插语：
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正文：
有人说：”数据是新时代的石油。”这句话概括了数据对于这个时代的意义：数据已经成为一种新的生产资料，它在改变着人们生活、工作和娱乐的方式，并且驱动着整个社会向数字化世界转型。过去十年，是海量数据给企业、机构、消费者带来种种好处的十年，也是逐渐将数据存储与利用等问题暴露的十年。对于那些身处数据洪流的企业、机构以及消费者而言，他们当前所需要考虑的最现实的问题就是：如何面对呈现持续性爆炸增长的数据？
数据量将大到难以想象
根据IDC的测报告显示，到2025年，全球新产生的数据量总和将达到惊人的163 ZB，以目前最大容量的12TB企业级机械硬盘（HDD）来算，大约需要160亿块才能装满。而过去二十年，硬盘行业总出货量才80亿块，未来所爆发的数据量真是达到让人叹为观止的程度。
图一：IDC对于全球未来数据量的预测。
事实上，自从移动互联网兴起与普及以来，企业与消费者就已经感受到数据的增长。云计算、社交网络、移动手机、可穿戴设备的兴起，催生出基于数字化的全新应用类型和应用场景，使得我们数据产生更加快速、数据访问更加多屏化、数据流动更加频繁。而在未来，数据爆炸的趋势将会更加明显。
首先，物联网将成为数据增长又一主力。服务器、PC、手机以及平板电脑是传统的数据生产来源，而在未来，将会有更多设备接入到网络之中，并且时刻在产生新的类型丰富的数据。比如，智能电表、机械设备、自动驾驶汽车、航空飞机、智能轨道、医疗植入设备、智能家居等等，这些设备正在成为新的数据生产来源整个世界的数据生产来源正在变得无比丰富。
其次，数据将更加移动和实时化。以手机、可穿戴设备等移动设备的普及，极大地推动了数据的移动化与实时化；而物联网设备一大显著特点就是数据实时化地产生，以工业巨头GE为例，他们在航空发动机中安装多个设备状态监控器，随时收集和监控设备状态数据，并对其进行分析。
图二：IDC对实时数据趋势预测，其中IoT是实时数据产生的主力。
第三，人工智能与数据增长互相促进。人工智能之所以会爆发，除了计算力大幅增长之外，另外一大因素就是丰富的数据，以深度学习为代表的人工智能技术在获得了丰富数据之后取得了长足的进步。以自动驾驶为例，通过实时监测和机器学习的方式来实现”自动驾驶”，越多的数据以及越多的机器训练，会让自动驾驶更加完善。而随着人工智能系统逐步应用在企业以及个人生活的各个方面，未来将会有更多数据的产生和进行挖掘。
所以，从当前现状以及未来趋势来看，数据的爆炸性增长必然会是数据中心用户们长期面临的一大挑战。
光靠固态硬盘行么？
过去一年，数据中心用户们最头疼的问题是什么？答案之一肯定是持续飞涨的闪存价格。闪存价格的飞涨对于数据中心用户们的影响显而易见，无论是存储系统还是服务器，亦或是各种配件，价格都随之水涨船高，数据中心用户们也为之叫苦不迭。
闪存进入数据中心领域已经多年，早在2008年，EMC将固态硬盘引入到其高端存储阵列中，标志着数据中心的闪存时代正式开启。此后，闪存成为数据中心硬件厂商们宣传产品的”必备良药”。对比传统磁盘，闪存在性能、功耗、体积等方面的优势，使它迅速成为数据中心最近十年最受关注的”宠儿”。最近几年，多家存储厂商甚至提出了”数据中心全闪存时代即将来临”的口号。
然而，理想很丰满，现实却很骨干。根据中国市场市场ChinaFlashMarket统计数据显示，大部分SSD价格自2016年Q2以来上涨了70%。所谓的数据中心全闪存时代离我们仍然很远，这轮闪存价格飙升是整个存储产业的整体性价格上涨，不同于之前简单的天灾或者人祸原因（泰国洪水淹没硬盘工厂致使机械硬盘价格上涨；西安三星晶圆厂起火致使固态硬盘价格上涨）。按照常理而言，闪存技术一直在升级，制造工艺也在不断提升，闪存的价格应该往下走、容量往上升才对，但是事实却恰恰相反。究其原因，仍然是闪存技术与工艺不成熟有关，闪存颗粒从2D Nand走向3D Nand过程中，复杂工艺只能被少数厂商所掌握，导致产能严重不足，促使固态硬盘等价格飙升。
闪存固然有很多优势，甚至容量也在不断提升，但是短期内解决闪存的价格、大容量仍然是不太现实的事情，数据中心用户仍然需要机械硬盘来解决海量数据的存储难题。
机械硬盘仍会是存储的主力
