硬盘的优缺点与适用场景全解析
1、机械和固态
固态硬盘的速度比较快，适合作为系统盘和游戏盘来使用；但因为其损坏后难以修复所存储的数据，所以建议将重要的数据备份到机械硬盘。
1.1、机械硬盘
机械硬盘简称 HDD，是比较传统的存储方式；虽然其速度远不如固态硬盘，但是硬盘损坏后能比较容易修复所存储的数据。
1.1.1、CMR和SMR
CMR 使用的是垂直式磁记录技术，又称垂直盘。
SMR 使用的是叠瓦式磁记录技术，又称叠瓦盘。
SMR 是基于 CMR 发展出来的一种技术，虽然提升了容量，但是也降低了寿命和读写性能，因此除了特定的读写场景之外，不建议购买。
一般来说，只要商品页上没有明确标记为 CMR ，一般可以认为是 SMR 。
1.1.2、转速
机械硬盘的转速一般有每分钟 5400 转和每分钟 7200 转。
转速大的，读写大文件更快，一般也更贵。
转速小的，不易发热，价格便宜，也能满足日常普通使用。
1.1.3、知名品牌及型号
| 品牌 | 普通级 | 监控级 | NAS存储 | 企业级（单盘容量大，节省服务器空间） | 超高性能 |
|---|---|---|---|---|---|
| 西部数据 | 蓝盘 | 紫盘（性价比高） | 红盘 | 金盘、Ultrastar | 黑盘 |
| 希捷 | 酷鱼 （叠瓦盘） | 酷鹰（性价比高） | 酷狼 | 银河 | 酷玩 |
| 东芝 | P300（叠瓦盘） | MD、DT-V、VH | N300 | MG | X300 |
1.1.4、空气盘和氦气盘
厂商一般不会标注空气盘，如果商品详情页没有写是氦气的，基本都是空气盘。
氦气盘会有更好的温度和噪音控制，但损坏后难以恢复数据，因此注重数据安全的建议选择空气盘。
1.2、固态硬盘
固态硬盘简称 SSD，数据存储在闪存颗粒中。
固态硬盘的优点是尺寸小、读写速度快、没有噪音、抗震能力强；缺点是发热严重、闪存颗粒有寿命上限、损坏难以维修。
固态硬盘的好坏一般根据主控和闪存颗粒来判断。
1.2.1、闪存颗粒
| 闪存颗粒类型 | 一个单位空间可以存储的数据 | 单颗粒理论擦写次数 | 特点 |
|---|---|---|---|
| SLC | 1bits | 10 万次以上 | 寿命长是它最大的特点，缺点是成本高 |
| MLC | 2bits | 5000 次左右 | 虽然存储空间大了，但寿命也降低了 |
| TLC | 3bits | 3000 次左右 | 目前最主流的固态硬盘颗粒类型 |
| QLC | 4bits | 300 次左右 | 低端的固态硬盘颗粒类型，优点是价格便宜，缺点是寿命短 |
Flash 闪存颗粒分为SLC、MLC、TLC、QLC ；目前市面上大多数固态硬盘都是 TLC 或 QLC 闪存颗粒，选购时建议 TLC 的。
买固态硬盘时，尽可能选择能生产闪存颗粒的厂家：三星、凯侠、西数、海力士、镁光、solidigm、长江存储（致态）。
1.2.2、尺寸大小
如上图所示，早期使用 SATA 接口的固态硬盘，为了能兼容 2.5 英寸机械硬盘的硬盘槽，所以其“外壳“尺寸大小和 2.5 英寸机械硬盘的一样。
后来，随着固态硬盘的普及，笔记本电脑的主板上几乎都是 M.2 接口的硬盘槽。
如上图所示，M.2 接口的固态硬盘，根据宽度和长度分为：2230、2242、2260、2280、22110 ，目前 2280 是最常见的规格。
如上图所示，M.2 接口的固态硬盘（2230、2242、2260、2280规格），也可以通过转接盒，在一些老旧设备的 SATA 接口上使用。
2、协议、总线和接口
2.1、简介
协议（protocol）：相当于设备的语言，不同设备之间的协议只有相同或相容，才能进行通讯、达成有效的数据传输。
总线（Bus）：电脑主板上不同设备之间交互数据的通路（线路）称之为总线；总线在单位时间内能传输的数据量称之为总线的带宽。
接口（interface）：硬盘想要和电脑的其他元器件交互数据，除了需总线作为媒介、协议作为沟通之外，还需要物理接口让硬盘能接入。
目前，常见的协议类型有：AHCI 和 NVMe ；常见的总线类型有：SATA 和 PCIe ；常见的接口类型有：SATA 和 M.2 。
2.2、接口的兼容图示
如上图所示，SATA 接口的硬盘，只能使用 SATA 总线和 AHCI 协议。
M.2 接口的硬盘，既可以使用 SATA 总线和 AHCI 协议，也可以使用 PCIe 总线和 AHCI 协议，还可以使用 PCIe 总线和 NVMe 协议。
