机械硬盘发展记事(202x)
2015-03-17 13:49:50 
阿炯
全球第一款10TB硬盘技术揭秘在美国波士顿，Linux基金会在2015年3月举办的一次开发者活动中，HGST首次向公众展示了全球第一款容量高达10TB的机械硬盘。该驱动器的全名为“10TB SMR HelioSeal HDD”，自2014年9月以来，我们就已经知道了它的存在。需要指出的是，为了能让Linux用上这块硬盘，你还得为系统增加一个全新的“设备操作库”(device manipulation library)，即libzbc。
容量已经成为传统机械硬盘相较于固态硬盘为数不多的优势之一，后者还在快速赶上，因此厂商们在这方面更加投入，不断地研发、启用新的存储技术。
HGST的这是一块标准3.5寸硬盘，主要是针对数据中心领域的。盘面上明确标示了它使用的两大新技术，一个是HGST独创的HelioSeal氦气充装技术，此前正是该技术让HGST相继拥有了6TB、8TB硬盘。另一个是SMR叠瓦式磁记录技术，希捷已经在大规模使用了，HGST这还是第一次。简单地说，SMR硬盘里的磁轨是相互重叠的，不像传统那样各自分开，这样能将存储密度提高25-100%，最终每平方英寸可写入3万亿字节数据，而在如何控制叠加磁轨的读写问题上，HGST有自己独特的一套技术。但这块硬盘的单碟容量做到了多少还不得而知，可能达不到2TB，因为HGST可是干过七碟封装的，那样只需单碟不到1.5TB就够了。
HGST还表示，Linux系统需要添加新的设备操作库libzbc才能支持10TB硬盘，然后就能使用Zoned Block Commands(ZBC)、Zoned-device ATA command set(ZAC)等技术了。Linux3.17内核已支持ZBC，Linux3.19也加入了ZAC，但完全支持还需要耐心等等。
至于这种10TB硬盘何时发布、要价多少，HGST并没有透露，只是说它的总拥有成本(TCO)是最低的。
在挂载了libzbc之后，Linux就能够基于分区块命令(ZBC)和“区设备ATA指令集”(ZAC)的HDD了——比如HGST的这块10TB SMR HelioSeal HDD。
ZBC标准详细描述了如何处理在设备特定位置的写入操作，同时允许随机读取已写入的数据。Linux内核从3.17版本开始引入了对ZBC设备的支持。然后在Linux 3.19的开发树中，该内核又加入了对ZAC模式的支持。如此一来，Linux系统终于实现了对ZBC的完整支持(虽然相关设备还‘在路上’)。
HGST在这块硬盘上启用了两项全新的技术，分别是HelioSeal和Host-Managed SMR(叠瓦式磁记录技术)。
前者(HeliosSeal)指该磁盘采用氦气封装，以便减少读写时的磁头摩擦、而HGST也能够在里面装载更多的盘片。
后者(SMR)则允许后写入的数据与之前写入的数据“部分重叠”。在旧式磁盘中，厂家为了确保相邻数据不会被破坏，必须将它们隔开一段距离。
在采用了SMR技术的磁盘中，这一间隔被彻底打破，因此可以在相同的碟片面积下实现多出25%到100%的数据存储量，最终SMR技术有望让数据密度达到每平方英寸3万亿比特。这是因为磁头在写入时可以比读取时“下得更宽”(lay down a wider track)，而读取时的“段位”(bands)则可以更窄(on the narrow tracks within the broader "bands")。
在HGST的这块10TB SMR HelioSeal HDD上，厂家共用到了256MB的“段长”(bands)。这意味着，当数据被更新的时候，所有256MB的“段位”都必须经历“读取、修改、再重写”的过程。如果这些“段位”有闲置的空间，那么数据就可以被加进去。如果没有，则会放在另一个“段位”。当然，由于具体的实现过程实在太复杂，这也导致了HGST迟迟未能推出该硬盘。
对于开发人员来说，想要深入了解并摸透它还需要些时间。但不管怎样，这块逆天的硬盘很快就要投入实际使用了。HGST代表称：如果算上低功耗与散热方面的开支的话，该驱动器的“整体购置成本”还是“相当公道”的。
机械硬盘70载浮沉录
2024年1月下旬消息，自 IBM 推出全球首款数字硬盘以来，传统机械硬盘已浮沉近 70 年。数字存储分析师汤姆・考富林（Tom Coughlin）携手行业相关人士汤姆・加德纳（Tom Gardner），共同绘制了传统机械硬盘自上世纪 50 年代末以来的收入情况。
IBM 于 1956年发布了世界上第一台计算机硬盘驱动器，它比冰箱大。它重量超过一吨。它看起来有点像大规模的圆柱形空调机组。这个开创性的硬盘驱动器称为 IBM305RAMAC，“随机访问计算控制”的简称，当时 IBM 历经五年的研究和开发最终在 1956 年问世，在当时轰动了整个科技界。
图源：WikiMedia
该图表综合了 Montgomery Phister 等多种数据来源，可以看到机械硬盘行业年收入在 20 世纪 80 年代才实现突破性增长。
在 80 年代这 10 年时间里，年收入从约 40 亿美元增至 200 多亿美元；90 年代也取得了一定的增长，但收入的可预测性要差得多，波动也更大。
根据 Gartner 和 TrendFocus 的观察，2000 年代前半期行业收入有所下降，但到十年中期市场趋于稳定并持续增长，2012 年达到约 370 亿美元的峰值。
Coughlin 指出，这可能与前一年泰国大范围洪灾有关，洪灾导致硬盘价格在 2012 年突破顶峰。硬盘行业的出货量在 2010 年达到顶峰，出货量为 6.51 亿块。相比之下，2022 年的硬盘出货量仅为 1.72 亿块，2023 年的出货量预计约为 1.27 亿块，总容量不到 900 EB。
自 2012 年以来，由于固态硬盘的崛起，硬盘收入一直呈下降趋势，但今年这种情况可能会发生变化，因为 Coughlin 认为，人工智能对存储需求的增长可能会推动机械硬盘收入的增长。
西部数据退出固态硬盘(SSD)市场
据 Techspot 在2025年3月上旬报道，西部数据现已正式拆分并剥离 NAND 业务，未来 SSD 产品将以闪迪接手，而西部数据将专注于 HDD（机械硬盘）业务。
西部数据 CEO Irving Tan 表示，人工智能对存储需求的快速增长是促使公司做出这一决定的关键因素之一，预计 HDD 的出货量将持续增长。同时其表示，从目前的情况来看，西部数据未来的重点将主要放在企业级市场，但不排除仍会推出部分消费级产品。此外，由于闪迪属于西部数据旗下全资子公司，因此相应的技术依然得以保留。而作为品牌重塑的一部分，未来推出 SSD 基本上都不会以西部数据作为品牌。未来，闪迪可能还与三星等制造商合作，以满足生产需求。
报道还指出，此前西部数据因与铠侠（Kioxia）的合并谈判破裂，于 2023 年宣布计划拆分为两个独立业务。原计划在 2024 年下半年完成上述计划，但由于各种原因，直到近期才正式完成。