机械硬盘与固态硬盘：两类存储介质的三大对比

作者：Jason Feist，希捷科技产品与市场副总裁

在数字化时代，云计算的无处不在和人工智能用例的出现提高了海量数据的价值。数据存储无疑是支撑人工智能的基石。行业分析师预计，随着EB级数据的持续增长，存储着绝大多数全球数据集的企业和大规模云数据中心将成为主要受益者。

迄今为止，全球绝大部分的EB级数据都存储在机械硬盘上，对数据中心运营商来说，机械硬盘比以往任何时候都不可或缺。

面向未来，机械硬盘和固态硬盘两种介质仍然是数据存储架构的核心。让我们从三个方面解析一下，机械硬盘和固态硬盘的一些差异。

第一：价格

机械硬盘在每TB成本上对SSD有着坚实的优势，这使它们成为数据中心存储基础设施的无可争议的基石。

希捷对IDC、TRENDFOCUS和Forward Insights的研究分析证实，对于大多数企业项目来说，机械硬盘仍将是最具成本效益的选择。预计至少到2027年，企业级固态硬盘和企业级机械硬盘之间的每TB价格差异都将保持在6：1的溢价水平，甚至更高。

这种差异在数据中心尤为明显，其中设备采购成本迄今为止是总拥有成本（TCO） 的主要组成部分。 考虑到所有存储系统成本（包括设备采购、电力、网络和计算成本），基于硬盘的系统按TB计算的TCO远远胜出。

第二：供应

目前行业的一些误解认为NAND行业能够或将会迅速增加供应量，以取代所有硬盘容量。但是，这种想法在财务上并不具备性价比。

根据行业分析师Yole Intelligence发布的《2023年第四季度NAND市场监测报告》，从2015年到2023年，NAND行业的出货量为3.1 ZB，为实现这些出货量整个行业需要投资高达2080亿美元的资本支出（CapEx），约占其总营收的47%。

相比之下，硬盘行业以更高效率满足了绝大多数（几乎90%）的大型数据中心存储需求。为了帮助具体说明这一点，请看下面的图表，其中以硬盘行业的代表性企业希捷科技为例，对NAND和硬盘行业的生产率进行了比较。 简而言之，硬盘行业在向数据中心提供ZB级数据方面要高效得多。

到2028年，闪存行业能否完全取代整个硬盘行业的容量产出？

上述Yole Intelligence报告指出，预计从2025年到2027年，NAND行业将投资约730亿美元，为企业SSD以及其它用于平板电脑和手机的NAND产品产出963EB。这意味着每TB闪存输出的投资约为76美元。按照同样的资本价格计算，需要2060亿美元的额外投资来支持2027年预计出货的2.723ZB硬盘容量。总的来说，为了一个大约250亿美元的潜在市场，花费几乎2790亿美元的投资。供应成本存在10：1的差距。显然，这种级别的投资是不切实际的。

第三：工作负载

企业存储架构通常混合使用不同类型的介质，以针对特定工作负载的成本、容量和性能需求进行优化。

全闪存供应商建议企业全面使用闪存来提高性能，从而实现“精简”和“面向未来”的目标。然而，目前仅有部分工作负载需要闪存的性能优势。企业必须平衡容量和成本以及性能。所谓的“精简”存储架构是在为不存在的问题寻求答案。

让我们一一解决这些问题。首先，世界上大部分数据存在于云和大型数据中心。在那里，只有少部分工作负载需要高性能。根据IDC[1]的数据，在过去五年中，硬盘几乎占到了云服务提供商和超大规模数据中心安装基础的90%。

有些混合存储系统的性能与全闪存一样好，甚至更快。

其次，TCO考虑是大多数数据中心基础设施决策的关键。这迫使数据中心必须在成本、容量和性能之间达到平衡。最佳TCO是通过将最具成本效益的介质（硬盘、闪存或磁带）与工作负载需求相对应来实现的。硬盘和混合阵列（由机械硬盘和SSD构建）非常适合大多数企业和云存储以及应用程序用例。

第三，声称使用全闪存阵列（AFA）比在分层架构中采用多种媒介类型“更简单”，实际上是在为一个不存在的问题寻找解决方案。

许多混合存储系统采用了经过充分验证和精细调整的软件定义架构，能够无缝集成并发挥不同媒介类型的优点。在扩展型私有或公共云数据中心架构中，文件系统或软件定义存储被用来管理跨数据中心位置和区域的数据存储工作负载。全闪存储架构和固态硬盘非常适合高性能、以读取为主的工作负载。但是，从小众用例或小规模部署推断到大众市场和超大规模部署是一个错误，因为在大规模应用中，机械硬盘的总体拥有成本的优势更为明显。

数据证实了这一点。希捷公司对IDC和TRENDFOCUS的数据进行分析，预测到2028年机械硬盘的EB前景将增长近250%。进一步推断，这一比率在未来十年仍将保持不变。

毫无疑问，机械硬盘将继续与闪存齐头并进，共筑数据存储的未来篇章。

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