按壓硬盤就能提升幾讀寫速度？機械硬盤讀寫速度和這些因素有關
雖然SSD（固態硬盤）已經非常普及，但如果用在服務器、NAS 等大容量存儲設備中，HDD（機械硬盤）的性價比依然無人能敵。一方面是因為它便宜量大，一方面是因為它可靠性強，數據存儲時間長。而聽說只要用力按壓硬盤，機械硬盤的速度就會提升高達十幾M，這是真的嗎？機械硬盤讀寫速度究竟和哪些因素有關？本文為你一一道來。
機械硬盤的構造
1956 年 IBM 研發出磁盤存儲系統，盤片直徑 61 厘米，重量上百公斤，兩臺冰箱大小，但容量只有 5MB。
1991 年 IBM 應用溫徹斯特技術制造出 3.5 英寸的 1GB 硬盤。也是我們現在常見的臺式機機械硬盤。而筆記本和移動硬盤用的 2.5 英寸硬盤，其內部構造和工作原理與 3.5 英寸是一樣的。
機械硬盤的組成部分有：
1. 盤片：存儲數據。
2.磁頭：在盤片上讀寫數據.
3.磁頭臂：控制磁頭在盤片上移動。
4.電路板：控制硬盤各部件工作。
5.接口：傳輸數據和供電。
……
當機械硬盤工作時，存儲數據的盤片會高速旋轉，速度通常是 5400 轉、7200 轉、10000 轉/分鐘，需求更高的設備上（例如服務器）速度可以更快。在盤片旋轉時，磁頭會快速地定位到盤片上非常非常狹窄的磁道上方，讀寫盤片中存儲的數據。
也就是說，機械硬盤讀寫速度和盤片轉速有關，盤片轉的越快，硬盤讀寫數據的速度就越快。但是受限于機械結構，盤片轉速總是有瓶頸的。
為了增加容量和讀寫速度，盤片和磁頭并不是我們從正面看到的一塊，而是多個盤片重疊在一起。磁頭也并不是只掃上面，通常是上下夾住盤片，兩面都能讀寫。
機械硬盤從名字到價格再到外形都給我們一種硬漢形象，但是其實它非?！笅蓺狻?，一點點環境改變都可以降低它的工作效率甚至直接讓它報廢。
影響機械硬盤讀寫速度的因素
一點小的因素可能就會影響機械硬盤讀寫速度的改變，那么除了壓力之外影響機械硬盤讀寫速度的因素還有哪些呢？我們一一道來。
01.振動
影響機械硬盤讀寫速度的因素之一是振動。
前面說了硬盤是通過磁頭在非常非常狹窄的盤片磁道上讀寫數據，如果磁頭的角度位置有一丟丟錯位，就無法正確讀寫數據。
這種錯位其實經常發生，常見的原因就是「振動」，只要輕微振動就會導致磁頭位置發生變化。為了更直觀感受這種精度，我們以西部數據 8TB 紫盤舉例，這款硬盤大約有 2.48 億條磁道，每個盤片的單面有 1550 萬條磁道。這是一塊 3.5 英寸（8.89cm）磁盤，去除主軸占有后盤片的實際可用半徑大約是 0.875 英寸（2.22cm）。2.22cm 上并排了 1550 萬條磁道，每毫米大約有 698198 條磁道。一根頭發的直徑大約是 0.06mm。也就是說頭發絲直徑的長度下大約有 41892 條磁道。
這就是為什么非常微小的振動就能影響機械硬盤讀寫速度。磁頭每一次錯位，意味著盤片那一圈為無效旋轉，下一圈到來前磁頭要盡量回到正確的位置，振動稍微大一點就需要幾圈才能回正，也就增加了讀寫時間。所以要提升機械硬盤讀寫速度，就要減少磁盤振動。
機箱中的振動通常來自散熱風扇，特別是便宜的散熱不會注意這一點，抖動很大（對硬盤來說）。比較好的散熱和服務器散熱風扇的振動影響往往還不足以達到影響硬盤的閾值。
由于硬盤的機械結構，它工作時肯定會產生振動。