正如前文所言，自从移动互联网、社交网络等兴起以来，推动数据中心向云迈进，应用类型更迭变化，促使存储介质的市场也发生着改变。比如闪存在最近几年的崛起，那些对性能要求极高的应用通过闪存得到了完美的方案；而流媒体的崛起，使得CD和DVD这些光学存储介质开始走向没落；像磁带这种用于归档之用的存储介质也慢慢走向萎缩。
图三：IDC对未来存储介质出货占比的预测。
图四：IDC对数据中心企业级存储介质出货的预测。
不过，机械硬盘未来仍然是数据中心存储的主力。根据IDC对数据中心企业级产品存储介质的出货预测显示，企业级机械硬盘（HDD）的出货占比到2025年仍将达到80%以上。企业数据中心仍然会使用各种类型的存储介质，闪存虽然工艺、技术、容量都在不断提升，但从成本角度考虑，每一种存储介质都可以发挥其最合适的经济效益。
数据中心存储需要”氦起来”！
在闪存大行其道的今天，拥有几十年历史的机械硬盘恍如步入黄昏的老者，尤其是当计算力在摩尔定律的推动下大幅提升之后，机械硬盘在性能上经常容易被人所诟病。但是，机械硬盘的创新步伐并未停止，氦气技术的加入让机械硬盘焕发新的春天，机械硬盘得以向更大容量、更低功耗的方向大幅迈进，进一步巩固了其高容量的优势，这是闪存短期内不可比拟的。
2013年对于机械硬盘来说是具有划时代意义的一年，HGST经过六年的设计和严格测试，终于率先实现了在机械硬盘中添加充氦技术，在不改变机械硬盘标准规格和内部机构的基础上将硬盘容量提升到6TB。简单而言，该项技术将之前硬盘中的空气换成氦气，大幅缩短硬盘盘片之间的距离，从而利于硬盘封装更多盘片，达到提升单位面积存储容量的目的。
此外，氦气技术也让机械硬盘的功耗得以大幅降低，氦气的密度只有空气的七分之一，使得硬盘内部空气密度大幅降低，气流阻力随之降低，盘片与磁头的摩擦力也得到降低，整个硬盘的温度能够比过去下降4-5摄氏度，功耗显著下降，功耗容量比相比过去的机械硬盘得到了极大地提升。
2015年，HGST又率先推出了七盘片8TB容量设计的氦气硬盘He8，HGST的HelioSeal专利技术进一步完善，相比于上一代He6产品，He8运行功耗下降了23%，空闲时期功耗仅5.1W，每TB功耗比传统空气填充硬盘大幅降低44%，对于那些需要高容量的超大规模数据中心用户而言，TCO（总体拥有成本）极具吸引力。
图五：过去的机械硬盘采用空气填充技术，硬盘并非完全封闭，配备空气过滤片，盘片和磁头在运行时会有一定的空气阻力。
相比于空气硬盘，人们的顾虑之一就是密封性下降导致的硬盘可靠性降低。不过，根据目前的氦气硬盘技术与工艺设计，用户们大可放心。以HGST为例，每一块氦气硬盘都需要经过严格的可靠性测试，包括高温浸泡、热循环、压力循环、湿度循环以及冲击测试等多项密封完整性测试，像HGST还会内置环境遥测系统来监控硬盘密封完整性，随时报告任何可能潜在的问题。
可以说，在空气填充式技术纵横机械硬盘数十载之后，惰性气体”氦”让机械硬盘迈入了一个全新的时代，希捷、HGST等硬盘厂商都开始陆续告别传统空气填充式硬盘，根据最新数据显示，氦气硬盘在短短几年时间内已经出货1200万块。在容量与功耗上实现质的飞跃之后，氦气硬盘其实更加适合数据中心诸如应用：云存储、归档存储、冷存储、视频监控、文件共享等等。随着HGST、希捷等公司的氦气硬盘产品陆续面试，数据中心存储的”氦”时代已经到来。
HGST He12：引领硬盘”氦变革”
今年，氦气硬盘迎来又一次变革，HGST正式推出首款12TB的氦气硬盘He12，采用第四代HelioSeal技术的8盘片设计，相比于上一代8TB的He8产品，容量提升50%，每TB能效提高54%，且可靠性再次提升25%，平均无故障时间可到250万小时，在容量、可靠性、能效上再次迈上一个新台阶。
图六：HGST He12具有SATA 6Gb/s和SAS 12Gb/s接口，在兼容性上很好地保证了下一代数据中心的应用需求。
可以说在性能、容量、可靠性以及能耗比进一步大幅提升的He12在数据中心应用范围更加广泛。尤其是当前全球IT从传统IT向云迈进，且云基础设施规模化的趋势愈发明显，国外的AWS、微软、Google、RackSpace、IBM、Facebook，国内的阿里云、腾讯云、金山云、电信云、华为云等云服务提供商都是超大规模基础设施的建设者，对容量、功耗、可靠性的要求更加苛刻。其次，云计算的普及也带来了对应用的改变，比如以对象存储为代表的新型容量型应用的崛起，新型容量型应用主要分为主流存储和冷存储两个领域，涵盖目前多个应用。HGST氦气硬盘的PMR（垂直式磁记录技术）和SMR（叠瓦式磁记录技术）则很好地满足了这种应用趋势
