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“昆哥”不是一个人，是一群对硬盘专业而痴迷的工程师，我们每年引入认证几十款企业级硬盘，管理维护着数百万的硬盘，通过维护系统可以统计各个品牌型号质量表现。积累了大量的实际应用经验。这些数据很有power和指导性。这里插一下，春节前 美国一家备份运营公司Blackblaze公布硬盘故障率数据，数据只是2万多块盘，引起了某硬盘厂家的紧急攻关波澜。
从这些年实践认识到，专业的计算，存储设备解决方案厂家提供必须有能力认证识别和管理硬盘的风险。必须具备专业的硬盘实验室，数据分析系统，测试认证能力，FA分析能力等。
为什么要这样专门讲解一个IT部件呢？ 相信对相当多人来说，硬盘是一个“熟悉的陌生人” ，我们似乎都很熟悉它，电脑，笔记本，移动硬盘都用过，或参与计算，或备份传递数据；但它似乎技术又很神秘，关于它，神奇的传说很多（素材足可以参加美国那个啥揭露真相的记录片拍摄了）。
不但在技术上，成本方面，硬盘也占据了IT产品（存储，服务器）的重要地位。我们的一线同事要销售存储，服务器，规划存储方向，识别和理解客户需求，有必要了解硬盘的技术背景，应用知识，甚至存储经济学关系（tradeoff for application）。
硬盘是一个需要专业认证测试的易耗品，在5年的维保生命期内具有2.5%～25% 不等的更换率（是的，你没有看错，不同的硬盘在不同的应用下故障率可能相差10倍，甚至更高，后续再专门讲解），不做专业认证测试的存储公司就是“耍流氓”，基本的保险都没有，只有靠运气了。
至今，我们逐渐强大的中国IT业仍然无法研发硬盘，硬盘的制造厂也在泰国或中国保税区，属于海关外的地方（洋人地方） ;-) ，核心技术研发和产品都掌握在美国和日本业者手中，关键的部件也多在美国，日本手中，就连欧洲也永远失去了控制布局硬盘的历史机遇，只有少量的磁头wafer厂（爱尔兰）和返修拆卸厂。估计直到它退出IT的历史舞台，中国也不能研发出一块商业成功的硬盘（国家在近10年前，曾经投资过863硬盘项目，南方汇通1.8寸盘项目，最终被专利大棒，和一些不好说的原因，失败告终）。
下图是希捷命名未来工厂的测试设备Gemini，位于clear room工序的后端，自动化超出一般制造业的想象：
曾经一位美国硬盘供应商的 PRESIDENT 对我们高管开玩笑道：别说研发了，我送一条硬盘产线给你们自己生产，保管在三个月内亏本(良率控制你们都做不好，投入100个盘的料本，只有20个可以卖，怎么赚钱)。这里，高端制造业的傲慢体现无遗(这几年和供应商打交到来看，3分研发，7分制造控制是有道理的)。 好吧，说到这里也提一下，IT的关键部件历史机遇已经失去，面对新半导体介质还不建业是不行的(SSD和新介质后面再谈)。
机械硬盘很不起眼，工作在数据系统中，PC中，笔记本中，只有当它“罢工”时 ，或者弄丢了你宝贵的数据时，你才发现它的重要。所以它是数据系统中沉默的“杀手”。
我们很多IT产品专家都熟悉存储，RAID，各种RAID2.0的原理，西瓜哥也专业的讲解了很多高大上系统(受益了，致敬一下)。但有个观点斗胆抛出，这些系统有60%以上的复杂度，设计难度来自HDD的客观要求：
1）围绕着数据一致性和业务连续性设计（DIF，CRC，Checksum）。
2）围绕盘的失效风险设计(多份copy, RAID,EC……)；
3）围绕盘的“慢速”设计(多盘并发，CACHE, TIER 分层……)；CPU是摩尔定律的翻倍提升速度，但硬盘性能提升进程很缓慢。
1987年加州大学伯克利分校的一篇论文描述了RAID，把多个硬盘集合起来，并发加速，多个盘的数据互相异或冗余保障数据安全，一个发明同时解决了硬盘的几个弱点，把2个九的器件做到5个九的系统中。这项看似简单的发明铸就了一个几十年的存储产业。 不得不再膜拜一下这间过于强大的“分校”。
硬盘历史就不细讲了，网络上都有，谈谈自己的看法，1956年IBM当年发明了它，后续1973年，改进的温彻斯特架构一直延用至今。温式盘主流的硬盘尺寸14寸，8寸，5.25寸，3.5寸，2.5寸，看上去枯燥的尺寸数字背后蕴含了丰富的故事，几乎每一次变革都会倒下一批公司，产生一些新公司。因为尺寸背后，还有惨烈的技术竞争和革命（磁头技术，密度技术），IT应用的大潮流在左右。14寸盘对应的是大型机应用；8寸盘对应的时代是小型机兴起；5.25寸伴随了台式个人电脑；3.5寸伴随了便携式小型个人电脑，台式个人电脑；2.5寸是更加轻巧的笔记本电脑。 （也许有人问，企业级硬盘呢，硬盘行业的企业级销售数量比消费级销售数量小了1个数量级，一个单位是千万pcs/年，一个单位亿pcs/年，所以消费类左右着市场，新的有风险的技术也首先应用在消费类市场。你没有发现，可能你当前刚买的笔记本HDD，已经用了一种全新纪录技术SMR，但它用在企业级还要成熟一些时间）
硬盘的机械架构可以想象一下 老式的“黑胶唱盘机”的样子帮助理解，上海滩老电影里播放“吱嘎吱嘎”音乐那种。不过，硬盘的磁头是与盘片之间不能接触，一旦接触硬盘就很可能完蛋，距离10nm左右（通俗的大小比喻：磁头就是一架波音737飞机低于30米的高度，对地面小草的叶瓣计数；一个根头发对磁头会像一座大楼）。
回到结构图，如下，硬盘机械结构一个旋转的盘片，slider（磁头的翅膀）上有2个磁头接收和发射信号，在盘片上读取和写入信息（0101数据转换为一堆磁畴的垂直的南北极方向排列，不同的S-N方向代表了不同的信息，信息学理论讲的“变化”的物质才能用于表达“信息”）。
机械结构如图：
除了机械部分结构，材料技术，硬盘的模拟信号系统，数字信号系统，信元编解码纠错技术（10-16 Error bit需要一个体系来保障），信道编解码技术，电机的伺服控制系统，嵌入式软件，Cahce，接口协议等都是重要组成部分。
磁记录的硬盘仍然在进行密度的创新，技术活跃度仍然很高，不远的未来将出现10~30TB的单体硬盘。
这么复杂，被誉为现代工业机电产品的两颗明珠之一的HDD硬盘，价格要做到低于一双稍好的“皮鞋”。在如此低成本的竞争格局下集成各个科学，工程领域的极致能力，可见其产业的难度。（另一个现代工业的机电明珠是大型客机发动机，RR，GE才能做）
大家关于硬盘本身，理解透彻是有难度的（每一个点都是一个学科），但是必须理解它的应用，硬盘类型的背后对应什么，应用场景，成本，可靠性。后续我们着重谈这一块。
（本帖内容援引自微信公众帐号：昆哥讲硬盘）
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发表于 2014-7-14 17:17:21
