硬盘的结构（机械硬盘的结构）

今天跟大家分享一下硬盘的结构（机械硬盘的结构）,以下是这个问题的总结，希望对你有帮助，让我们看一看。

“资本家的圈套，机械硬盘的天坑”，SMR磁盘，不看就会吃亏！

（LMR水平式机械硬盘结构简图，小格子水平摆放）

后来随着科技的发展，磁头的体积不断被缩小，工艺的不断升级让磁盘面上的小格竖起来排列在磁面上，这样磁性的上下两个方向就对应着二进制中的0和1。这就是目前应用最广泛的PMR垂直式机械硬盘。

（扇区）

而横向来看，一张磁面又被划分成了无数环形的区域，我们称之为磁道。

（PMR垂直式机械硬盘的写入、读取操作）

由于磁面的浪费，所以PMR垂直式机械硬盘并没有将一张磁面利用到极致，如果能利用上被写磁头和读磁头之间浪费掉的磁面岂不是又能将数据密度进行一次提升？

同时需要知道的是，磁面是整个磁盘中非常值钱的部件，所以磁面被浪费的面积要越少越好。而SMR瓦楞式堆叠硬盘就是在这样的多重需求下被创造出来的。

SMR瓦楞式堆叠硬盘——机械硬盘的天坑

SMR瓦楞式堆叠硬盘是近些年才出现的产物，从原理上看是PMR垂直式机械硬盘的进一步发展，不过这种发展本质上是一种开倒车的行为。

先说结论：SMR瓦楞式堆叠硬盘的硬盘性能对比PMR垂直式机械硬盘不升反降。

SMR瓦楞式堆叠硬盘利用了类似房檐的瓦叠原理，让数据密度相较于传统的垂直式硬盘了有了巨大的提升。由于瓦楞式堆叠硬盘和垂直式硬盘都属于PMR硬盘的种类，所以传统的垂直式硬盘又被称之为CMR硬盘。

目前SMR瓦楞式堆叠硬盘正在逐步取代传统的CMR硬盘，这对于消费者来说并不是一件好事，因为SMR瓦楞式堆叠硬盘的性能比传统的CMR硬盘要弱很多，但是售价并没有下降。

这是因为SMR瓦楞式堆叠硬盘中磁道是像瓦片一样堆叠在一起的，但是这会造成磁道在写入数据时的互相干扰，比如写磁头在对磁道A写入数据时，由于写磁头的体积很大，势必会将磁道B的原有数据覆盖住。所以硬盘厂商给出了一个解决方案。

和传统的CMR硬盘想对哪个磁道的数据进行修改就直接让磁头悬浮在该磁道对数据进行操作不同的是，SMR瓦楞式堆叠硬盘在对数据进行改写时，写磁头对磁道A进行数据写入，要先将磁道B的数据复制出来。

不过在对磁道B进行数据还原时又会覆盖掉磁道C中的数据，所以我们要将磁道C中的数据也复制一份，等磁道B中的数据写入完成后再将磁道C复制出来的数据写回磁道C。磁道D磁道E以此类推。

也就是说其实你只想改动磁道A中的数据，但是为了保证磁道BCDE中原始的数据不会丢失，所以被牵连着变动了五条磁道中的数据。原本传统的CMR只需要进行一次的磁道数据操作，但是SMR瓦楞式堆叠硬盘需要重复操作五次，这就造成了读写能力的下降。

好在，在读取数据时就不需要这么麻烦了。读磁头只有窄窄的一条，所以在对数据进行读写时直接顺着磁道就可以读取了，不会对相邻的磁道形成干扰。

（SMR瓦楞式堆叠硬盘的读取操作）

这么做虽然使得磁道之间的没有了干扰，数据可以进行完美的读取、写入和改写，但是这种做法不仅使得SMR瓦楞式堆叠硬盘的速度大幅度下降，硬盘的寿命也被锐减。

到这里我们就可以解释在开头提出的问题了，为什么有的硬盘的缓存变大了但是性能并没有得到提升。那就是这些大缓存的硬盘其实就是SMR瓦楞式堆叠硬盘。由于SMR瓦楞式堆叠硬盘在对数据进行改写时需要将其他磁道中的原有的数据复制出来，而这些复制出来的数据需要一个空间进行临时存放，而这个扩大的256MB缓存就是用来存放这些临时数据的。通俗来讲，厂商给你扩大的硬盘缓存根本就不是为了提升性能，而是为了临时存放在改写数据时会被影响到的数据。

不过好在目前市面上常见的SMR瓦楞式堆叠硬盘扇区和扇区之间是独立的，也就是说只有在同一个扇区内磁道和磁道之间是瓦叠起来的，而两个相邻的扇区之间则是有空隙存在的。这样的好处就是如果需要改写最外圈磁道的数据，只需要将一个扇区内的磁道重新写入一遍，而不需要将整个磁盘都重新写一遍了。

在笔记本和便携式一体机中使用SMR瓦楞式堆叠硬盘属于被逼无奈，在有限的空间内容纳更多的数据是笔记本和便携式一体机最先考虑的问题。而在台式机上，使用SMR瓦楞式堆叠硬盘只是为了节约成本。上文已经提到过，盘面是整块机械硬盘中最值钱的部件，相较于传统的CMR硬盘，SMR瓦楞式堆叠硬盘可以用更少的盘面存放更多的数据。所以硬盘厂商可以用更低的成本卖出与之前同样的价格。最后吃亏的都是消费者，以为256MB相较于64MB是加量不加价。

那我们在选购磁盘的时候应该如何避免购买到SMR瓦楞式堆叠硬盘呢？

简单来讲就是不要购买缓存太大的机械硬盘，缓存大的硬盘很有可能就是SMR瓦楞式堆叠硬盘。尽量选择缓存64MB的机械硬盘就可以了。

常见的机械硬盘分类

很多小伙伴在选购机械硬盘时总能看到蓝盘或者红盘之类的，而且价格也不相同。这些是什么意思呢？

蓝盘：消费级个人计算机硬盘。是目前市场上最为常见的类型。黑盘：消费级高性能硬盘。是个人消费级性能更加卓越的硬盘类型。红盘：NAS硬盘。专门为NAS环境设计。紫盘：监控硬盘。专门为监控提供安全可靠的存储空间。金盘：企业级硬盘。专门为大型企业设计。

结语

本期为大家详细介绍了机械硬盘的工作原理，以及机械硬盘市场中的大坑——SMR瓦楞式堆叠硬盘。相信各位小伙伴已经可以对机械硬盘有了基础的认知。不过随着时代的发展，一种更快的储存硬件——SSD已经逐渐成为主流。SSD是如何工作的？MLC和QLC又是什么？关注我，敬请期待下一期【科普向】！

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文/ 同儿睡不着。

责编/ M.韦伯

图/ 同儿睡不着。

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硬盘的结构（机械硬盘的结构）

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