Firma iXsystems, która opracowuje projekt FreeNAS, o poważnych problemach z kompatybilnością ZFS z niektórymi nowymi dyskami twardymi WD Red, produkowanymi przez firmę Western Digital z wykorzystaniem technologii SMR (Shingled Magnetic Recording, układ magnetyczny z nachyleniem). W najgorszym scenariuszu użycie ZFS na problematycznych nośnikach może prowadzić do utraty danych.
Problemy występują z dyskami WD Red o pojemności od 2 do 6 TB, produkowanymi od 2018 roku, które używają podczas zapisu technologii (Device-Managed Shingled Magnetic Recording) i etykietą EFAX (dla dysków CMR używa się identyfikatora EFRX). Western Digital na swoim blogu, że nośniki SMR WD Red są przeznaczone do użycia w NAS-ach dla domów i małych firm, w których zainstalowanych jest nie więcej niż 8 dysków i obciążenie osiąga poziom 180 TB rocznie, charakterystyczne dla tworzenia kopii zapasowych i wymiany plików. Poprzednia generacja nośników WD Red oraz modele WD Red o pojemności od 8 TB, a także dyski z serii WD Red Pro, WD Gold i WD Ultrastar, są nadal produkowane w oparciu o technologię CMR (Conventional Magnetic Recording) i ich użycie nie powoduje problemów z ZFS.
Istota technologii SMR polega na zastosowaniu w dysku głowicy magnetycznej, której szerokość jest większa niż szerokość ścieżki, co prowadzi do zapisu z częściowym nakładaniem się sąsiedniej ścieżki, tzn. każda ponowna zapis wymaga przepisania całej grupy ścieżek. Aby zoptymalizować pracę z takimi nośnikami, wykorzystywane jest — przestrzeń do przechowywania dzieli się na strefy, które tworzą grupy bloków lub sektorów, do których dozwolone jest jedynie sekwencyjne dodawanie danych z aktualizacją całej grupy bloków. W ogólnym ujęciu dyski SMR charakteryzują się większą efektywnością w zużyciu energii, są bardziej dostępne cenowo i wykazują przewagę w wydajności podczas sekwencyjnego zapisu danych, ale ustępują w przypadku operacji losowych, w tym przy wykonywaniu takich operacji jak rekonstrukcja macierzy pamięci.
DM-SMR oznacza, że operacje zarządzania strefowaniem i dystrybucją danych są kontrolowane przez kontroler dysku, a dla systemu taki dysk wygląda jak klasyczny dysk twardy, nie wymagający dodatkowych manipulacji. W DM-SMR stosuje się pośrednie logiczne adresowanie bloków (LBA, Logical Block Addressing), przypominające adresację logiczną w dyskach SSD. Po każdej operacji przypadkowego zapisu należy wykonać operację w tle oczyszczania, co prowadzi do nieprzewidywalnych wahań wydajności. System może próbować wprowadzić optymalizacje dla takich dysków, zakładając, że dane zostaną zapisane w wskazanym sektorze, ale fakt, że przekazywane przez kontroler informacje określają tylko strukturę logiczną, wymaga, aby przy dystrybucji danych kontroler zastosował swoje algorytmy, uwzględniając wcześniej umieszczone dane. Dlatego przed użyciem dysków DM-SMR w puli ZFS zaleca się wykonanie operacji ich zerowania z przywróceniem do stanu początkowego.
Do analizy warunków, w których występują problemy, zaangażowano firmę Western Digital, która wspólnie z iXsystems stara się znaleźć rozwiązanie i przygotować aktualizację oprogramowania. Przed publikacją wniosków dotyczących rozwiązania problemów nośniki z nowym oprogramowaniem mają zostać przetestowane w mocno obciążonych magazynach z FreeNAS 11.3 i TrueNAS CORE 12.0. Twierdzi się, że z powodu różnego rozumienia SMR przez różnych producentów na niektórych typach dysków SMR problemy z ZFS nie występują, ale testy iXsystems koncentrują się jedynie na sprawdzaniu dysków WD Red opartych na technologii DM-SMR, a dla dysków SMR. wymagane są dodatkowe badania.
Obecnie problemy z ZFS zostały potwierdzone i powtórzone w testach co najmniej dla dysków WD Red 4TB WD40EFAX z oprogramowaniem 82.00A82 i przechodzi w stan awarii przy dużym obciążeniu zapisu, na przykład podczas wykonywania odbudowy macierzy po dodaniu nowego dysku do zestawu (resilvering). Zakłada się, że problem występuje również w innych modelach WD Red z tym samym oprogramowaniem. W przypadku wystąpienia problemu dysk zaczyna zwracać kod błędu IDNF (Sektor ID Nie Znaleziony) i staje się niesprawny, co w ZFS jest traktowane jako awaria dysku i może prowadzić do utraty danych przechowywanych na dysku. Przy awarii kilku dysków dane w vdev lub puli mogą być utracone. Zauważono, że wspomniane awarie występują stosunkowo rzadko — z około tysiąca sprzedanych systemów FreeNAS Mini, które były wyposażone w problematyczne dyski, problem ujawnił się w warunkach pracy tylko jeden raz.
Źródło: opennet.ru
