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

Компания iXsystems, разработваща проекта FreeNAS, предупредила за сериозни проблеми със съвместимостта на ZFS с някои нови твърди дискове WD Red, произвеждани от Western Digital, използващи технологията SMR (Shingled Magnetic Recording, черепична магнитна запис). В най-лошия сценарий използването на ZFS на проблематичните устройства 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 технологията DM-SMR (Device-Managed Shingled Magnetic Recording) и са маркирани с етикет EFAX (за CMR-дисковете се използва идентификатор EFRX). Western Digital отбеляза в своя блог, че SMR-накопителите WD Red са проектирани за използване в NAS за дома и малки предприятия, където се инсталират не повече от 8 устройства и се наблюдава натоварване от 180 ТБ годишно, което е характерно за архивиране и обмен на файлове. Предишното поколение устройства WD Red и модели 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 базата на технологията CMR (Conventional Magnetic Recording) и тяхното използване не предизвиква проблеми с ZFS.

Същността на технологията SMR е прилагането на магнитната глава на диска, чиято ширина е по-голяма от ширината на дорожката, което води до запис с частично припокриване на съседната дорожка, т.е. всяка презаписване налага необходимостта от презаписване на цялата група дорожки. За оптимизация на работата с такива устройства се използва зониране — пространството за съхранение се разделя на зони, съставляващи групи блокове или сектори, в които е разрешено само последователно добавяне на данни с обновление на цялата група блокове. В общия случай SMR-дисковете предлагат по-висока ефективност по отношение на консумация на енергия, по-достъпни са по цена и демонстрират предимство в производителността при последователен запис на данни, но оставят назад при извършване на операции с произволен запис, включително при извършване на операции като реконструкция на хранилищни масиви.

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 дисковете. След всяка операция за произволно записване е необходимо извършването на фоновата операция по събиране на „мъртви“ данни, което води до непредсказуеми флуктуации в производителността. Системата може да се опита да приложи оптимизации за такива дискове, смятайки, че данните ще бъдат записани в указан сектор, но всъщност предоставената от контролера информация определя само логическата структура и в действителност при разпределението на данните контролерът ще приложи своите алгоритми, като взима предвид преди разположените данни. Затова преди да се използват DM-SMR дискове в ZFS пул, се препоръчва да се извърши операция по нулиране с възстановяване в първоначално състояние.

За разглеждане на условията, при които възникват проблеми, е привлечена компанията Western Digital, която съвместно с iXsystems се опитва да намери решение и да подготви актуализация на фърмуера. До публикуването на заключенията за разрешаване на проблемите, дисковете с новия фърмуер планират да бъдат тествани на натоварени хранилища с FreeNAS 11.3 и TrueNAS CORE 12.0. В този контекст се твърди, че поради различното тълкуване на SMR от различни производители, за някои видове SMR дискове проблеми с ZFS не възникват, но тестовете, проведени от iXsystems, са концентрирани само върху проверката на устройствата WD Red, базирани на технологията DM-SMR, а за SMR дисковете на други производители е необходимо допълнително изследване.

В момента проблемите с ZFS са потвърдени и повторени в тестове поне за дисковете WD Red 4TB WD40EFAX с фърмуер 82.00A82 и се проявяват възникване на отказ при висока натовареност на записа, например, при извършване на реконструкция на хранилището след добавяне на нов диск в масива (resilvering). Предполага се, че проблемът се проявява и при други модели WD Red с същия фърмуер. При възникване на проблема дискът започва да връща код на грешка IDNF (Sector ID Not Found) и става негоден 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 пула могат да бъдат изгубени. Забелязва се, че споменатите повреди възникват доста рядко - от около хиляда продадени системи FreeNAS Mini, комплектовани с проблемни дискове, проблемът се е появил в работни условия само един път.

Източник: opennet.ru