Выяўлена несумяшчальнасць SMR-дыскаў WD з ZFS, якая можа прывесці да страты даных

Кампанія iXsystems, якая распрацоўвае праект FreeNAS, папярэдзіла аб сур'ёзных праблемах з сумяшчальнасцю ZFS з некаторымі новымі цвёрдымі дыскамі WD Red, якія выпускаюцца кампаніяй Western Digital з выкарыстаннем тэхналогіі SMR (Shingled Magnetic Recording, чарапічны магнітны запіс). Пры найгоршым сцэнары выкарыстанне ZFS на праблемных назапашвальніках можа прывесці да страты дадзеных.

Праблемы ўзнікаюць з дыскамі WD Red ёмістасцю ад 2 да 6 ТБ, якія выпускаюцца з 2018 года, якія выкарыстоўваюць пры запісе тэхналогію DM-SMR (Device-Managed Shingled Magnetic Recording) і маркіруюцца пазнакай EFAX (для CMR-дыскаў выкарыстоўваецца ідэнтыфікатар EFRX). Western Digital адзначыла у сваім блогу, што SMR-назапашвальнікі WD Red разлічаны на ўжыванне ў NAS для хаты і малых прадпрыемстваў, у якіх усталёўваецца не больш за 8 назапашвальнікаў і назіраецца нагрузка на ўзроўні 180 ТБ у год, характэрная для рэзервовага капіявання і абмену файламі. Папярэдняе пакаленне назапашвальнікаў WD Red і мадэлі WD Red з ёмістасцю ад 8 ТБ, а таксама дыскі лінеек WD Red Pro, WD Gold і WD Ultrastar, працягваюць вырабляцца на базе тэхналогіі CMR (Conventional Magnetic Recording) і іх выкарыстанне не выклікае праблем з ZFS.

Сутнасць тэхналогіі SMR ва ўжыванні ў дыску магнітнай галоўкі, шырыня якой больш шырыні дарожкі, што прыводзіць да запісу з частковым перакрыццем суседняй дарожкі, г.зн. любы перазапіс прыводзіць да неабходнасці перазапісу ўсёй групы дарожак. Для аптымізацыі працы з падобнымі назапашвальнікамі выкарыстоўваецца. занаванне - Прастора для захоўвання разбіваецца на зоны, якія складаюць групы блокаў або сектараў, у якія дапускаецца толькі паслядоўнае даданне дадзеных з абнаўленнем цалкам усёй групы блокаў. У агульным выглядзе SMR-дыскі валодаюць большай эфектыўнасцю ў плане спажывання энергіі, больш даступныя па кошце і дэманструюць выйгрыш у прадукцыйнасці пры паслядоўным запісе дадзеных, але адстаюць пры выкананні аперацый выпадковага запісу, у тым ліку пры выкананні такіх аперацый, як перастраенне масіваў захоўвання.

DM-SMR мае на ўвазе, што аперацыі занавання і размеркаванні дадзеных кіруюцца кантролерам дыска і для сістэмы такі дыск выглядае як класічны жорсткі дыск, які не патрабуе асобных маніпуляцый. У DM-SMR прымяняецца ўскоснае лагічнае адрасаванне блокаў (LBA, Logical Block Addressing), якая нагадвае лагічнае адрасаванне ў SSD-назапашвальніках. Пасля кожнай аперацыі выпадковага запісу патрабуецца выкананне фонавай аперацыі зборкі смецця, што прыводзіць да непрадказальных флуктуацый з прадукцыйнасцю. Сістэма можа спрабаваць прымяніць да такіх дыскаў аптымізацыі, мяркуючы, што дадзеныя будуць запісаныя ў паказаны сектар, але фактычна выдаваныя кантролерам звесткі вызначаюць толькі лагічную структуру і на справе пры размеркаванні дадзеных кантролер прыменіць свае алгарытмы, якія ўлічваюць раней размешчаныя дадзеныя. Таму перад выкарыстаннем DM-SMR дыскаў у пуле ZFS рэкамендуецца зрабіць аперацыю па іх абнуленні са скідам у зыходны стан.

Да разбору ўмоў, пры якіх узнікаюць праблемы, прыцягнута кампанія Western Digital, якая сумесна з iXsystems спрабуе знайсці рашэнне і падрыхтаваць абнаўленне прашыўкі. Да публікацыі высноў аб ухіленні праблем назапашвальнікі з новай прашыўкай плануецца пратэставаць на высоканагружаных сховішчах з FreeNAS 11.3 і TrueNAS CORE 12.0. Пры гэтым сцвярджаецца, што з-за рознага трактавання SMR рознымі вытворцамі на некаторых відах SMR-дыскаў праблем з ZFS не ўзнікае, але прадпрынятае iXsystems тэсціраванне засяроджана толькі на праверцы дыскаў WD Red на базе тэхналогіі DM-SMR, а для SMR-дыскаў іншых вытворцаў патрабуецца дадатковае даследаванне.

У цяперашні час праблемы з ZFS даказаны і паўтораны ў тэстах як мінімум для дыскаў WD Red 4TB WD40EFAX з прашыўкай 82.00A82 і праяўляюцца пераходам у стан збою пры высокай нагрузцы на запіс, напрыклад, пры выкананні перастраення сховішчы пасля дадання ў масіў новага назапашвальніка (resilvering). Мяркуецца, што праблема выяўляецца і на іншых мадэлях WD Red з той жа прашыўкай. Пры ўзнікненні праблемы дыск пачынае вяртаць код памылкі IDNF (Sector ID Not Found) і становіцца непрыдатны да выкарыстання, што апрацоўваецца ў ZFS як збой дыска і можа прывесці да страты якія захоўваюцца на дыску дадзеных. Пры збоі некалькіх дыскаў дадзеныя ў vdev ці кулі могуць быць страчаныя. Адзначаецца, што згаданыя збоі ўзнікаюць досыць рэдка - з прыкладна тысячы прададзеных сістэм FreeNAS Mini, якія камплектаваліся праблемнымі дыскамі, праблема ўсплыла ў працоўных умовах толькі адзін раз.

Крыніца: opennet.ru