图七：新型应用的诞生其实让氦气硬盘的应用范围更加广泛。
以具体应用位列，比如在智慧城市、视频网站、流媒体服务等领域应用丰富的富媒体存储应用未来只会增多，He12这样的氦气硬盘是高性价比存储需求的最佳选择之一。像He12的第二代两级驱动装置HGST Micro-Actuator提高了磁头的定位精度，可提供更加的性能、数据完整性以及整体可靠性，特别适合存在环境复杂的苛刻环境之中。
另外，当前在海量存储使用越来越广泛的对象存储解决中，比如像OpenStack Swift、Ceph、Amazon S3等，通常是采用内置多块大容量硬盘的服务器设备，再配置管理节点和对象存储软件，这种解决方案结合了块存储和文件存储的优点，利于共享、且数据读写更加快速，而且对象存储具备的纠错码让数据存储容量越大时比传统RAID的数据持久性更加出色，对于像云存储、云归档等一次写入、多次读取的应用都非常实用。而HGST He12的超大容量、可靠性以及即时安全擦出（ISE）与自加密（SED）技术非常适合对象存储这类应用。
总体来说，HGST在氦气硬盘领域一直走在最前沿，He12的推出进一步巩固了HGST在氦气硬盘市场的领先地位。近日，大数据在线也有幸拿到了一块HGST He12氦气硬盘，并对其进行了详细评测，下文是具体的评测细节和感受。
HGST He12 评测感受
图八：HGST He12氦气硬盘外观，这次拿到的是HGST 12TB PMR 7200转硬盘，支持SATA和SAS两种模式，测试体验中选择SATA接口，分区格式选择更适合大容量磁盘的GPT。
图九：HGST He12拥有12 Gb/s SAS和6Gb/s SATA两种接口，保证了数据中心用户不同的需求。这两种接口在最高接口速率上有比较大的区别，在扇区格式方面SAS支持的格式更丰富，不只限于4Kn和512e，另外SAS模式下的耗电量会增加不少。
在本次测试中，笔者明显感受到HGST He12氦气硬盘的噪音比普通的机械硬盘低的多，性能测试的数据与官方宣传的数据几乎没有区别。笔者用多款测试软件对该硬盘进行了测试，详细测试情况如下：
图十：本次测试基本环境。
此次测试采用的尽管是Windows 10系统而不是服务器常用的Linux或者Windows Server，CPU i7 6700k，加上双通道8GB内存，完全不会成为一块磁盘的瓶颈，测试结果也有不错的参考价值。
首先用的是ATTO Disk Benchmark
ATTO Disk Benchmark是一款简单易用的硬盘传输速率检测软件，可以用来检测硬盘读写速率，可以用512B到64MB的数据块来做测试，通过不同大小的数据测试包来测试文件大小比例不同对硬盘读取、写入速度的影响。
图十一：ATTO Disk Benchmark对HGST He12测试情况。
521B小数据块的时候，磁盘读取性能远远高于写入速度。4KB是现在SATA接口下的最小数据块，所以4KB读写性能表现非常关键，规模在4KB读写的时候已经到了240MB左右，此后一直维持在240以上，性能表现很稳定。
然后试试CrystalDiskMark
CrystalDiskMark是一个测试电脑硬盘检测工具,能够检测硬盘的随机读取/写入速度，连续读取/写入速度;测试随机512KB，2KB，4KB读取/写入速度(队列深度= 32)等。
图十二：顺序读写速度维持在240MB/s以上。
最后用HDtunePro进行测试
HD TUNE：一款小巧易用的硬盘工具软件，其主要功能有硬盘传输速率检测，健康状态检测，温度检测及磁盘表面扫描等。
图十三：HD tune Pro写入性能测试，最高读取速度位254MB/s。
图十四：HD tune Pro写入性能测试，最高写入速度位247MB/s。
因为这块硬盘本身的转速为7200转，所以性能并不是它最突出的优势，由于采用基于氦气填充的设计，单块盘可以容纳更多的盘片，使得该块硬盘可以的达到12TB的容量，是数据中心容量型应用的最佳选择。
测试总结：
笔者这次有幸拿到全球首款12TB氦气硬盘HGST He12，经过系列测试的确发现氦气硬盘在容量、稳定性、可靠性、静音等方便比传统机械硬盘提升不少。氦气硬盘在这些方面的优势的确能够让其在数据中心有着广泛的应用前景，尤其是在闪存价格居高不下的今天，氦气硬盘在容量型应用方面将会大显身手。