隨著5G、自動駕駛、元宇宙的逐漸普及，傳統生產制造工廠、互聯網、云計算和大數據等業務持續增長，各行各業每時每刻都在產生海量數據。對于現代數據中心而言，除了需要業務快速響應，作為根本需求的海量數據存儲依然占據首位。因此憑借高容量、高可靠性以及低成本和低能耗等方面的優勢，企業級機械硬盤無論是在企業級應用還是冷數據存儲場景中，都是絕對的主力。

東芝MG10系列企業級硬盤

最大的特點就是存儲密度超高，內置10片磁盤，并采用充氦氣設計來提升性能和穩定性。為了滿足服務器7*24小時不間斷地穩定運行需求，東芝MG10系列硬盤不僅額定工作負載高達550TB/年，還具備PLP（Power Loss Protection）斷電數據保護功能。

在遭遇緊急斷電事件時，它可以利用碟片自身剩余動能盡量把數據從緩存寫到碟片或FROM中，借助這個功能輔以PWC (Persistent Write Cache)，實現寫緩存關閉模式WCD (Write Cache Disabled)下的寫性能接近寫緩存啟用WCE (Write Cache Enabled)模式。除此之外，它還配備震動RV傳感器，檢測到過大的震動時，能實時進行性能調整補償，以保證數據的正常讀寫。

外觀一覽

東芝MG10系列企業級硬盤主要用于企業級存儲系統、分布式存儲系統、數據中心和云存儲等領域。它的外觀設計十分簡潔，正面金屬蓋板也非常平整。標準的3.5英寸機身，既可用于機架式服務器，也適合用于存儲系統的擴容，單盤20TB更能提高整機柜的存儲密度，有利于降低TCO（總擁有成本）。

普通的機械硬盤通常采用螺絲將蓋板與盤體固定，并配備帶有過濾裝置的透氣孔或者導氣管來實現與外界的氣壓平衡。東芝MG10系列產品則采用了氦氣填充設計，蓋板與機身之間采用了東芝精密激光焊接技術，保證了極佳的密封效果。

從硬盤的背面看，PCB采用了主流的倒裝式設計，不僅增加了結構強度，還將PCB上面的元器件隱藏起來，極大提升了安全系數。

主軸電機的觸點部分采用密封膠密封。

東芝MG10系列硬盤提供12Gbps SAS或者6Gbps SATA-3.3兩種接口版本供用戶選擇。我們測試的這款產品型號為MG10ACA20TE也就是SATA-3.3 版本。

基準測試

在測試之前，我們先來了解一下這塊東芝MG10ACA20TE的參數。

東芝MG10ACA20TE實際可用容量為18627GB，配備20個磁頭，對應10個盤片。但一些檢測軟件對于企業級硬盤的識別技術還較為有限，例如在AIDA64中僅識別到16個磁頭。除此之外，AIDA64中顯示這塊硬盤支持48位尋址、安全模式、智能溫控和NCQ等諸多特性。

接下來開始硬盤的性能測試。在Crystal Disk Mark中設定1GiB數據塊，東芝MG10ACA20TE的8隊列1線程最大順序讀寫速度達到了288.34MB/s和274.47MB/s，這是Crystal Disk Mark的默認，也是最常見的參數設定。最下方的兩項則是隨機4K性能，由于機械硬盤的隨機讀取要經過磁頭機構的跨磁道尋址，因此4K隨機性能會弱于順序讀寫性能。

用于參照對比的TxBench在32隊列1線程中最高順序讀寫速度也達到了281MB/s和272MB/s，與Crystal Disk Mark基本一致，最后兩項依然是4k隨機測試，與Crystal Disk Mark成績也比較接近。

在ATTO磁盤基準測試中，4KB的文件讀寫速度分別達到了214.9MB/s和151.4MB/s；8KB的文件讀寫速度分別達到了257.31MB/s和221.3MB/s；從16KB開始，讀寫性能均穩定在265MB/s以上。

接下來是大文件拷貝測試。首先將一部12GB的4K視頻拷貝至東芝MG10ACA20TE中。得益于512MB的超大緩存，前20%的寫入速度峰值高達1.6GB/s。緩存用盡后寫入速度平穩在270MB/s并直至拷貝結束。

