西数畅想基于OptiNAND闪存的机械硬盘性能改进方案

　　过去几年，硬盘驱动器市场迎来了蓬勃的发展。不过较长一段时间内，机械硬盘（HDD）制造商的技术路线图都是大同小异的。比如HGST率先推出了充氦机械硬盘，然后希捷与东芝也在几年内引入了类似的产品线。2017年前，大家又一致转向了基于热辅助磁记录（HAMR）的技术路线，以拓展传统垂直记录（PMR）的存储密度潜力。
　　（图viaAnandTech）
　　2017年4季度的时候，西数又宣布决定为将来的HDD产品线引入微波辅助磁记录（MAMR）技术。与此同时，希捷一直在HAMR方案上发力，并为企业客户推出了20TB的产品（尽管尚未进入零售市场）。
　　与此同时，西数承诺提供16TB的MAMR机械硬盘驱动器，然后提供了能量增强型ePMR产品线。另一方面，东芝也推出了基于磁通控制（FCMAMR）的MG09系列企业级16TB18TBHDD产品线。
　　在周二举办的HDDReimagine活动期间，西数隆重介绍了新颖的OptiNAND架构，特点是在PCB上集成了嵌入式的UFS闪存（EFD）。
　　该公司还宣布，其已为特定客户提供了基于支持OptiNANDePMR方案的首批非叠瓦（SMR）驱动器样品，并致力于为所有20TB硬盘驱动器引入OptiNAND，且有望在本世纪下半叶实现50TB存储容量。
　　尽管没有披露确切的OptiNAND闪存容量，但西数还是强调这并不是重新发明混合式驱动器（SSHD）。
　　与SSHD不同的是，OptiNAND不会在正常操作期间存储任何用户数据，而是用于存储来自HDD操作的元数据，以提升容量、性能与可靠性。
　　在公告中，西数还揭示其9碟版20TB机械硬盘驱动器将沿用ePMR方案。除了使用三级驱动器来增强磁头在磁道上的定位精确度，该公司还吹嘘OptiNAND是达成单碟2。2TB磁记录密度的一个关键。
　　通常情况下，面密度的增加，是通过将盘片上的相邻轨道塞得更近（增加TPI）而实现的。不过西数的设想，是将将工厂或中间用户操作生成的一些元数据，也从磁盘挪动到NAND闪存部分，以进一步增强性能。
　　举个例子，西数提到了主轴旋转时磁头抖动定位错误时的可重复跳动（RRO）记录。这些动辄数GB的数据，就是在HDD工厂制造过程中生成的。它通常被存储在磁盘中，并占用用户可用的数据空间。
　　将轨道包装得更紧密的重要挑战之一，就是所谓的ldquo；相邻轨道干扰rdquo；（简称ATI）。这导致驱动器需要定期刷新盘片轨道中的数据，否则可能因为写入相邻轨道而造成数据破坏。
　　当前可用的HDD基于轨道级的写入操作记录，可在逐个轨道的基础上触发这些刷新。但通过增加TPI来增加面积密度的缺点之一，就是需要更频繁地刷新。
　　早期HDD可能只需每隔10000次写入操作刷新一次，但现在的窄磁道可能需要每隔6次写入操作就刷新一次。在超过某个临界点后，TPIATI刷新就会对磁盘性能造成极大影响。
　　在当今的HDD中，这些刷新是通过在该层次记录写入操作、而在轨道级别触发的。而在OptiNAND架构中，磁盘将允许扇区级别的记录写入操作。
　　这意味着刷新操作在时间和空间上更加分散，允许轨道更紧密地打包在一起、而不会牺牲性能。反之，这又更好地增加了磁记录的面密度。
　　对于普通消费者来说，也能够在启动或禁用设备写入缓存的情况下操作HDD。无论是否启用缓存，HDD都必须对传入数据提供缓冲。
　　在禁用缓存的情况下，该方案就取决于在紧急断电（EPO）情况下可安全刷新到非易失性存储器的数据量。西数还声称，在启用写入缓存的情况下，磁盘性能还可更加受益，因为这间接降低了刷新率。
　　值得一提的是，OptiNAND还可在禁用写入缓存时，提升其在EPO条件下的可靠性。与串行闪存相比，通过包含更快的非易失性存储，西数宣称可将数据刷新率提升至上一代HDD的50倍。
　　最后，西数希望通过垂直结合WDHGST的HDD技术、以及闪迪（SanDisk）的闪存技术，可对OptiNAND等平台产生至关重要的影响。
　　虽然集成NAND闪存必然会导致成本溢价，但新颖的磁记录技术（如HAMR和MAMR）更需要在磁头和盘片设计上进行大量投资，且需要每隔几代旧开展一次改造。
　　另一方面，诸如OptiNAND这样的混搭方案，则是相对独立于底层的技术路线。至于相关产品的实际表现，仍有待其正式进入零售市场。
　　【来源：cnBeta。COM】