机械硬盘避坑大法：一文搞懂PMR和SMR有什么区别

存储环境趋势上连续存在固态硬盘（SSD）和机器硬盘（HDD）的角逐。论概括性能，SSD远高于HDD，是朋友们选购存储装备时的理想选定。早期花费级SSD存储容量一般不高，而且费用高昂，让许多花费者望而生畏。但是这两年，花费级SSD的存储容量接续进步，当前环境趋势上也有4TB的产物可选；同时SSD的费用也在接续下降，眼下接纳原厂TLC颗粒的500GB固态硬盘售价也降到了300多元。SSD的这些前进令HDD的处境越来越为难。

但是，只管SSD取代HDD的声响越来越大，但在存储容量以及费用上的客观上风，HDD或是有的，而且它越来越偏向于被网友当成永远备份和存储数据材料的数据堆栈来应用。在今天数据消息爆破的年月，相信许多人都有大批大约不时常应用但又舍不得删除的材料需要永远保存，这些材料需要独自的硬盘来存储，机器硬盘，当前来讲是寄放这些材料的非常适宜的选定。在这种场景下，硬盘容量的紧张性非常高，而在给HDD扩容的道路上，厂商们做过许多测试，此中有PMR和SMR的差别。大约许多小同伴对此并不打听，今天中文国外就为朋友们说明一下机器硬盘PMR和SMR两种技术的差别。

1、机器硬盘运行的道理

当前非常罕见厂商会在机器硬盘的产物包装中说明该产物接纳的是PMR或是SMR技术，对于HDD来说，这是一项相对深的技术参数，但是若花费者采购欠妥的话，在少许应用场景下或是会相对坑的。而若想更清楚地打听PMR以及SMR的差别，或是要从机器硬盘根基的布局道理提及。

如图，是一个机器硬盘的里面布局表示图，它的要紧部件包含主轴、磁盘、磁头，其余部件包含气氛过滤片、音圈马达、永磁铁等。

此中，主轴下方包含马达电机以及轴承；

磁盘又被称作盘片，多接纳铝合金质料，被固定在主轴电机的转轴上，工作的时分磁盘会跟着主轴进行高速扭转，而且平时硬盘内的盘片数目都不止一片，固然，也不会许多。磁盘是用来存储数据的，详细怎样存储数据，是咱们后文要说的重点。

磁头和磁头臂是是一个整体，磁头要紧负责读写数据，在硬盘驱动器的掌握下，磁头工作时会在盘面上快速挪动，准断定位到指令请求定位的磁盘磁道上。

这三者是硬盘能够读取、存储数据的环节，而此中环节中的环节，即是磁盘。磁盘的表面和咱们见过的光盘类似，是数据的载体，因此咱们有须要打听其里面数据的构造和经管布局。

咱们以单纯的磁盘来看，它被分别为由一圈一圈齐心圆组成的磁道，固然，这些磁道窄而密集，平时一个盘面就有上千条磁道。这些磁道肉眼鲜明是看不到的，但咱们能够脑补它确凿能够在盘面上看到：

咱们用简单的图例来表示，在下面这张图中，两个齐心圆中空缺的片面即是磁道，你能够明白为黉舍操场上的跑道。磁盘非常外围的磁道咱们称为0磁道，硬盘数据的寄放即是从非常外围的0磁道首先的；由此向内数，下一个磁道即是1磁道，然后是2磁道……

同时，这些由齐心圆组成的磁道并不是陆续的，它们被横向地分别成了一道一道的圆弧，每一段磁道造成的圆弧，就叫做扇区，而在统一个圆心角局限内的扇区组成了一个扇面。详细在上头的图片中能够清楚看到。

扇区是操纵体系在硬盘上存储消息的详细形式，一个扇区包含512个字节的数据和其余的标记消息，比方标记扇区三维地点的消息利便寻址，另有“不良扇区”的标记等等。

这里另有一个观点，即是柱面。咱们适才说过，一个硬盘中的磁盘平时不止一个，而且这些磁盘规格以及磁道漫衍都是同样的，因此，不同盘面上的统一磁道，能够组成一个圆柱，这个柱体就叫做柱面。中文国外这里就不针对柱面睁开细说了，朋友们只需要晓得，数据的读取和写入都是按柱面的挨次进行的，而不是根据盘面挨次就行了。

接下来即是磁头了，它是硬盘读写消息的环节部件，要紧好处，即是将存储在硬盘盘片上的磁消息转化为电灯号向别传输。

磁盘，也即是盘片，为何能够存储消息？这着实和磁带的道理相对类似，在磁盘的表面，涂有一层薄薄的磁性质料，磁盘本人是铝合金材质，也有企业测试过玻璃材质，磁性质料在磁盘表面能够涂敷得非常平坦。而磁头，一般来讲是用线圈缠绕在磁芯上制成的，写入数据的时分，磁头上的线圈通电，在四周产生磁场。高中物理中学过，改变电流的偏向，磁场的偏向也会改变，而磁场会磁化磁盘表面的磁性物质，使它们根据磁场的偏向分列。切换不同的磁场偏向，不同的磁性微粒也会有不同的偏向，就能够用来表示“0”和“1”，咱们晓得，计较机中的数据都因此二进制的形式存在的，刚好，能够用这个技巧来写入二进制的原始数据。