再將同一個文件從東芝MG10ACA20TE拷貝到桌面，讀取速度基本維持在270~274MB/s的水準。

壓力測試

由于現代存儲數量的激增，數據中心的硬盤通常是滿負荷運行，因此對于硬盤的速度和穩定性都有著更高的要求。IOmeter作為一款專業的測試軟件，可以根據使用場景來設定不同的測試方式和測試時間，全面展示硬盤性能。在IOmeter中我們模擬硬盤的使用場景，設定70%和30%的讀寫比例，并將測試時間設定為45分鐘。

在順序讀寫測試中，我們設定32隊列和128KB的數據塊，東芝MG10ACA20TE的順序讀取性能密集區間在1100~1250 IOPS，順序寫入密集區間在600~700 IOPS。

在隨機讀寫性能方面，我們依然設定為32隊列，同時將數據塊大小設置為4KB。經測試，東芝MG10ACA20TE的讀取性能密集區間在150~165 IOPS，寫入密集區間在70~90 IOPs。

高容量硬盤采用氦氣封裝技術，能夠極大地降低磁盤內部盤片與氣體的摩擦系數，使東芝MG10ACA20TE的功耗和發熱都得到非常好的控制，在20℃的室溫下，經過45分鐘的壓力測試最高溫度僅為41℃，在提高自身穩定性的同時，也能降低數據中心在制冷方面的成本支出。

高階測試

這個階段主要是詳細測試硬盤的整體表現，以及一段時間內滿負荷運行的性能。先搬出老牌的硬盤測試軟件HD Tune Pro。在基準的讀取測試中，淺藍色曲線是硬盤每一秒鐘的讀取速率，可見東芝MG10ACA20TE的順序讀取速度曲線比較平滑，沒有出現尖峰和低谷，說明性能十分穩定。具體數據方面，讀取速度最大為288.6MB/s，最小為117.9MB/s，平均速度為221.8MB/s，平均訪問時間僅為12.6ms。

順序寫入速度曲線也沒有出現明顯的尖峰和低谷，運行非常穩定。數據方面寫入速度最大為281.5MB/s，最小為113.9MB/s，平均速度為215.3MB/s，平均訪問時間為0.243ms。從基準測試成績可知東芝MG10ACA20TE的順序讀取和寫入速度表現接近，均達到機械硬盤中的頂級性能水準。

然后進行隨機存取性能測試。下圖中的散點表示了硬盤在測試中隨機讀取不同大小的數據塊時的速度。由于機械硬盤的隨機讀取是由磁頭在不同直徑的磁道中進行的，因此相同大小的數據塊在不同磁道的讀取速度也是不同的。從結果看東芝MG10ACA20TE的隨機讀取性能達到了35.066MB/s，吞吐量為69 IOPS，平均訪問時間僅為28.143ms。

在寫入測試中，隨機寫入性能達到了65.959MB/s，吞吐量為129 IOPS。從隨機訪問測試的圖表可以看出，東芝MG10ACA20TE的離散區間非常密集 ，尤其是512字節—64KB的數據塊隨機寫入速度比較接近，這意味著硬盤磁頭的尋道速度很快，性能和穩定性表現都屬上乘。

寫在最后

面對數據量不斷增長、業務響應速度要求不斷提升的應用需求，企業級機械硬盤并不是“單打獨斗”的孤膽英雄。它在存儲服務器中往往是以JOBD或RAID磁盤陣列的形式存在，例如RAID0可以讓兩塊硬盤的速度和性能翻倍，RAID1可以實現鏡像容量備份，而RAID5、6或者更多組合，可以實現速度、容量、安全穩定等多種需求的兼顧與平衡，滿足不同用戶的客制化存儲需求。

進入數據時代，隨著云服務的升級，市場對數據存儲的需求也不斷攀升，因此高存儲密度的企業級機械硬盤依然是全球數據中心的核心存儲設備。東芝MG10ACA20TE企業級硬盤，在滿足服務器存儲需求的同時，大幅提升存儲密度， 從而提供更理想的整體總擁有成本，而充氦氣技術提升了性能和穩定性的同時，還降低了功耗和發熱，成為數據中心擴容的不二選擇。

編輯：黃飛

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