绍一下smr盘和pmr盘之间的区别，我列了一张表格

                               
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我在前面介绍西数2TB时把他描述为pmr和smr混合硬盘。在PCEVA网站有帖子简单分析了其工作模式，简单说就是：
(wd特点A)这款硬盘外圈磁道是pmr垂直记录，而内圈使用smr模式存储，通过磁盘转换层对pmr和smr区域进行数据转移。这非常像TLC或者QLC的ssd使用了SLC缓存。
(wd特点B)正因为使用了磁盘转换层，这款hdd的主控是能够知道哪些位置磁盘是空的，从而能够避免纯smr盘在前面表格里面说的不足。这种主控开挂后测试的寻道时间很可能堪比ssd。
4.1 连续读写测试
4.1.1 日立7k1000作为对比，先给出纯pmr的hdd日立7200转的7k1000读取速度：

                               
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随着扫描范围由外圈至内圈，可以搜一下ZDR技术，就能知道HDD线速度不断下降导致：
(1)读取速度如蓝色箭头所示由最高139MB跌到最低68MB，符合ZDR技术外圈磁道扇区是内圈1倍左右的特点，从而平均速度107MB。
(2)寻道时间如黄色箭头由10ms增加至20ms，平均15.3ms。

4.1.2 西数 2TB 未分区以及空盘状态
以下对两款smr硬盘的测试统一放在我的戴尔9020台式机上面，
[HDD未分区情况下]西数2TB在HDtune的读取与写入，

                               
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[HDD分区后]西数2TB在HDtune的空盘读取，

                               
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【小结1】
未分区状态下：
(1)写入和读取的曲线末端1800GB至2000GB显然不符合机械硬盘从外圈至内圈速度递减的特点，这是这部分区域跑到外圈pmr模式上面了，如(wd特点A)描述。
(2)对于一个2.5寸5400转pmr机械硬盘，正常读写的寻道时间在17ms~18ms。西数2TB的读取的寻道时间17.6ms，但写入速度的寻道时间在1.23ms堪比ssd，这就是(wd特点B)说的主控开挂了。从图中黄点看得出大部分
分区状态下(空盘)：
(1)读取速度曲线从0至2000GB保持200MB速度，这和因为测试并没有直接对ssd进行读取，而是在跑hdd的主控直接返回结果了。除非将hdd填满，才能测出真实hdd的读取速度。
(2)寻道时间0.943ms，可以从图中黄色散点看出来这确实是在跑主控。

4.1.3 西数 2TB 填充数据后
下面给出分区状态下填充150GB和600GB数据后的读取测试结果：

                               
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【小结2】
我标注了红色虚线作为数据填充的位置，很明显在数据填充区间(虚线左侧)读取和正常hdd一样，而在未填充区间(虚线右侧)读取其实就是在跑主控。


4.1.4 希捷2TB测试
希捷lm015的读取和写入如下：

                               
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【小结3】
我测试希捷2TB的图是未分区数据，实际上读取速度在分区后空盘和填盘后都测试，和未分区速度接近，这里就不给图了。比较有意思的是读取的寻道时间10.4ms，在后面的4k测试软件里面我们会发现读取的寻道时间并没有这么短，我猜测很可能是希捷主控对某些软件利用了大缓存进行优化。而写入的寻道时间26.3ms(与4k软件测试结果一致)比较真实的反应了smr盘写入过程中的弱点。

4.2 4k随机测试对于不可预测的4k随机测试，绝大多数硬盘(包括hdd和ssd)，4k读取速度会远远慢于4k写入速度，一般hdd会相差3倍，而ssd相差3-10倍不等。比如我在这里找了个970Pro的测试，4k读取66MB而写入295MB大概4.5倍差距：
我看过一些Intel的企业ssd，相差10倍都有。这是因为对于硬盘来说：随机写入只需要随便找个空位置扔进去就行了，但是随机读取却需要用一套精确的算法把东西找回来。其实想想自己在家里面书架上放一本书(即4k写入)和找一本书(即4k读取)的难度，就清楚了。目前我所知道的有一类硬盘例外，就是Intel的傲腾ssd，其使用了内存的读写原理，测试结果4k读取比4k写入还要快一点。
下面给出我测试的两款硬盘的4k结果。

                               
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【小结4】
单看4k读写速度，希捷比西数的成绩还要好一点。希捷读取寻道时间17.8ms和传统5400转pmr盘一样，而4k写入的寻道时间24.8ms是smr盘导致。经过多次测试寻道时间，结果都是这样。
而西数的寻道时间在第1次测试时读取达到1ms的ssd水准，而写入最开始有21ms。第2次测试及以后，写入的寻道时间进入10ms以内。这看起来是软件运行中利用未释放的热数据在pmr区域优化，如(wd特点A)和(wd特点B描述)

4.3 实际写入测试下面我给出实际从空盘开始存储600GB大小在1MB到10GB之间文件的时间。
西数用时在1小时45分钟，平均速度在95MB左右(软件显示不准)：

                               
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希捷用时3小时15分钟，平均速度在51MB左右

                               
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【小结5】
我在拷贝过程中分段关注了一下，发现希捷在大小文件混合写入时，很容易出现掉速，截图中因为都是视频文件，反应不出来。我看到不少jpg图片的拷贝，速度有些都会掉到个位数。而西数全程拷贝稳定在80MB-110MB之间。这导致了二者虽然拷贝大文件(超过1GB)速度不相上下，但是加入各种小文件后的拷贝速度西数更稳定。
(5)总结

(1)很多人用smr盘做系统或者装软件碰到的卡顿，并不是因为smr盘连续读写速度慢导致的，而是因为smr盘的随机读写速度慢，更坑的是smr盘的寻道时间远长于pmr盘。使用smr盘存储碎片文件有可能出现关键时刻硬盘突然卡壳的情况。
(2)很多人对于smr盘的偏见也来源于(1)，我认为这是smr盘没用对地方。要知道目前HGST的企业级HC620系列，就是支持存储大文件连续读写的smr盘。所以用对了地方，smr盘还是有用武之地的。
(3)西数2TB这款pmr+smr混合模式硬盘，其4k读写速度还是很弱的，但是利用混合模式其优化了smr寻道时间时间的弱点。因此如果存放1MB至10GB之间的各类文件，很可能出现虽然希捷lm015对付10GB那样大的文件速度和西数不相上下，但是对于1MB-100MB之间文件希捷掉速，而西数凭借混合模式在最大限度内保持高速。