摘要：我们对于iPad等移动产品的青睐和强烈需求，使得闪存/磁盘混合型硬盘成为关注焦点。是它推动了平板与超极本走向大众市场？混合硬盘在存储阵列中有用武之地吗？额外的花费和更高的速度之间如何取得折衷？未来全闪存、混合硬盘和纯磁盘究竟哪个占据主导？
作者：ZDNet来源：ZDNet存储频道（编译） | 2013年02月18日
关键字：混合硬盘 闪存 Momentus XT
随着iPad的崛起，以及消费者和企业对于便捷移动设备日益强烈的需求，似乎所有闪光点都集中在了闪存上。
硬盘驱动器行业摒住了呼吸，急切思考如何应对。内在拥有闪存缓存的混合磁盘驱动器怎么样？是这种东西推动平板电脑和超极本走向大众市场？现在看来这样一种可能性越来越大：结合了闪存的速度、磁盘驱动器的容量和低成本特点的混合驱动器，将从计算市场这个馅饼中咬出很大一块来，给昂贵的全闪存平板电脑和笔记本电脑留下的空间越来越少，更不用说纯磁盘驱动器的笔记本电脑和台式机了。
当几年前苹果公司推出它的全闪存MacBook Air笔记本电脑的时候，给磁盘驱动器供应商以及英特尔都带来很大的震动，他们害怕类似Air这样基于ARM、采用闪存的超薄笔记本电脑会吞噬Wintel磁盘驱动器笔记本电脑业务。结果，英特尔的超轻薄笔记本电脑设计项目诞生了。
希捷Momentus混合风潮
希捷看到了这股风潮的方向，也看到了闪存缓存可用于保存最敏感的文件、加快启动加载关机时间的机会。
因此希捷开始着手研究混合磁盘驱动器，在2010年5月推出了Momentus XT，一款2.5英寸、7200转的硬盘，双盘片容量为250GB、320GB或者500GB，采用SLC NAND闪存作为4GB缓存。
这种驱动器被称之为固态硬盘驱动器（SSHD），以区分于传统的HDD。希捷宣称截至2011年2月共售出了350000块Momentus XT混合硬盘，磁盘容量增加到750GB，最高闪存容量升级到8GB，500GB容量点的最高闪存容量仍然是4GB。
希捷Momentus XT混合硬盘
希捷的混合硬盘提供了“自适应内存”（Adaptive Memory）技术，采用一系列算法将要求高速加载到主机计算机内存中的数据保存到NAND缓存中。也许是操作系统加速启动和加速应用以缩短应用加载时间。不过闪存容量并不大，只占750GB中的1%多一点，500GB的0.8%。你不能在里面保存太多数据。
最近，东芝和西数等硬盘行业的竞争对手都在涉足混合磁盘驱动器领域。西数在2012年9月公布了SSHD的计划，同月东芝也公布将推采用8GB闪存缓存的1TB硬盘，类似于西数计划中的1TB SSHD。
当然，苹果公司在2012年10月推出了针对iMac所谓的Fusion混合驱动器，但这些包括独立的128GB闪存存储和1TB硬盘驱动器，并不是一体的。闪存存储不是缓存，而是作为一个存储层，所以用户可以看到1.12TB的容量，而且闪存容量是1TB硬盘空间的13%。这两点让Fusion与我们这里所谈的SSHD是有很大不同的。
除了便携式笔记本电脑之外，SSHD还能用在磁盘和闪存存储应用领域的什么地方？
混合驱动器在存储阵列中有用武之地吗？
存储阵列中的数据访问模式决定了这个问题的答案是否定的。存储阵列在NAS或者SAN阵列中分别保存文件或者数据块，而且往往分布在多个驱动器中，这样涉及到多个驱动器会缩短读取和写入访问时间。
最好是为一个热文件或者一组热数据块提供更高速的文件，利用磁盘驱动器之外和存储阵列控制器内的缓存。另外，如果你知道哪些文件或者哪些数据块通常需要高速的访问，那么这些文件和数据块就可以保存在阵列的固态盘中，而且显然这么就不需要在单个驱动器中配置闪存缓存了。
这么看上去的话，存储阵列就不需要混合驱动器了，因为存储单元被计算在“多个驱动器”之中，而不是单个的驱动器。只有当存储单元是单个驱动器的时候，板载缓存才会变得有用处。
混合驱动器方案
结合了NAND闪存缓存和磁盘驱动器的混合驱动器，在单驱动器产品中颇有用武之地：从速度的角度看，全闪存存储很有吸引力，但是成本太高；从容量的角度看，基于磁盘的选择是可取的，但速度缓慢。
这意味着台式机、笔记本电脑和平板电脑。我们排除数字视频录像机和机顶盒，因为尽管他们是典型的单驱动器产品，但是依赖于流速度而不是随机数据访问，对于启动时间或者应用加载时间都是不敏感的。
