--- title: Storage Drives localeTitle: 存储驱动器 --- ## 硬盘驱动器（HDD） 硬盘驱动器是计算机的永久存储设备。有几种类型的硬盘驱动器：传统磁盘，新一代，固态磁盘或包含SSD和磁存储的混合磁盘。 传统硬盘使用磁针和旋转磁化盘来存储数据。由于这些移动部件，硬盘驱动器很容易因跌落和/或震动而损坏。旋转盘片的电机也消耗大量电力，但是对于大容量存储而言，没有其他存储方法可以承受。 硬盘有各种存储容量，有些甚至存储10TB（10万亿字节）。典型的计算机具有256GB（2.56亿字节）到1TB的存储空间。笔记本电脑通常使用固态硬盘（SSD），因为它们更快，更轻，并且不包含任何移动部件，因此不会因冲击而发生故障。对于相同的存储量，SSD通常比硬盘驱动器更昂贵。最近，一些SSD已经发布，通过使用称为NVMe的系统通过PCIe（PCI Express）总线插槽与主板连接。事实证明，这些SSD在读/写时比传统SATA SSD更快。 磁头负责读取和写入数据，这些数据物理地存储在一组彼此堆叠的磁性涂层盘上 - 称为盘片。磁头位于电枢的末端。盘片的内部盘在单个臂上具有两个头部。这允许从臂上方和上方的两个盘访问数据。盘片的顶部和底部盘仅在臂的末端具有一个头部。在臂的另一端是致动器。它提供臂的移动，以从盘片的中心，主轴到盘片的最外部区域行进。将头部放置在正确的同心位置所花费的时间量称为寻道时间。一旦头部处于正确的同心空间位置，则花费更多时间等待盘旋转，使得具有所请求数据的扇区位于头部下方。这段时间称为延迟。 磁头距旋转磁盘仅几纳米。据说头部在盘子上面“飞行”，因此头部和盘片之间的距离被称为“飞行高度”。磁头的设计从不接触存储数据的磁盘位置，并采用磁性涂层。如果磁头在磁盘上“触地”，则磁盘的磁头和扇区都可能被破坏，导致数据丢失（因此称为“硬盘崩溃”或“磁头崩溃”）。 硬盘驱动器应CPU请求从应用程序检索和存储数据。这称为输入/输出操作 - 简称IO。当正在运行的程序需要某个数据时，CPU将从硬盘驱动器调度数据的指令。读取这段数据是一种输入操作（从CPU的角度来看）。然后，程序可以执行改变数据的计算，并且需要将结果存储回硬盘驱动器。 CPU请求将数据写回驱动器。这将是输出操作的一个示例（同样，从CPU的角度来看）。 硬盘性能主要通过两个关键指标来衡量：1）响应时间，即读取或写入操作完成所需的时间; 2）IOPS是“每秒输入/输出操作”的首字母缩写。顾名思义，IOPS是一秒内最大IO操作的度量。在最低响应时间内实现最大IOPS的主要因素是硬盘驱动器的转速，以每分钟转数（RPM）为单位。常见的转速为5,400 RPM，7,200 RPM，10,000 RPM和15,000 RPM（通常标注为5.4K，7.2K，10K和15K）。具有较高转速RPM的硬盘驱动器将在磁头下方有更多的盘片空间通过IO操作（读取和写入）。具有较低RPM转速的硬盘将具有更高的机械延迟，因为较少的不动产通过头部下方。 测量硬盘性能指标的一个简单工具称为IOMeter（请参阅下面的链接）。该程序非常轻巧，易于安装。一旦启动并运行，就可以运行几种不同的工作负载变化来模拟对磁盘的数据读写。分析此数据并输出读/写时间，IOPS以及其他有用指标的指标。可以保存测试以进行一致性检查，并且可以以表格或图形形式轻松解析数据。 硬盘驱动器往往按用例（容量或性能）进行分类。家用电脑和一般用途的办公室工作站倾向于使用速度较慢的旋转硬盘（5.4K和7.2K），这对于存储图片和办公文件很方便。但是，例如，支持在线银行交易的大型数据库使用速度更快的10K和15K RPM硬盘驱动器，因为它们将成为企业服务器或存储阵列中的组件。然而，硬盘驱动器的性能和容量之间存在权衡。例如，目前可用的最大容量15K硬盘仅为600 GB，而5.4K和7.2K RPM的最大容量硬盘为10 TB。 600 GB 15K驱动器能够提供250 IOPS @ 3 ms响应时间（平均值）。而10 TB 7.2K TB驱动器在给定响应时间内不测量IOPS，因为它未针对IOPS中心性能用例进行优化或预期。每GB的价格，能耗和尺寸（2.5“vs 3.5”英寸）还有其他权衡。 计算机将数据和文件存储在硬盘驱动器上以供以后使用由于硬盘驱动器具有移动部件，因此从硬盘驱动器读取文件比从CPU或RAM上的缓存存储器读取文件需要更长的时间。您可以将硬盘视为文件柜：存储我们现在不使用的东西的地方，但稍后需要。您的桌面上没有足够的空间存放所有文件，因此您现在将未使用的东西存放在文件柜中。电脑就是这样做的。它保留了当前正在RAM中使用的文件，以及稍后可能需要保留在硬盘驱动器上的文件。虽然RAM的访问和响应时间比硬盘驱动器快两个数量级，但它们的典型容量比典型的硬盘驱动器低1-2个数量级。您可以在文件柜中装入大量纸张，但桌面上只有少量纸张。 存储在RAM中的数据据说是稍纵即逝的，而写入硬盘的数据是持久的。意味着如果电源突然熄灭，RAM中的任何数据都将丢失，并且在电源恢复并且计算机重新启动后将不会存在。但是，当电源恢复时，写入硬盘驱动器的数据将存在。因此，现代操作系统和应用程序将定期将当前在RAM中的会话和应用程序相关数据写入硬盘驱动器。这样，如果断电，在断电前3小时处理的新创建的电子表格中只输入10分钟的数据，但尚未保存到硬盘中。这些文件通常用波浪号表示，可以在临时或临时目录中找到，也可以位于“盲目录”中，其内容称为隐藏文件。 ## 固态硬盘（SSD） 固态硬盘使用集成电路来存储数据。因此，SSD没有像HDD那样的移动部件。这使得它们不易受到物理冲击，无声运行，并且由于不需要物理定位数据而具有更快的读/写时间。 SSD通常仅用作人员计算机中最常用的应用程序的引导驱动器或存储器。这是因为尽管近年来其价格已经大幅下降，但它仍然比传统硬盘昂贵得多。因此，HDD仍然用于存储大块数据，例如我们的照片和视频，或者存储在数据中心或服务器场中。 #### 更多信息： * [维基百科 - 硬盘驱动器](https://en.wikipedia.org/wiki/Hard_disk_drive) * [维基百科 - 飞行高度](https://en.wikipedia.org/wiki/Flying_height) * [维基百科 - 计算机数据存储](https://en.wikipedia.org/wiki/Computer_data_storage) * [PCMag - SSD与HDD：有什么区别？](https://www.pcmag.com/article2/0,2817,2404258,00.asp) * [数字趋势 - SSD与HDD](https://www.digitaltrends.com/computing/solid-state-drives-vs-hard-disk-drives) * [IOMeter项目](http://www.iometer.org)