Es wurde eine Inkompatibilität zwischen WD SMR-Laufwerken und ZFS festgestellt, die zu Datenverlust führen kann

iXsystems, der Entwickler des FreeNAS-Projekts, warnte über schwerwiegende Probleme mit der ZFS-Kompatibilität mit einigen der neuen WD Red-Festplatten von Western Digital, die die SMR-Technologie (Shingled Magnetic Recording) verwenden. Im schlimmsten Fall könnte die Verwendung von ZFS auf problematischen Laufwerken zu Datenverlust führen.

Probleme gibt es bei WD Red-Laufwerken mit Kapazitäten von 2 bis 6 TB, die seit 2018 produziert werden und die Technologie zur Aufzeichnung nutzen DM-SMR (Device-Managed Shingled Magnetic Recording) und sind markiert EFAX-Label (für CMR-Datenträger wird die EFRX-Kennung verwendet). Western Digital bemerkte die in seinem Blog, dass WD Red SMR-Laufwerke für den Einsatz in NAS für Privatanwender und kleine Unternehmen konzipiert sind, die nicht mehr als 8 Laufwerke installieren und eine Auslastung von 180 TB pro Jahr haben, was typisch für Backup und Dateifreigabe ist. Die vorherige Generation der WD Red-Laufwerke und WD Red-Modelle mit einer Kapazität von 8 TB oder mehr sowie Laufwerke der WD Red Pro-, WD Gold- und WD Ultrastar-Linien werden weiterhin auf Basis der CMR-Technologie (Conventional Magnetic Recording) hergestellt und ihre Verwendung verursacht keine Probleme mit ZFS.

Das Wesentliche der SMR-Technologie ist die Verwendung eines Magnetkopfes auf einer Platte, deren Breite größer als die Breite der Spur ist, was zu einer Aufzeichnung mit teilweiser Überlappung der benachbarten Spur führt, d.h. Jede Neuaufnahme führt dazu, dass die gesamte Spurgruppe neu aufgenommen werden muss. Um die Arbeit mit solchen Antrieben zu optimieren, wird es eingesetzt Zoneneinteilung — Der Speicherplatz ist in Zonen unterteilt, die Gruppen von Blöcken oder Sektoren bilden, in denen nur das sequentielle Hinzufügen von Daten mit Aktualisierung der gesamten Blockgruppe zulässig ist. Im Allgemeinen sind SMR-Laufwerke energieeffizienter, kostengünstiger und weisen Leistungsvorteile bei sequenziellen Schreibvorgängen auf, weisen jedoch Verzögerungen bei zufälligen Schreibvorgängen auf, einschließlich Vorgängen wie der Neuerstellung von Speicherarrays.

DM-SMR impliziert, dass Zoning- und Datenverteilungsvorgänge vom Festplattencontroller gesteuert werden und für das System eine solche Festplatte wie eine klassische Festplatte aussieht, die keine separaten Manipulationen erfordert. DM-SMR verwendet eine indirekte logische Blockadressierung (LBA, Logical Block Addressing), die an die logische Adressierung bei SSD-Laufwerken erinnert. Jeder zufällige Schreibvorgang erfordert einen Garbage Collection-Vorgang im Hintergrund, was zu unvorhersehbaren Leistungsschwankungen führt. Das System versucht möglicherweise, Optimierungen auf solche Festplatten anzuwenden, da es davon ausgeht, dass die Daten in den angegebenen Sektor geschrieben werden. Tatsächlich bestimmen die vom Controller ausgegebenen Informationen jedoch nur die logische Struktur, und tatsächlich wendet der Controller bei der Verteilung von Daten diese an eigene Algorithmen, die zuvor zugewiesene Daten berücksichtigen. Daher wird empfohlen, vor der Verwendung von DM-SMR-Festplatten in einem ZFS-Pool einen Vorgang durchzuführen, um sie auf Null zu setzen und auf ihren ursprünglichen Zustand zurückzusetzen.

Western Digital war an der Analyse der Bedingungen beteiligt, unter denen Probleme auftreten, und versucht gemeinsam mit iXsystems, eine Lösung zu finden und ein Firmware-Update vorzubereiten. Bevor Schlussfolgerungen zur Behebung der Probleme veröffentlicht werden, sollen Laufwerke mit der neuen Firmware auf Hochlastspeichern mit FreeNAS 11.3 und TrueNAS CORE 12.0 getestet werden. Es wird angegeben, dass aufgrund unterschiedlicher Interpretationen von SMR durch verschiedene Hersteller einige Arten von SMR-Laufwerken keine Probleme mit ZFS haben, die von iXsystems durchgeführten Tests konzentrieren sich jedoch nur auf die Überprüfung von WD Red-Laufwerken, die auf der DM-SMR-Technologie basieren, und auf SMR fährt andere Hersteller Es sind zusätzliche Untersuchungen erforderlich.

Derzeit wurden Probleme mit ZFS in Tests für mindestens WD Red 4 TB WD40EFAX-Laufwerke mit Firmware 82.00A82 nachgewiesen und wiederholt erscheinen Übergang in einen Fehlerzustand bei hoher Schreiblast, beispielsweise beim Durchführen einer Speicherneuerstellung nach dem Hinzufügen eines neuen Laufwerks zum Array (Resilvering). Es wird angenommen, dass das Problem bei anderen WD Red-Modellen mit derselben Firmware auftritt. Wenn ein Problem auftritt, gibt die Festplatte einen IDNF-Fehlercode (Sector ID Not Found) zurück und wird unbrauchbar, was in ZFS als Festplattenfehler behandelt wird und zum Verlust der auf der Festplatte gespeicherten Daten führen kann. Wenn mehrere Festplatten ausfallen, können Daten in einem virtuellen Gerät oder Pool verloren gehen. Es ist anzumerken, dass die genannten Ausfälle recht selten auftreten – von etwa tausend verkauften FreeNAS Mini-Systemen, die mit problematischen Festplatten ausgestattet waren, trat das Problem unter Betriebsbedingungen nur einmal auf.

Source: opennet.ru