相比台式机，笔记本电脑和平板电脑有更为严格的设计限制，因为他们都是电池供电的，内部空间有限，所以不会采用3.5英寸磁盘（空间不够）和2.5英寸磁盘（如果足够薄的话可以克服空间的局限）。所以闪存与磁盘的对比，不管是在容量还是每GB成本方面都是不太利于磁盘的。
不过，PC、笔记本电脑和平板电脑这三种单驱动器设备的用户讨厌等待漫长的操作系统启动和关机时间。混合驱动器可以解决这个问题，这给了我们三种目标设备：台式机、笔记本电脑和平板电脑。
钱：与物料清单（BOM）挂钩
NAND成本高，磁盘驱动器采购者尤其是OEM厂商，希望尽可能地价格地购买驱动器。物料清单（Bill of Material，BOM）不得不满足这个需求。要证明NAND缓存的额外成本花的值得，厂商们不得不相信是有这个市场的。这鼓励磁盘驱动器制造商在添加的闪存容量方面有为谨慎。全闪存存储的每GB成本和混合存储之间有很大差别，这个差别越大，混合驱动器中的闪存量就越小。
因此，希捷Momentus XT的闪存容量只占总容量的0.8%~1%。举例说，Excel和Word应用的启动时间飞快，但是电子表格和Word文档则是从磁盘加载的，以磁盘的速度保存到磁盘。这些文件越大，打开就越慢。但是，混合驱动器是全闪存和全磁盘之间的一个折衷，你用比磁盘多一些的钱得到额外的一些闪存速度。
内容的消耗与内容的生成
对于平板电脑来说这不是那么重要，因为数据消耗的优先级高于内容生成。能够保存比全闪存平板电脑更多的视频和图片，这点不错。例如，拿YIGE 124GB闪存的平板电脑与一个512GB混合硬盘的平板电脑对比，后者的内容空间是前者的3倍。
内容生成与内容消耗的比例将更倾向于前者。台式机的设计方式正在集所有功能于一身的屏幕和系统，台式机实际上就是安装在大屏幕后的笔记本电脑，虽然在笔记本电脑轻薄的外壳之下有更多的容量空间。这种趋势促使闪存缓存的应用是提供速度而不是容量。
推导未来
有两种趋势似乎可能改变我们预见的混合驱动器场景。一个是TLC（Three Layer Cell），另一个是填充氦气的驱动器。
现有的混合驱动器采用高速高成本的SLC闪存。全闪存驱动器通常采用MLC闪存，因为它是在每个单元内保存两个字位，所以在相同空间内可以保存的数据量是SLC闪存的两倍，但代价是访问速度较低，使用寿命更短。TLC闪存的寿命更短，访问速度更低，但是成本要低于MLC闪存。像STEC CellCare这样的控制器技术可以延长TLC的使用寿命到一个可接受的水平，是的TLC闪存驱动器比全MLC闪存驱动器更划算。
购买一个TLC闪存的平板电脑或者笔记本电脑所要付出的额外费用，要远远少于MLC的产品，这使得混合型平板电脑或者笔记本电脑的价格差没有那么大，促使用户愿意多掏一些钱体验到全闪存的速度。
不过我们并没有看到这种情况发生在台式机上。填充氦气的驱动器能让3.5英寸的驱动器在相同的空间内有容纳更多盘片，6个、7个，而不是4个或者5个。这意味着今天的4TB驱动器也许就是明天的6TB甚至是未来的8TB驱动器。
全闪存驱动器、混合驱动器和填充氦气驱动器在每GB成本上的差别仍然很大，即使这个对比是以TLC闪存来说的，我们相信，混合磁盘驱动器仍然存在于台式机产品中，演化为混合型填氦气驱动器。
这种模式也可能会发生在笔记本电脑中，如果采用多盘片的2.5英寸驱动器。超轻薄笔记本电脑可能局限于单盘片驱动器，因为空间的限制。更厚一些的笔记本电脑可能采用双盘片或者三盘片驱动器，也许是填充氦气的驱动器，增加容量50%。这也许会让全闪存笔记本电脑和混合型笔记本电脑之间维护合理的每GB成本差距。
“交叉”的吸引力
混合磁盘驱动器看起来是一个可行的选择，当然是在2.5英寸规格下，或许是在3.5英寸规格下。看上去，台式机的混合型填氦气3.5英寸驱动器可以在从MLC到TLC闪存的过渡中存活下来，但是TLC驱动器将把2.5英寸磁盘驱动器从平板电脑和超轻薄笔记本电脑领域逐出——而不是从更厚一些的笔记本电脑领域逐出。
这就好像买车一样。几年前，我们可以选择买一辆兼具舒适性和便利性的汽车，而放弃四轮驱动的越野能力。现在我们有了很多运动型多用途车和结合了舒适性与便利性的四轮驱动越野车，并且有着豪华车的精良装备、这种车很受欢迎。以此类推，混合型的磁盘驱动器，也可能是非常受欢迎的。
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