注意：M.2 接口最早是在 2014 年英特尔 9 系列的高端主板上才开始支持；所以选购固态硬盘一定要看主板是否兼容。
目前 14 寸笔记本只有一个 M.2 硬盘槽，15.6 寸以上的笔记本大多数有两个硬盘槽，部分新款机型是双 M.2 硬盘槽，早期的笔记本是 M.2 + SATA 硬盘槽。
2.3、SATA接口概述
如上图所示，SATA 接口分为两个部分，长一点的是供电，短一点的是数据。
目前几乎所有的 3.5 英寸和 2.5 英寸机械硬盘、以及 2.5 英寸固态硬盘，都是使用 SATA 接口。
2.4、M.2接口概述
M.2 原名 Next Generation Form Factor（NGFF），是目前最广泛的固态硬盘接口，也是未来主要的发展趋势。
如上图所示，支持不同协议的 M.2 接口有不同的插槽针脚分布，例如 B 插槽、M 插槽、B+M 插槽等。
| 插槽类型 | 支持的总线类型 |
|---|---|
| B | SATA |
| M | PCIe |
| B+M | SATA 和 PCIe |
如上表所示，根据插槽类型，即可得知其所支持的总线类型；目前 M 插槽和 B+M 插槽的固态硬盘比较常见。
3.5、总线与速度上限
| 常见总线类型 | 理论带宽 | 换算成普通人理解的传输速度 |
|---|---|---|
| SATA 3.0 | 6Gbps | 600MB/s |
| PCIe 2.0 x1 | 5Gbps | 500MB/s |
| PCIe 3.0 x1 | 10Gbps | 1000MB/s |
| PCIe 4.0 x1 | 20Gbps | 2000MB/s |
| SAS 3.0 | 12Gbps | 1200MB/s |
PCIe 总线的带宽还和长度有关，例如 x4 的速度是 x1 的 4 倍； SAS 是企业级服务器的总线类型。
| 知名硬盘型号 | 接口 | 总线 | 协议 | 理论速度上限 |
|---|---|---|---|---|
| （机械）西数蓝盘 | SATA | SATA 3.0 | AHCI | 600MB/s |
| （固态）凯侠 TC10 | SATA | SATA 3.0 | AHCI | 600MB/s |
| （固态）三星 860EVO | M.2（B&M-key） | SATA 3.0 | AHCI | 600MB/s |
| （固态）三星 SM951 | M.2（M-key） | PCIe 3.0 x4 | AHCI | 4000MB/s |
| （固态）三星 XP941 | M.2（M-key） | PCIe 2.0 x4 | NVMe | 2000MB/s |
| （固态）西数 SN500 | M.2（B&M-key） | PCIe 3.0 x2 | NVMe | 2000MB/s |
| （固态）西数 SN750 | M.2（M-key） | PCIe 3.0 x4 | NVMe | 4000MB/s |
| （固态）三星 980PRO | M.2（M-key） | PCIe 4.0 x4 | NVMe | 8000MB/s |
| （机械）希捷银河 | SAS | SAS 3.0 | SCSI | 1200MB/s |
由上表可知，根据硬盘使用的总线，即可得知其速度上限。
注意：硬盘的实际速度，还和硬盘自身的设计用料、电脑的总线类型及质量有关。
3、机械硬盘的适用场景
3.1、家庭与个人用户
3.1.1、大容量数据存储：
电影、电视剧、游戏库（单盘20TB可存储约400部4K电影）。
家庭照片、视频备份（配合NAS或外置硬盘盒）。
3.1.2、预算有限升级：
老旧电脑扩展存储空间（加装1TB HDD成本仅需200元）。
3.2、企业级应用
3.2.1、数据中心冷存储：
云服务商（如AWS Glacier）用HDD存储低频访问的归档数据。
企业级硬盘（如希捷Exos、西数Ultrastar）支持7×24小时运行。
3.2.2、监控系统存储：
支持大容量、持续写入的监控硬盘（如西数紫盘）。
3.2.3、低成本RAID阵列：
多块HDD组RAID 5/6，兼顾容量与数据冗余（企业NAS常见方案）。
3.3、混合存储方案
3.3.1、SSD+HDD组合：
系统盘用SSD：提升操作系统和软件速度。
数据盘用HDD：存储文档、影音等大文件。
来源：公众号运维派
