叠瓦式硬盘是什么？SMR叠瓦式硬盘和垂直式硬盘有什么区别？

相信了解电脑的朋友都知道硬盘是电脑必不可少的一部分，最近各大论坛、贴吧又在讨论"叠瓦式硬盘"和"垂直式硬盘"，不过大家态度都出奇一致，那就是最好不要买"叠瓦式硬盘"而推荐买"垂直式硬盘"。那什么是叠瓦硬盘，它跟垂直式硬盘又有什么区别呢？

什么是叠瓦式硬盘

机械硬盘是当今信息存储系统中主要的数据存储设备。大家都知道,硬盘单碟容量的已经摸到了天花板。而新一代的HAMR，MAMR技术迟迟不能满足商用需求。在数据大爆炸的当今，为了应付市场对大容量机械硬盘的迫切需求，叠瓦式磁记录( ShingledMagnetic Recording,简称SMR)技术应运而生。叠瓦式磁记录是目前最容易实现，难度最低而又能迅速提升硬盘单碟容量的技术。

SMR叠瓦技术的原理

硬盘驱动器的存储面密度(每单位面积存储的位数)受到物理定律的限制，目前硬盘使用的PMR垂直磁记录(Perpendicular Magnetic Recording)技术即将达到其存储密度极限。业界迫切希望引入新的技术来克服限制，继续稳步提升容量。

SMR盘是领先的下一代磁盘技术。 SMR盘在制造工艺方面的变动非常微小，因为它保持现有磁头和介质技术不变，它通过将磁道像屋顶上的瓦片那样重叠在一起来实现其存储面密度的增长。

具体来说，硬盘盘片被划分为同心圆状的磁道，磁道与磁道之间具有一定间隔，起到保护作用。硬盘的磁头位于盘片记录介质的上方，包含用于写入的写磁头和用于读取的读磁头，二者是独立的部件。在磁盘上想要写入数据，需要写磁头施加较强的磁场来改变盘片上的记录，这就进一步要求写磁头足够大以产生所需的写入磁场强度。因此，如果磁道没有任何重叠，磁盘上每英寸能容纳的磁道数量由写磁头的宽度所决定。

传统硬盘与SMR盘磁记录方式的对比示意图：

垂直式磁盘的弊病

我们取磁道的一小块区域，把它放大看似一条磁条，在传统的没有使用瓦叠技术的PMR磁盘，也就是CMR磁盘当中，因为写磁头比读磁头宽，真正有效的数据，只有读磁头扫过去中间的很窄的一条，因为读磁头只需要这么宽的数据带就可以获取数据，只是因为我们无法把写磁头做的更小，所以只能浪费一些上下磁道的空间，这是单根磁道，CMR磁盘为了保证写头部不干扰到相邻磁道，磁道与磁道之间还有一定的间隔，所以我们真正有效被磁头读取到的数据只有窄窄的几条，其余的空间全部被浪费了，如果这些空隙可以插下更多的磁道，那么数据密度还可以再次上升，所以这就是即便目前的磁盘采用了PMR垂直式记录存储技术，数据容量还是不是很高的原因。

叠瓦式硬盘的优点

为了解决写磁头太宽导致的磁道浪费，也为了解决磁道与磁道之间干扰的现象，硬盘厂商想到了一个方法，把磁道像瓦片一样堆叠起来，摞成一层一层的样子。写磁头还是那么宽，扫过最上方磁道的时候，肯定会把下面的磁道数据也给写了，这就导致第1磁道和第2磁道都出现了相同的数据，但是如果你接着写下面的数据，就可以覆盖上面之前重复的数据，以此类推就可以把所有磁道的数据都写进去，而读磁头本身比较窄，需要的有效数据区域就那么一点，一行一行的就可以完美的扫全部扫过去，这样就可以完成读取的操作，所以SMR磁盘的数据密度相对于CMR有了质的提高。

叠瓦式硬盘的缺点

叠瓦式硬盘虽然有它的好处，但是改写数据太麻烦了。CMR磁盘相邻磁道之间并没有干扰，随便改，想改哪个磁道的数据，就直接找到对应的磁道，扫过去覆盖就可以了，但是SMR磁盘假设你需要改写第2磁道的数据，那么我势必会影响到第3个磁道。我们需要把影响到的数据先搬走，等会儿再写回来。

如果我们要改写第2磁道的数据，那么我们就要把第3磁道的数据搬出去，然后再改写第2磁道的数据，改写完第2磁道的数据以后需要重新写回第3磁道的数据，但是这时候又会影响到第4磁道，那就再把第4磁道的数据也搬出去，重新改写第3磁道的数据，然后再重写第4磁道的数据，之后的第5条磁道也是这样。所以我们其实只想改变一个磁道的数据，但是牵连的变动了4个磁道的数据，原本只需要进行一次读写就可以完成的操作，现在不得已进行了4次写入才可以完成，所以我们才认为这种磁盘的性能很差。

众所周知，硬盘的寿命跟读写的次数有关，而单次改写数据时瓦楞是硬盘读写数据的次数远超于其他类型的硬盘，因此寿命肯定会大打折扣。这也是我们经常会听到使用了瓦楞式硬盘的用户说“用了几个月后，速度只剩1MS”的原因。

哪些硬盘采用了叠瓦技术？

希捷4T及以上的酷鱼（希捷ST4000DM004、希捷ST6000DM003等）、希捷ST2000DM008、希捷ST3000DM007，西数型号EZAZ结尾的硬盘，绝大多数民用的256MB及以上缓存硬盘。所以在购买硬盘的时候可以留意一下硬盘的缓存大小，如果缓存大小是256MB，那么买的时候就必须得警惕一些了。希捷企业盘用的是垂直式。

“垂直式和叠瓦式机械硬盘”区别

“垂直式硬盘”简单来说就是以“垂直磁记录技术”（简称PMR）的机械硬盘，自从04年东芝推出这一技术后一直沿用至今，拥有“随机读写快，使用寿命长”等诸多优点。

而“叠瓦式硬盘”即采用叠瓦式磁记录技术（简称SMR）的机械硬盘，是在容量需要越做越大的背景下登场的。“垂直式硬盘”单盘只能做到1.6TB，而“叠瓦式硬盘”则能在这个基础上提高25%，提升明显。

虽然“叠瓦式硬盘”容量上去了，但却牺牲了性能。

一是“叠瓦式机械硬盘”使用寿命相对较短；

二是有可能在读写时突然降速又恢复，导致系统或者游戏卡死。

如何分辨叠瓦式硬盘"和垂直式硬盘

首先看容量。1TB及以下的硬盘基本都垂直式的。

其次看缓存。1TB以上叠瓦式硬盘为了弥补性能不足一般缓存都比较大，比如128MB或者256MB。而垂直式的一般都是32MB或者64MB的小缓存。

（注：256MB缓存的硬盘也不全是叠瓦式的，因为大容量垂直式硬盘比如4TB以上也会采用256MB缓存）。

也许，未来叠瓦式技术还会继续优化，通过固件的算法来保证数据的可靠性。