笔记本2TB 7mm硬盘深入对比测试

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(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。

笔记本2TB 7mm硬盘深入对比测试


(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。

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