機械硬盤“開倒車”？SMR比PMR差在哪？爲何會飽受爭議

硬盤從出現至今，已經有很多年的歷史了，而我們縱觀硬盤發展經歷，不難發現，容量和速度一直是硬盤發展的主流趨勢——在機械硬盤當道的時期，容量的提升一直是呈直線上升的態勢，哪怕是讀寫速度更快的固態硬盤進入硬盤市場後，在削減製造成本降低價格的同時，大體也是在緩慢提升最大容量的上線。

固態硬盤進入存儲市場之前，機械硬盤幾乎是計算機存儲方案的唯一選擇，因爲其成熟的方案，低廉的成本，大家在選擇大容量存儲的時候，機械硬盤依然是首選，而且機械硬盤還有一個好處是，比較固態硬盤，它保存的文件更加穩定，不會出現固態硬盤長時間不通電閒置的情況下文件讀取狀態改變，導致文件丟失的情況。

可物理結構上的不同，機械硬盤幾乎無法在讀寫速度上追趕固態硬盤，即便是低端的固態硬盤使用完了模擬SLC緩存，在對實際操作體驗比較重要的4K讀寫上也依舊是要勝過機械硬盤。由此可以預料的是，隨着大容量低成本固態的方案越來越成熟可靠，恐怕終究是要有取代機械硬盤的一天。

或許是因爲這個原因，目前的硬盤市場上，機械硬盤開始悄悄出現爲了增加利潤的“開倒車”的情況。雖然主要的機械結構沒有發生改變，但在機械硬盤還是出現了兩種不同的技術方案——PMR和SMR。

PMR

PMR（Perpendicular Magnetic Recording）是指“垂直式磁記錄”技術，基於“傳統垂直磁記錄”CMR。使用這種技術的機械硬盤通常被稱作“垂直式硬盤”。

驅使PMR技術出現的原因，是硬盤容量的上線限制。

早先硬盤使用的都是縱向或稱水平的磁記錄（即LMR技術；Longitudinal Magnetic Recording），每一個存儲位置的磁極粒子都是平鋪在一個平面之上，在這種技術下，使用相同的面積增加存儲容量，要做的就是提高存儲密度，也就是在相同面積上加入更多的磁極粒子。

可以想象，如果平面的大小一直是固定的，那麼這些磁極粒子最終會佈滿整個平面。而實際上還沒等到磁極粒子完全佈滿，過近的分佈排列就造成了磁極粒子的互斥干擾，即便是能增加存儲容量，存儲的質量也無法得到保證。

爲了解決這一問題，繼續增加磁極粒子的密度，增加存儲的容量，生產廠商們開始對磁極材料不斷進行改進，可能當作磁極粒子的材料就這麼多，LMR技術最終還是迎來了它的極限，這個時候如果還想繼續增加一塊硬盤的存儲容量，就必須做大面積，提高硬盤本身的體積。

好在這種尷尬很快得到了解決。

希捷（Seagate）率先使用“垂直記錄”對機械硬盤的磁層、磁頭進行設計優化，將PMR垂直式磁記錄技術帶入硬盤市場。

PMR對比LMR，它的磁極粒子排列，使用了延伸的思路-不侷限於一個平面放磁極粒子，改良磁記錄層的整體結構，創造多個平面放磁極粒子。將磁極粒子垂直分佈於記錄層，增加磁底加大相鄰磁極粒子的連接，在保證存儲質量的同時繼續提高存儲密度，增加存儲容量的上線。

不僅磁記錄結構，在磁頭上，PMR也放棄了LMR的環形狀磁頭，改用“Π”形狀，磁頭的兩個磁極和一個新創造出的軟磁層組成一個磁迴路……還有許多改進，就不一一說了。

雖說PMR還是會有極限，但可觀的是，PMR技術滿足個幾年需求是不成問題的，後續通過進一步優化還有一定上升的空間。

SMR

SMR指的是疊瓦式磁記錄技術，使用這種技術的硬盤通常叫疊瓦式硬盤。基於pmr垂直式磁記錄技術，smr重點改進的地方是磁道。

磁極粒子作爲存儲的邏輯地址，讀取寫入這個邏輯地址時不可能直接無視其他的粒子橫跨過去盲目尋找，需要有道路指引，保證尋找一個邏輯地址時不和其他的邏輯地址衝突，而這樣的道路就是磁道。

不管是smr，pmr，因爲磁極粒子排列分佈的特性，這些磁道通常都是直線，直來直去。

smr出現的原因，本質上還是爲了提高存儲密度。

廠商能無法再對磁極粒子等構件優化改進的時候，就盯上了磁道，因爲如果將磁道的面積縮減一些，理論上就能放下更多的磁極粒子。

但是，縮小磁道面積，總不能對磁道寬度長度進行大改，也不能砍掉太多的道路，否則無疑是會降低讀取寫入的速度。本來固態硬盤出現後，機械硬盤的速度就一直被詬病，而且計算機的系統、軟件、遊戲等發展也越來依賴讀寫速度，這要再削減速度，機械硬盤還能用嗎？

所以，廠商們想了一招，磁道不改別的，改位置，將相鄰的本來不挨着的磁道疊到一起，就像瓦片一樣。

比較起來，似乎smr和pmr在理論上的差距不算太大，只是磁道上有所不同，可是，作爲讀取寫入的指引所在，磁道疊起來真的沒問題嗎？

不僅有問題，有些而且還很嚴重。雖然疊瓦式能帶來更高的存儲密度，但是就像是瓦片一樣，我要動下面的瓦片，上面的瓦片必然會跟着波動，這表現在硬盤使用中，當下面磁道的數據進行改動(比如修改刪除)，上面磁道的數據就會丟失。爲了不讓上面磁道的數據丟失，在改動下面磁道數據的時候，就要先把上面磁道的數據“備份”起來，下面磁道的數據操作完了，再把上面磁道的數據恢復到磁盤中。

從這一過程中能明顯感受到繁瑣，也能大致猜測出smr會出現速度上的降低，但不僅如此，有些時候，“備份”的文件還會出現錯誤，其可靠性大大降低。

smr硬盤這些缺點，如果只是用於那種存完文件不做修改只做讀取的使用場景，那還好說，但普通用戶怎麼可能會只有這樣的使用場景？不過可惜的是，廠商依舊將這個技術推向了民用市場，而爲了減少SMR硬盤的速度損失，通常會增加硬盤的緩存容量。

瞭解真相的人自然是不認同廠商推出的SMR硬盤，可奈何相同容量降低成本的好處似乎很讓廠商上心，不僅SMR硬盤沒有減少發售，反而大大增加，原本pmr硬盤的型號銳減，市場上充斥了smr的身影。

雖然西數前段時間發佈消息，他們開發了新的名叫Zonefs的文件系統改進SMR的缺點(同樣適用固態硬盤)，但就現在來說，SMR並不值得推薦。

比較pmr來說的糟糕體驗，以及幾乎和pmr對比沒有變化的價格，都令SMR飽受爭議。如果你已經入手了SMR的硬盤，也不要介意，畢竟SMR又不是不能用，只是體驗差一點，但如果是有新的購置機械硬盤的計劃，最好還是選穩一些的pmr硬盤，分辨兩者的辦法也很簡單，SMR硬盤的緩存一般較大，128MB以上的基本都是SMR。

可以期待的是，或許要不了多久，SMR的缺點會被廠商解決，亦或者是QLC固態大量低價普及後，機械硬盤落下帷幕。

時代在發展，技術在進步，電子產品的淘汰比我們想想的要迅速。

(圖侵刪)