西部数据发布新的18TB、20TB EAMR驱动器

本月早些时候，西部数据宣布其Gold 16TB和18TB CMR硬盘零售上市，以及即将推出的20TB Ultrastar SMR硬盘，这些九盘盘硬盘是目前广泛上市的最大的个人硬盘。

今年早些时候，竞争对手驱动器供应商希捷(Seagate)承诺在2020年交付18TB和20TB驱动器，但它们尚未在零售渠道中实现。希捷最大的硬盘，如西部数据，需要一种新技术来克服磁记录的三难境地--但西部数据的EAMR远没有希捷使用的HAMR(热辅助磁记录)那么有异国情调。这种更为保守的做法可能帮助西部数据在市场上击败了竞争对手。

磁记录设备上的最大可用数据密度受三个竞争因素的限制。磁矫顽力-使磁畴退磁所需的磁场强度-必须足够高，以防止单独记录的颗粒相互影响并损坏数据。写头的场强必须足够高以克服介质的矫顽力。最后，由写头产生的场的大小必须足够小，以便不重写相邻区域。

为了增加存储在固定大小的单个盘中的数据量，您必须使用较窄的场-但这会对潜在的场强产生负面影响，这又意味着较小、较弱的场无法克服足以抵抗单独记录值之间串扰的介质。

有两种基本的方法可以克服所述的磁记录三难境地-您可以设计一种新的记录模式来绕过这些限制，或者您可以采用一些新技术来显著改变上述三个竞争因素之间的关系。

瓦片式磁记录是一种技术，它利用了这样一个事实，即我们可以可靠地在比写入更窄的磁道中读取数据。SMR磁盘将其介质划分为不同的区域，在这些区域中，写入以重叠的瓦片磁道进行。

虽然SMR技术确实增加了面密度(目前大约增加了10-15%)，但它们也有明显的性能和灵活性限制。由于写入磁道比读取磁道宽，因此SMR磁盘不能修改区域内的单个扇区-这样做会擦除与正在修改的扇区相邻的其他扇区。为了克服这一限制，SMR磁盘被划分为几个区域，大小通常为256MiB。

每个区域与其相邻区域之间有足够的线性距离，以允许根据需要作为整体重写该区域-但该区域必须全部重写。这又意味着，单个4KiB扇区重写可能需要先读取，然后重写整个256MiB区域-最坏情况下的放大损失为13,107,200%。

我们与西部数据全球数据中心业务副总裁兼总经理菲尔·布林格(Phil Bullinger)详细讨论了西部数据使用SMR的问题。目前，没有SMR混合驱动器-它们要么是主机管理的，要么是驱动器管理的，而不是两者兼而有之。

面向消费者的SMR磁盘-如希捷、东芝和西部数据备受诟病的Western Digital Red和小型台式机驱动器-都是驱动器管理的SMR。驱动器本身上的固件和处理器管理对齐写入到区域、区域重写时的垃圾收集，以及至少尝试使SMR驱动器执行到预期可容纳典型消费者工作负载的级别所需的所有其他操作。

相比之下，面向企业的SMR磁盘是由主机管理的。在主机管理的SMR磁盘中，缓存、区域管理以及优化驱动器写入模式所需的所有其他操作都发生在主机计算机本身上。这不仅允许更大的缓存，而且还允许在应用程序级别上进一步向下优化堆栈中的数据。如果应用程序可以故意生成256MiB区块中的数据，而不是更小、更随机的操作，则其性能将在具有匹配256MiB区域的驱动器上大幅提升。

西部数据的新16TB和18TB金牌驱动器不使用SMR技术。更大的20TB Ultrastar同级可以，必须由主机管理的SMR使其能够从几乎完全相似的硬件中勉强获得额外11%的数据密度。

潜在地增加存储密度的另一种方式是通过引入基本上不同的记录技术来改变磁记录三重膜的参数。

希捷的HAMR(热辅助磁记录)就是这种新记录技术的一个例子。HAMR使用小型激光器精确加热记录介质，暂时降低极小且定义明确的区域内的矫顽力。暂时降低的矫顽力允许较小(且必然较弱)的场改变该区域，而不影响周围单独记录的区域。

在早期的研究中，西部数据支持一种类似的技术-MAMR，即微波辅助磁记录。MAMR使用微波发射器来激励驱动器的很小区域，以便类似地降低对目标区域的矫顽力仅足够长的时间来执行写入操作。

尽管西部数据仍在继续研究MAMR技术，但本月推出的新驱动器--EAMR，即能量辅助磁记录(Energy Assisted Magic Record)--所使用的技术就不那么新奇了。EAMR通过使用写头主极上的偏置电流以及音圈上的电流，而不是改变具有微波或激光发射的介质的磁性，而是简单地更快速、更准确地稳定写入场。

正如你在上面画廊中的西部数据公司的图表中看到的那样-布林格向我们保证，这是一个使用真实数据的实际图表，而不是理论上的模型-偏向主极会从整体上产生更连贯、更可预测的场曲线。这允许写入比没有主极偏置时可能的区域小得多的区域。

新的18TB和20TB驱动器还使用了三级致动器，布林格告诉我们这是行业首创。每个阶段都是一个单独铰接的枢轴点，控制驱动器磁头的位置。第一个阶段对头部位置进行快速、彻底的改变，而另外两个阶段-毫微致动器和微致动器-做出越来越小的、细微的改变。三阶段设计有助于极高密度的驱动器能够根据需要快速准确地定位其磁头。

最后，像所有非常大的现代驱动器一样，西部数据的EAMR磁盘是完全密封的，内部有氦气氛。在给定压力下较低的氦密度为磁头和盘片创造了一个不那么动荡的环境，从而允许更快速和准确的跟踪。

目前，您在任何Gold Drive数据表上都找不到SMR信息。我们打电话给西部数据的代表要求澄清--由于Gold Line中没有驱动器使用SMR，该公司认为SMR通知没有必要。(我们强烈建议将来在驱动器数据表中包含此信息。)。

西部数据的代表告诉我们，该公司的Gold Drive最好被视为其Ultrastar DC系列的子集-所有Gold磁盘在技术上都具有相同的Ultrastar等价物，但并不是所有的Ultrastar磁盘都有Gold等价物。金牌产品线都是企业级驱动器，但整个系列始终都是全SATA、全CMR。更广泛的Ultrastar系列中的驱动器可以提供SATA或SAS接口，以及传统或瓦片式磁记录。

新的非SMR 16TB和18TB西部数据黄金驱动器目前在西部数据的公司商店和标准零售渠道都有售。西部数据告诉我们，主机管理的SMR 20TB Ultrastar DC HC650现在正在为精选客户进行生产抽样，并将在下个季度广泛上市。