HDD双磁头臂硬盘测试分析

希捷和WD都准备了这种产品，其硬件结构上也比较类似。现有的硬盘是每个盘片正反面2个读写磁头，如果8碟HDD一共就是16个磁头。以此为例换成双磁头臂设计，上面4个盘片的磁头就会由磁头臂1来带动，而磁头臂2则负责下面4个盘片的8个磁头。见下图：

如果上下两部分独立并行工作的话，不难理解双磁头臂HDD的理论性能接近于翻倍。但是没有免费的午餐，增加一个磁头臂需要多一个电机，带来功耗和成本的上升；同时对（机箱）机械结构设计也有挑战，这一点我会放在后面说。

自从有了SSD之后，高转速（10k、15k）硬盘的日子越来越不好过，因为它们以前的高IOPS低延时优势在闪存面前几乎变得一文不值。未来的HDD市场主流都是7200转乃至5x00转的天下，但随着单盘容量增大平均每TB的IOPS性能越来越低，所以只能用于NL近线存储，比如：照片/视频、数据分析（如Hadoop）、机器学习等，以及冷数据归档。

上图中有一条“Dual Actuator”的曲线，不知为什么在14TB的标点上IOPS提升看来没有一倍？我们还是以下文中的具体测试数据为准吧。

我觉得这张原理图相当清晰：每个磁头臂负责的一半盘片拥有各自的通道和伺服系统，虽然它们都经过硬盘的Cache缓存和单一SAS lane与主机通信，但是会分别映射出2个LUN。如果我没理解错的话，系统会看到“2块独立的硬盘”，这样做看似有点粗暴，却是提升性能最简单有效的办法。

思考题：假设在普通的服务器/工作站上使用双磁头臂硬盘，应该建议怎样配置呢？当然很可能你需要连接在SAS RAID或HBA卡上。

早期性能测试结果：随机写略低、顺序写QD1掉速？

点开图片后双击可放大，以下同。横坐标依次为4KB（1-64队列深度）、8KB…4MB、8MB，我记得SATA规范队列深度是32，这里用SAS接口就比较有必要了。

上面引用自希捷MACH.2的早期测试结果，可以看出双磁头臂硬盘2个LUN的随机读性能可以同时达到最大，这样总IOPS就从最大200翻倍达到最大400左右。

双磁头臂HDD的随机写似乎要慢一些，每个LUN最高IOPS都在150多。相比之下，传统单磁头臂硬盘的写IOPS也会比读慢一点。

顺序读性能也相当理想，LUN0和LUN1各自都有超过250MB/s，加在一起就是500MB/s了，理论上6Gb/s SATA也够，但用SAS（12Gb/s）的理由我刚说过。

双磁头臂HDD的顺序写最大带宽与顺序读相仿，但低队列深度（主要是QD=1）的表现看来比较差。不知正式上市后是否还会如此？

系统设计要点、怎样用效果好？

我们来看看系统设计要点。

- 首先，由于双磁头臂硬盘功耗变大，对机箱的散热和供电需求提高了；

- 其次，每块盘可以提供更高的顺序流（带宽），存储平台的网络接口速度匹配吗？SAS Expander的上行带宽够不够？

- 微软Project Olympus项目中的J2010磁盘柜，已经验证过支持这些新的高性能硬盘。

上图中的AV是AnTI-VibraTIon的缩写吧？

Olympus J2010是一款4U 88盘（3.5英寸）JBOD机箱，它的每块硬盘供电最多支持13W。微软表示将会面对双磁头臂硬盘测试确认RV/AV性能。这里的RV应该是指旋转振动，除了本文开头推荐的链接中有介绍之外，我还在《硬盘在真实环境中的抗振能力对比》专门讨论过这个主题。

扩展阅读：《Facebook如何将硬盘性能损失由90%降低到2%》