Es wurde eine Inkompatibilität der SMR-Festplatten WD mit ZFS festgestellt, die zu Datenverlust führen kann.

Das Unternehmen iXsystems, das das Projekt FreeNAS entwickelt, warnte berichtet über ernsthafte Probleme mit der ZFS-Kompatibilität einiger neuer WD Red-Festplatten, die von Western Digital unter Verwendung der SMR-Technologie (Shingled Magnetic Recording, Schindel-Magnetaufzeichnung) hergestellt werden. Im schlimmsten Fall kann die Verwendung von ZFS auf problematischen Speichermedien zu einem Datenverlust führen.

Die Probleme treten bei WD Red-Festplatten mit Kapazitäten von 2 bis 6 TB auf, die seit 2018 produziert werden und die bei der Aufnahme die Technologie DM-SMR (Device-Managed Shingled Magnetic Recording) verwenden und mit dem EFAX-Label (für CMR-Festplatten wird die Kennung EFRX verwendet) gekennzeichnet sind. Western Digital hat in ihrem Blog hervorgehoben, dass die SMR-Laufwerke WD Red für den Einsatz in NAS für Zuhause und kleine Unternehmen konzipiert sind, bei denen nicht mehr als 8 Laufwerke installiert werden und eine jährliche Belastung von 180 TB auftritt, typisch für Backup- und Dateiübertragungen. Die Vorgängerversionen der WD Red-Festplatten und Modelle der WD Red mit einer Kapazität von mehr als 8 TB sowie Festplatten der Serien WD Red Pro, WD Gold und WD Ultrastar werden weiterhin auf Basis der CMR-Technologie (Conventional Magnetic Recording) produziert und verursachen keine Probleme mit ZFS. Der Kern der SMR-Technologie liegt in der Anwendung eines Schreibkopfes im Festplattenlaufwerk, dessen Breite größer ist als die Breite der Spur, was zu einer teilweisen Überlappung der benachbarten Spur führt; jede Neuschreibung erfordert somit eine Neuschreibung der gesamten Gruppe von Spuren. Zur Optimierung der Arbeit mit solchen Speichermedien wird

Zonierung verwendet — der Speicherraum wird in Zonen unterteilt, die Gruppen von Blöcken oder Sektoren bilden, in die lediglich sequenziell Daten hinzugefügt werden dürfen, wobei die gesamte Gruppe von Blöcken aktualisiert wird. Im Allgemeinen bieten SMR-Festplatten eine höhere Energieeffizienz, sind kostengünstiger und zeigen bei sequenzieller Datenschreibung Leistungsgewinne, hinken jedoch bei der Durchführung zufälliger Schreibvorgänge hinterher, einschließlich solcher Vorgänge wie dem Neuaufbau von Speichermatrizen. — Der Speicherplatz wird in Zonen unterteilt, die aus Gruppen von Blöcken oder Sektoren bestehen, in die nur sequentiell Daten mit einer vollständigen Aktualisierung der gesamten Blockgruppe hinzugefügt werden dürfen. Im Allgemeinen bieten SMR-Festplatten eine höhere Energieeffizienz, sind kostengünstiger und zeigen bei der sequentiellen Datenaufzeichnung eine bessere Leistung, schneiden jedoch bei zufälligen Schreibvorgängen, einschließlich Operationen wie dem Aufbauen von Speicher-Arrays, schlechter ab.

DM-SMR bedeutet, dass die Vorgänge zur Zonenbildung und Datenverteilung vom FestplattencController verwaltet werden und für das System eine solche Festplatte wie eine klassische Festplatte aussieht, die keine speziellen Manipulationen erfordert. Bei DM-SMR wird die indirekte logische Blockadressierung (LBA, Logical Block Addressing) verwendet, die der logischen Adressierung in SSD-Speichern ähnelt. Nach jedem zufälligen Schreibvorgang ist eine Hintergrundoperation zur Garbage Collection erforderlich, was zu unvorhersehbaren Schwankungen der Leistung führt. Das System kann versuchen, solche Festplatten zu optimieren, in der Annahme, dass die Daten im angegebenen Sektor geschrieben werden, aber tatsächlich bestimmen die vom Controller ausgegebenen Informationen nur die logische Struktur, und bei der Datenverteilung wendet der Controller seine Algorithmen an, die zuvor platzierte Daten berücksichtigen. Daher wird empfohlen, vor der Verwendung von DM-SMR-Festplatten in einem ZFS-Pool eine Nulloperation durchzuführen, um den Originalzustand wiederherzustellen.

Zur Analyse der Bedingungen, unter denen Probleme auftreten, wurde die Firma Western Digital hinzugezogen, die gemeinsam mit iXsystems versucht, eine Lösung zu finden und ein Firmware-Update vorzubereiten. Bis zur Veröffentlichung der Ergebnisse zur Problemlösung sollen die Speicher mit der neuen Firmware auf hochbelasteten Speichersystemen mit FreeNAS 11.3 und TrueNAS CORE 12.0 getestet werden. Dabei wird behauptet, dass aufgrund unterschiedlicher Auslegungen von SMR durch verschiedene Hersteller bei einigen Arten von SMR-Festplatten keine Probleme mit ZFS auftreten, jedoch konzentriert sich der Test von iXsystems ausschließlich auf die Überprüfung von WD Red-Festplatten, die auf DM-SMR-Technologie basieren, während für SMR-Festplatten anderer Hersteller zusätzliche Untersuchungen erforderlich sind.

Derzeit sind die Probleme mit ZFS nachgewiesen und in Tests zumindest für die WD Red 4TB WD40EFAX-Festplatten mit Firmware 82.00A82 reproduziert worden, und zeigen sich Ein Übergang in einen Fehlerzustand bei hoher Schreiblast, beispielsweise beim Rebuild des Speichers nach der Hinzufügung eines neuen Laufwerks zum Array (Resilvering). Es wird angenommen, dass das Problem auch bei anderen WD Red-Modellen mit derselben Firmware auftritt. Wenn das Problem auftritt, beginnt die Festplatte, den Fehlercode IDNF (Sector ID Not Found) zurückzugeben, und wird unbrauchbar, was in ZFS als Festplattenfehler behandelt wird und zu einem Verlust der auf der Festplatte gespeicherten Daten führen kann. Bei dem Ausfall mehrerer Festplatten können die Daten in vdev oder Pool verloren gehen. Es wird festgestellt, dass die erwähnten Fehler relativ selten auftreten — von etwa tausend verkauften FreeNAS Mini-Systemen, die mit den problematischen Festplatten ausgestattet waren, trat das Problem nur einmal unter Arbeitsbedingungen auf.

Quelle: opennet.ru