Compatibiliteit van WD SMR-schijven met ZFS geïdentificeerd, wat kan leiden tot dataverlies

Het bedrijf iXsystems, dat het FreeNAS-project ontwikkelt, waarschuwde heeft ernstige compatibiliteitsproblemen ontdekt tussen ZFS en enkele nieuwe WD Red-harddisks die door Western Digital worden geproduceerd met de SMR-technologie (Shingled Magnetic Recording, gelamineerde magnetische opname). In het slechtste geval kan het gebruik van ZFS op deze problematische schijven leiden tot gegevensverlies.

Problemen doen zich voor met WD Red-schijven van 2 tot 6 TB, die sinds 2018 worden geproduceerd en die gebruikmaken van DM-SMR (Device-Managed Shingled Magnetic Recording) en worden gemarkeerd met het label EFAX (voor CMR-schijven wordt de identifier EFRX gebruikt). Western Digital heeft op haar blog aangegeven dat SMR-schijven WD Red zijn bedoeld voor gebruik in NAS-systemen voor thuis en kleine bedrijven, waar niet meer dan 8 schijven worden geïnstalleerd en de belasting ongeveer 180 TB per jaar bedraagt, wat typisch is voor back-ups en bestandsoverdracht. Het vorige generatie WD Red-schijven en de modellen WD Red vanaf 8 TB, evenals de schijven van de WD Red Pro-, WD Gold- en WD Ultrastar-series, blijven worden geproduceerd op basis van de CMR-technologie (Conventional Magnetic Recording), en hun gebruik veroorzaakt geen problemen met ZFS. De essentie van de SMR-technologie ligt in het gebruik van een schijf met een lees-/schrijfkop die breder is dan het pad, wat leidt tot het opnemen met gedeeltelijke overlapping van aangrenzende paden, dat wil zeggen dat elke herschrijving leidt tot de noodzaak om de volledige groep sporen opnieuw te schrijven. Om de werking met dergelijke schijven te optimaliseren, wordt er gebruikgemaakt van

zoning — de opslagruimte wordt verdeeld in zones, die groepen blokken of sectoren vormen, waarbij alleen sequentiële toevoegingen van gegevens zijn toegestaan, met een volledige update van de gehele groep blokken. In het algemeen hebben SMR-schijven een hogere energie-efficiëntie, zijn ze betaalbaarder en laten ze een prestatieverbetering zien bij sequentiële gegevensschrijvingen, maar blijven ze achter bij het uitvoeren van willekeurige schrijfbewerkingen, inclusief taken zoals het reconstrueren van opslagarrays. — de opslagruimte wordt opgedeeld in zones, die groepen van blokken of sectoren vormen, waarin gegevens alleen sequentieel kunnen worden toegevoegd met een volledige update van de hele blokgroep. In het algemeen hebben SMR-schijven een hogere energie-efficiëntie, zijn ze goedkoper en tonen ze voordelen in prestaties bij sequentiële gegevensschrijvingen, maar blijven ze achter bij willekeurige schrijfbewerkingen, waaronder bewerkingen zoals het reconstrueren van opslagarrays.

DM-SMR houdt in dat de zonering en gegevensdistributie worden beheerd door de schijfcontroller, waardoor de schijf voor het systeem eruitziet als een klassieke harde schijf die geen aparte handelingen vereist. In DM-SMR wordt indirecte logische adressering van blokken (LBA, Logical Block Addressing) toegepast, wat lijkt op de logische adressering in SSD-opslag. Na elke willekeurige schrijfoperatie moet een achtergrondoperatie voor het samenvoegen van ongewenste gegevens worden uitgevoerd, wat leidt tot onvoorspelbare fluctuaties in de prestaties. Het systeem kan proberen optimalisaties op dergelijke schijven toe te passen, in de veronderstelling dat gegevens in het aangegeven sector zullen worden geschreven, maar de informatie die door de controller wordt verstrekt, bepaalt alleen de logische structuur en in de praktijk zal de controller zijn algoritmen toepassen op basis van eerder geplaatste gegevens bij het verdelen van gegevens. Daarom wordt aanbevolen om DM-SMR-schijven in een ZFS-pool te resetten naar de oorspronkelijke staat voordat ze worden gebruikt.

Voor het onderzoeken van de voorwaarden waarbij problemen zich voordoen, is het bedrijf Western Digital betrokken, dat samen met iXsystems probeert een oplossing te vinden en een firmware-update voor te bereiden. Tot het publiceren van de conclusies over het oplossen van de problemen, worden de opslagapparaten met de nieuwe firmware getest op zwaarbelaste opslagoplossingen met FreeNAS 11.3 en TrueNAS CORE 12.0. Er wordt echter beweerd dat door de verschillende interpretatie van SMR door verschillende fabrikanten er geen problemen met ZFS optreden bij bepaalde soorten SMR-schijven, maar de uitgevoerde tests door iXsystems zijn uitsluitend gericht op het controleren van WD Red-schijven op basis van DM-SMR-technologie. andere fabrikanten vereisen aanvullend onderzoek.

Momenteel zijn de problemen met ZFS bewezen en gereproduceerd in tests, minstens voor WD Red 4TB WD40EFAX-schijven met firmware 82.00A82 en worden zichtbaar de overgang naar een fouttoestand bij hoge schrijfbelasting, bijvoorbeeld tijdens het opnieuw opbouwen van de opslag na het toevoegen van een nieuwe schijf aan de array (resilvering). Het wordt verondersteld dat het probleem zich ook voordoet bij andere WD Red-modellen met dezelfde firmware. Bij het optreden van het probleem begint de schijf een foutcode IDNF (Sector ID Not Found) terug te geven en wordt hij onbruikbaar, wat door ZFS wordt behandeld als een schijffout en kan leiden tot verlies van de gegevens die op de schijf zijn opgeslagen. Bij een storing van meerdere schijven kunnen de gegevens in het vdev of de pool verloren gaan. Het wordt opgemerkt dat de genoemde fouten relatief zeldzaam zijn — uit ongeveer duizend verkochte FreeNAS Mini-systemen die met de probleemschijven werden geleverd, deed het probleem zich onder werkelijke omstandigheden slechts één keer voor.

Bron: opennet.ru