Открита е несъвместимост на SMR дискове WD с ZFS, която може да доведе до загуба на данни

Компания iXsystems, разработваща проекта FreeNAS, предупреди за сериозни проблеми с съвместимостта на ZFS с някои нови твърди дискове WD Red, произвеждани от компании Western Digital, използващи технологията SMR (Shingled Magnetic Recording, черепична магнитна запис). При най-лошия сценарий, използването на ZFS на проблемните носители може да доведе до загуба на данни.

Проблемите възникват с дисковете WD Red с капацитет от 2 до 6 ТБ, произвеждани от 2018 година, които използват при запис технологията DM-SMR (Device-Managed Shingled Magnetic Recording) и са маркирани с етикет EFAX (за CMR-дисковете се използва идентификатор EFRX). Western Digital забеляза в своя блог, че SMR-носещите WD Red са проектирани за използване в NAS за дома и малки предприятия, където се инсталират не повече от 8 носителя и се наблюдава натоварване на ниво 180 ТБ в годината, характерно за резервно копиране и обмен на файлове. Предишното поколение носители WD Red и моделите WD Red с капацитет от 8 ТБ, както и дисковете от линиите WD Red Pro, WD Gold и WD Ultrastar, продължават да се произвеждат на база технологията CMR (Conventional Magnetic Recording) и тяхното използване не предизвиква проблеми със ZFS.

Същността на технологията SMR е прилагането на магнитна глава в диска, чиято ширина е по-голяма от ширината на пътеката, което води до запис с частично припокриване на съседната пътека, т.е. всяко повторно записване води до необходимостта от повторно записване на цялата група пътеки. За оптимизация на работата с подобни носители се използва зониране — пространството за съхранение се разделя на зони, съставляващи групи блокове или сектори, в които се допуска единствено последователно добавяне на данни с обновление на цялата група блокове. В общ план SMR-дисковете притежават по-висока ефективност по отношение на консумацията на енергия, по-достъпни са ценово и демонстрират предимство в производителността при последователно записване на данни, но изостават при извършването на операции с произволно записване, включително при изпълнението на операции като реконструкция на хранилища.

DM-SMR означава, че операциите по зониране и разпределение на данни се управляват от контролера на диска и за системата такъв диск изглежда като класически твърд диск, който не изисква отделни манипулации. В DM-SMR се прилага косвена логическа адресация на блокове (LBA, Logical Block Addressing), наподобяваща логическата адресация в SSD устройства. След всяка операция на произволно записване се изисква извършването на фонова операция по събиране на отпадъци, което води до непредсказуеми флуктуации в производителността. Системата може да се опита да приложи оптимизации към такива дискове, предполагаейки, че данните ще бъдат записани в указан сектор, но всъщност предоставената от контролера информация определя само логическата структура, а при разпределението на данните контролерът ще приложи свои алгоритми, вземащи предвид предиразположените данни. Поради това, преди да се използват DM-SMR дискове в ZFS пул, се препоръчва да се извърши операция по тяхното нулиране с възстановяване в изходно състояние.

За анализ на условията, при които възникват проблеми, е привлечена компанията Western Digital, която заедно с iXsystems се опитва да намери решение и да подготви актуализация на фърмуера. Преди публикуването на изводите за отстраняване на проблемите, дисковете с нов фърмуер ще бъдат тествани на високо натоварени хранилища с FreeNAS 11.3 и TrueNAS CORE 12.0. При това се твърди, че заради различното тълкуване на SMR от различни производители, при някои видове SMR дискове проблеми с ZFS не възникват, но тестовете, проведени от iXsystems, са съсредоточени само върху проверката на дисковете WD Red, базирани на технологията DM-SMR, а за SMR дисковете на други производители е необходимо допълнително изследване.

В момента проблемите с ZFS са доказани и повторени в тестове най-малко за дискове WD Red 4TB WD40EFAX с фърмуер 82.00A82 и се проявяват превключване в състояние на повреда при високо натоварване на запис, например, при извършване на реконструкция на хранилището след добавяне на ново устройство в масива (resilvering). Предполага се, че проблемът се проявява и при други модели WD Red с една и съща версия на фърмуера. При възникване на проблема дискът започва да връща код на грешка IDNF (Сектор ID не е намерен) и става ненужен за употреба, което се обработва в ZFS като повреда на диска и може да доведе до загуба на данни, съхранявани на диска. При повреда на няколко диска данните в vdev или в пула могат да бъдат загубени. Отбелязва се, че посочените повреди се появяват сравнително рядко - от около хиляда продадени системи FreeNAS Mini, които са комплектовани с проблемни дискове, проблемът изникна в работни условия само веднъж.

Източник: opennet.ru