這次只講機械硬碟，不涉及協議和固態。
別的廢話不多說，下圖是幾個3.5寸機械硬碟。
左邊是一個邁拓的40G硬碟，右邊是希捷的1TB硬碟。兩個硬碟是兩個年代的產品了。但是可以看出經過了這麼多年，硬碟的原理其實並沒有什麼變化，機械硬碟依然是通過碟片加讀寫磁頭來存儲和讀寫數據，只不過隨著技術發展，數據密度越來越大了，也就是單個碟片能夠存儲的東西越來越多了。
下面來看一張硬碟的拆解圖，由於硬碟運行時碟片高速旋轉，所以任何灰塵對於硬碟都是毀滅性的。拆卸硬碟需要無塵環境，我這沒有，也不打算為了寫一篇文章費一個硬碟，所以我在網上找了一個現成的硬碟結構圖，可以看到負責讀寫的磁頭通過磁頭臂懸浮在碟片上方，磁頭臂可以來回擺動，配合旋轉的碟片就可以訪問磁碟的任意位置。
為了方便理解，我找了一個不用的光碟來抽象的模擬一個硬碟的碟片。
可以看到，我用幾個同心圓把碟片分為了ABCD四個部分，這個就對應了硬碟中的磁軌。
然後，再把碟片分為上下左右四個部分，這樣一個碟片被分為了16個小部分，這每個小塊就是扇區。現實中的硬碟也是按這個邏輯進行劃分的，當然這裡只是簡化為了一個碟片16個扇區。扇區是物理上硬碟操作的最小單位。
當硬碟要操作一個扇區的某個數據的時候，磁頭會提前停留在這個扇區所在的磁軌上，等碟片轉過來磁頭就可以操作這個扇區的內容了。
接下來我用畫圖來進一步講解，因為一個硬碟有上萬個磁軌，所以磁軌可以被看作是平行的線條。
這裡的ABCD可以理解為上面的扇區抽象所得。在這些扇區上通過出廠的磁化把其分成了一個個的小區域。以A扇區為例，被分割為一個個的小部分。這些部分是擁有極性的，可以被磁頭更改。
假設我們規定磁性向左為0，向右為1。則1100001可以表示為下圖。方框加圓圈代表讀寫磁頭。
這就是水平存儲技術，叫做LMR。即代表磁性是水平與碟片排列的。
同樣是A扇區，隨著技術發展我們也可以讓磁性垂直於碟片，這種技術就叫做垂直存儲技術，也就是PMR。
從LMR到PMR，磁碟的存儲密度得到了大幅提高。
那麼什麼是疊瓦盤呢？
我們在網上經常會看到那些緩存很大的盤，比如128M或者256M。
我在京東找了一款2TB+256MB的希捷酷魚盤。很明顯這就是疊瓦盤，下面我來講解疊瓦盤到底是什麼。
回到這張圖，之前我們說到磁軌是平行的。但因為工藝的原因，硬碟中的寫磁頭無法做的像讀磁頭一樣小巧，打個比方寫磁頭的寬度為2，讀磁頭為1。這樣為了保證每個磁軌上的扇區不互相干擾，一個磁軌的寬度最小就是2。但讀磁頭實際上只讀取了1的寬度的數據，這就導致其它的寬度在數據保存的角度是浪費的。所以在PMR的基礎上，誕生了疊瓦盤。
我們用黃色代表寫磁頭的覆蓋區域，用紅色代表讀磁頭的覆蓋區域，上圖就是代表傳統PMR。
為了看的清楚，我把每條磁軌錯開畫。上圖中的各種黃色（就當是不同的黃色吧，我看不大出來）代表每次寫磁頭的路徑，從上到下可以看出，寫磁頭在修改一條磁軌的時候會影響到其下方的磁軌，所以需要再把下面的磁軌內容補寫一遍。
現在我們把讀磁頭的軌跡加上，可以看出讀磁頭不受影響，而且信息密度大幅提高。
當然這麼做是有弊端的，比如我們如上圖把每4條相鄰的磁軌採用疊瓦技術，那我寫A上的數據會影響B上的數據，需要補寫B但同時會影響C，同理也會影響D。那麼此時我就需要先把BCD的數據讀出來放到一邊，然後在寫完A之後再把之前BCD的數據按順序寫回去，所以這種硬碟就需要一個比較大的緩存空間，同時其修改性能會大幅下降。所以宣傳的大緩存並不是為了加速用的，而是為了彌補疊瓦技術的先天不足。同理如果需要修改C上的數據，就需要補寫D，單獨修改D的數據就不用補寫了。這就導致這一類的硬碟無法滿足持續大量的寫入需求，也只有作為倉庫盤這一個使用場景比較符合。
這就是疊瓦盤，通過允許磁軌之間互相重疊來提升信息密度的技術，也叫做SMR，因為很像瓦片互相覆蓋所以有了疊瓦這個名字。之前的不採用疊瓦技術的硬碟為了區分叫做CMR。所以SMR和CMR都屬於PMR，也就是說，疊瓦盤也是垂直盤，這點不要搞混了，免得被忽悠。
那疊瓦盤是不是一無是處呢？其實也不是，在筆記本機械盤上，由於尺寸的原因，以目前的技術想要提高容量就必須採用疊瓦技術。但桌面硬碟不是這樣，桌面硬碟採用疊瓦純粹是為了減少成本。然而在市場上，同容量的疊瓦盤和傳統盤在售價上並沒有什麼明顯區別。所以在這裡我不建議大家購買任何的疊瓦盤，除非價格便宜還包郵。疊瓦盤也沒有網上說的那麼不堪，雖然性能被暴打，但是作為倉庫盤，不組NAS，還是可以用的，所以也不要太恐懼疊瓦盤，買到了就安心好好用，目前疊瓦盤的技術已經很成熟，故障率並不高，既然能量產加保修，日常輕度使用還是沒問題的。另一個原因是，在某些容量上，特別是2TB的硬碟，幾乎全都是疊瓦盤，沒得選。
最後給個忠告，數據無價，記得備份。再好的硬碟也有丟數據的風險。
至於買硬碟時還會碰到的翻新盤、企業盤、SAS盤、監控盤、修復盤等等，後面有人感興趣的話就在更一期~
下期再見~