同理，读取数据的时分，磁头线圈切割磁场线产生感到电流，磁性质料的磁场偏向不同，因此产生的感到电流偏向也不同，磁头就能够经历感到扭转的盘片上磁场的变更来读取数据。

根基的道理非常简单，但现实操纵起来固然请求是需要非常高的。首先，磁头需要接纳分外的质料制作，因为它需要对磁感到非常敏感，而且请求极高的严紧度，因此磁头的生产工艺和质料都不能够随便；其次，硬盘工作时，磁头是不与高速扭转的磁盘表面触碰的，而因此非常细小的间隔遨游在磁盘表面，如许一来能够不让磁头擦伤盘面的磁性涂层，同时也不让磁性涂层损伤磁头；另有即是，在这种高速、严紧的运行状况下，务必包管高度无尘，一旦进来灰尘，就有大约碰伤磁头大约划伤磁盘表面的磁性涂层，造成硬盘数据丧失乃至损坏。

因此平时硬盘的里面都是密封的，在前方硬盘布局的图示中，咱们也看到其外围另有一层气氛过滤片。

2、PMR和SMR技术的差别

对于机器硬盘而言，容量的需要非常高，怎样进步硬盘的容量呢？这就要回到机器硬盘存储数据的道理了。中文国外在上一片面曾经讲过，数据是寄放在硬盘里面一张一张磁盘盘片上的，详细是存储在盘片磁道上的扇区中。因此晋升硬盘的整体容量有三个技巧：初次是增加磁盘的数目，其次是增加磁盘的面积，第三是增加每个磁盘上存储数据的密度。

前方两种技巧必然会令硬盘整体体积增加，当代计较机硬盘的规范规格是3.5英寸，另有2.5英寸条记本硬盘也相对普遍，另外另有用于超薄条记本计算机的1.8英寸微型硬盘、1.3英寸微型硬盘等等，硬盘的尺寸规格是规范化的，随便增大或减小都大约带来不利影响。再进一步，硬盘内的盘片也不是越大越好，越大的磁盘，高速扭转时惯性越大，稳定性越低，因此转速上不去。

因此，增加硬盘容量，非常佳的技巧宛若是晋升单个磁盘数据存储的密度。为了实现这个目标，硬盘厂商工程师们想了许多办法。

咱们曾经晓得，磁头经历感到盘片上磁场的变更来读取数据；经历改变盘片上的磁场来写入数据，以磁场偏向的不同来记录0和1。在早期，磁盘上每个存储位的磁性粒子是平铺在盘面上的，磁感到的偏向也是程度的。这种感到记录方法被称为LMR（Longitudinal magnetic recording），也即是程度磁性记录，这种方法有一个坏处，即是相对占面积，另外当磁粒过小，互相靠得太近，磁性就非常轻易受到热能的搅扰，令偏向产生杂沓。因此，LMR的时代，单个磁盘能够存储的数占有限，全部硬盘的容量也就存在瓶颈。

为打听决这个疑问，后来人们想了一个办法，原来磁感到的偏向不是程度的吗？若让磁性粒子和磁感到的偏向相对盘片垂直，如许不就能腾出许多空间了？因而人们发现了这种垂直磁性记录的技巧，叫做PMR（Perpendicular Magnetic Recording），在此底子上，科学家还行使了热辅助磁记录技术，来进步在高密度下的消息写入才气。这种技术接纳了一种热稳定记录介质，经历在部分进行激光加热，来瞬间减小磁阻力，从而有用进步磁头在微场强条件下的高密度消息写入才气。

▲gif来源：Youtube视频博主TED-Ed

在PMR技术的赞助下，硬盘的存储容量获得了非常大的晋升，3.5英寸的硬盘，单碟磁盘的容量高可达1TB摆布，这素质上是磁盘内消息存储的密度大大晋升。

但是跟着互联网消息技术的飞速开展，消息数目爆破式增进，人们要存储的器械也越来越多，逐渐的，PMR技术的硬盘，容量也不大够用了。

怎么办呢？

另有没有办法进一步进步磁盘消息记录的密度？

但是此次科学家们想出来的办法有些神奇，而且也不像PMR那样完善，即是Shingled Magneting Recording（SMR）技术，又叫叠瓦式磁记录技术。

这项技术是怎么做的呢？前方咱们说到，磁盘是被分别为一圈一圈细小的磁道来记录数据的，这些磁道之间并不是陆续的，而是磁道与磁道之间存在一个护卫间隔，从而不让不同磁道的数据产生搅扰。