振動的主要來源是讀寫數據的磁頭臂，讀寫數據的磁頭安裝在磁頭臂上，磁頭臂移動以定位新的磁道，這個工作在瞬間完成，每秒大約可以完成 100 次定位。因此磁頭臂需要快速加速減速，根據物理定律，每次加速都會有相反的作用力被施加到硬盤主體上，使硬盤產生微小的 X 和 Y 方向的振動。
電子產品和技術研究雜志 EP&T.CA 測試發現，當硬盤被安裝放在彈性材料（塑料支架）上時振動幅度明顯大于硬性材料（花崗巖）。所以更建議大家使用螺絲釘將機械硬盤固定在機箱上，而不是用硬盤支架。
下圖是測試結果，藍線 X 軸振動，綠線為 Y 軸振動。
硬性材料測試結果如下:
軟性材料測試結果如下：
如果硬盤安裝不牢靠，我們用手能力按壓硬盤也會起到固定作用，減少硬盤抖動，從而提升機械硬盤讀寫速度。有機械移動硬盤的朋友可以試試，使用移動硬盤大多放在桌面上，在讀寫時給硬盤壓力，可能會讓它更有動力。
02.氣壓
另外一個影響機械硬盤讀寫速度的因素的氣壓。
在盤片高速旋轉是會產生氣流托起磁頭，托起高度非常非常低，并且越低，讀寫越準。但磁頭決不能完全貼著盤片移動，否則會刮花磁道。
被刮花的磁道就不能再用了，這就是我們所說的「物理壞道」。
導致磁頭與旋轉的盤片接觸的不光有振動，還可能是低氣壓。
為了防止雜質刮花盤片，機械硬盤內部是完全無塵狀態。但又因為氣流的緣故，硬盤內部與外界的氣壓需要相同，中間由空氣過濾片過濾外界的雜質，保證機械硬盤內部潔凈無塵。
而當處于低氣壓（高海拔）環境時，盤片的轉動無法產生足夠的氣流托起磁頭，就非常容易導致壞道，縮短硬盤壽命，所以一些硬盤在高海拔地區會「罷工」。
03.噪音
還有一個影響機械硬盤速度的因素就是噪音。
2008年工程師 BrendanGregg 在 YouTube 發布了一個視頻，視頻中他正在一個數據中心測試硬盤的讀寫速度，只見他走到一個硬盤矩陣前，乘硬盤沒有注意時對其大吼了一聲，再回到電腦上查看 IOPS 指標發現，被吼的硬盤出現了一個很陡的瞬間波峰。
像不像你正上班摸魚，老板突然在身后大吼一聲時你的心電圖走勢？這個實驗證明了聲音也會對硬盤產生影響?？催^上面的內容就很容易理解。聲音會產生振動，而振動會影響磁盤讀寫速度。只需要 110 分貝就能降低大多數機械硬盤的性能。150 分貝甚至能直接讓硬盤歇菜。
結論
有時候我們讀寫數據時，不小心移動了電腦或硬盤而導致讀寫失敗，以往我們首先以為是因為接口松動而導致接觸不良。但仔細想想接口哪有那么容易松動？我們給手機充電的時候隨意移動手機也沒見充電終止啊。現在看來可能是大幅晃動導致硬盤「罷工」了。隨著技術升級，現在的機械硬盤也不像以前那么脆弱，但如果存儲重要數據，依然要避免晃動它，避免影響機械硬盤讀寫速度，也避免傳輸失敗。
本文部分資料和圖片來源
EP&T: Everything you need to know abouthard drive vibration
Blue Note: How Intentional AcousticInterference Damages Availability and Integrity in Hard Disk Drives andOperating Systems
YouTube: Shouting in the Datacenter
本文編輯：@ 小淙
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