硬盘工作的历程也即是磁头在磁道上读取和写入数据的历程。

但是，现实中有一个情况，即是硬盘消息的读取和写入是两种不同的操纵，因此读取磁头和写入磁头也是不同样的。当代硬盘要紧接纳的是分开式磁头布局，写入磁头或是传统的磁感到磁头，相对宽，读取磁头则是新型的MR磁头（磁阻磁头），相对窄，磁道在分别的时分，固然要知足非常宽的规范。但是写入磁头在工作的时分，现实上对于每个磁道，其写入消息的宽度是和读取的宽度同样的，如许，磁道的空间就存在铺张的情况。

怎么办理这个疑问呢？

科学家们想到了一个“极限操纵”，他们将磁道“被铺张”的一小片面重叠起来，就像咱们屋顶上叠加的瓦片同样。写入的时分沿着每条磁道上方进行写入，中心留下一小段护卫间隔（护卫间隔着实也收缩了），再写下一条磁道。云云一来，磁盘上磁道的密度大大增加，能够存储的消息量天然也比PMR硬盘明显更多。

固然，极限操纵毕竟不像通例操纵那样稳妥，SMR技术下，磁盘能够存储的消息量大大增加了，但是坏处也非常明显。首先是磁盘上的消息变得云云高密度，转速天然也不宜太快。因此SMR硬盘的转速一般都不快。

其次即是，对于SMR硬盘而言，单纯的读写看起来非常OK，但是若想要点窜某个磁道上的数据就相对麻烦了，因为磁道间隙相对小，而磁头相对宽，如许比方点窜2磁道的数据，就必然会影响相邻的3磁道的数据。

办理这个疑问有两个途径，一个是每重叠一片面磁道时，离隔少许间隔，另一个即是配置少许专用的缓冲区，当点窜2磁道的数据时，先把3磁道的数据掏出来放到缓冲区中，等2磁道的数据改完了，再将3磁道的数据放且归。

看起来是一个非常复杂的历程，因此SMR硬盘平时都具备一个特色：大缓存，一般能到达256MB的缓存，而一般PMR硬盘的缓存平时惟有64MB。也恰是因为这个历程相对复杂，因此在点窜处分大批数据的时分会相对慢，时间久了对硬盘的读写性能会造成影响，乃至影响硬盘的寿命，造成数据损坏丧失等疑问。

因此，相较于PMR的硬盘，SMR硬盘是不适用用来当成体系盘大约需要频繁读写的硬盘来用的，它更适用当成小编在开首所说的仓储盘来应用，用来备份、保存少许数据。只管当今硬盘的整体寿命曾经有了非常大的晋升，但是当你要选购硬盘作为计较机主力硬盘时，或是应该尽大约以免买到SMR硬盘。

3、怎样区分本人的硬盘是PMR或是SMR？

但是，相对为难的是，当前硬盘企业在产物包装上根基上是不会报告你这块硬盘接纳的是PMR或是SMR技术的，这就需要咱们本人去区分。网上许多小同伴凭据本人的本人历史以及履历知识，整顿了少许技巧来赞助朋友们区分，这些技巧只能作为参考，并不能够百分百断定硬盘是PMR或是SMR技术。中文国外小编觉得，非常佳的技巧或是尽大约接洽硬盘所属品牌的官方客服进行扣问，如许获得的谜底更为精确。固然若你着实接洽不上客服，辣么小编也将网友整顿的技巧列在下方，供朋友们参考。

1、看容量。SMR是为了追求硬盘容量而产生的方案，因此SMR硬盘的容量一般是相对大的。平时来说，3.5寸硬盘大于1TB，大约2.5寸硬盘大于500GB的，就有不妨SMR硬盘了。

2、看缓存。适才咱们说到，SMR的技术特色造成它的缓存平时相对大，时时128MB起步的。但是这个也不是定命，也有些SMR硬盘产物缓存相对小，惟有64MB，但非常少见，固然也有少许高端的PMR硬盘容量非常大，缓存也能到达256MB。

3、另有一个办法是凭据硬盘的总容量计较每片磁盘的容量，硬盘的磁盘片数朋友们需要到对应品牌官网上去查找技术文档，若这个品牌的产物没有提供技术文档，也能够寻找官方的客服办理。固然，若你接洽上了客服，大约能够干脆扣问该产物是PMR或是SMR盘了。

当你打听了每碟磁盘的容量时，能够大约估摸硬盘是SMR或是PMR了。平时2.5寸一般每碟是500G摆布，大的也能到1TB，而3.5寸一般是1TB摆布，大的话有1.5TB。

4、非常后，Chiphell论坛有网友整顿了市售3.5英寸SATA HDD的技术参数（），涵盖了当前市面上绝大片面的3.5英寸机器硬盘，此中就有硬盘是接纳PMR技术或是SMR技术的消息，这份列表也可供朋友们参考。