A empresa iXsystems, que desenvolve o projeto FreeNAS, sobre sérios problemas de compatibilidade do ZFS com alguns novos discos rígidos WD Red, fabricados pela Western Digital utilizando a tecnologia SMR (Shingled Magnetic Recording, gravação magnética em camadas). No pior cenário, a utilização do ZFS em unidades problemáticas pode levar à perda de dados.
Os problemas ocorrem com discos WD Red com capacidade de 2 a 6 TB, fabricados a partir de 2018, que utilizam na gravação a tecnologia (Device-Managed Shingled Magnetic Recording) e com o rótulo EFAX (para discos CMR utiliza-se o identificador EFRX). A Western Digital em seu blog que os discos SMR WD Red são projetados para uso em NAS para residências e pequenas empresas, onde não são instalados mais de 8 unidades e a carga é de até 180 TB por ano, típica de backup e compartilhamento de arquivos. A geração anterior de discos WD Red e modelos WD Red com capacidade de 8 TB ou mais, assim como discos das linhas WD Red Pro, WD Gold e WD Ultrastar, continuam a ser fabricados com base na tecnologia CMR (Conventional Magnetic Recording) e seu uso não apresenta problemas com o ZFS.
A essência da tecnologia SMR é o uso de cabeçote magnético no disco, cuja largura é maior do que a largura da trilha, resultando em gravação com sobreposição parcial da trilha vizinha, ou seja, qualquer regravação requer a necessidade de regravar todo o grupo de trilhas. Para otimizar o trabalho com essas unidades, utiliza-se — o espaço de armazenamento é dividido em zonas, formando grupos de blocos ou setores, onde somente é permitido adicionar dados sequencialmente com a atualização de todo o grupo de blocos. De maneira geral, os discos SMR apresentam maior eficiência em termos de consumo de energia, são mais acessíveis e mostram ganhos de desempenho na gravação sequencial de dados, mas ficam atrás nas operações de gravação aleatória, incluindo operações como a reconstrução de matrizes de armazenamento.
DM-SMR refere-se ao fato de que as operações de zonificação e distribuição de dados são gerenciadas pelo controlador de disco e, para o sistema, esse disco se comporta como um disco rígido clássico, que não requer manobras separadas. O DM-SMR utiliza endereçamento lógico de blocos (LBA, Logical Block Addressing), semelhante ao endereçamento lógico em unidades SSD. Após cada operação de gravação aleatória, é necessário realizar uma operação de manutenção em segundo plano, o que leva a flutuações imprevisíveis no desempenho. O sistema pode tentar aplicar otimizações a esses discos, assumindo que os dados serão gravados no setor indicado, mas as informações fornecidas pelo controlador determinam apenas a estrutura lógica e, de fato, ao distribuir os dados, o controlador aplicará seus próprios algoritmos, considerando os dados previamente posicionados. Portanto, antes de usar discos DM-SMR em um pool ZFS, recomenda-se realizar uma operação de limpeza, reinicializando-os ao estado original.
A empresa Western Digital está envolvida na análise das condições que causam problemas, juntamente com a iXsystems, buscando soluções e preparando uma atualização de firmware. Antes da publicação dos resultados sobre a resolução dos problemas, os dispositivos com o novo firmware estão planejados para serem testados em armazenamentos de alta carga com FreeNAS 11.3 e TrueNAS CORE 12.0. Afirma-se que, devido à interpretação variável do SMR por diferentes fabricantes, alguns tipos de discos SMR não apresentam problemas com o ZFS; no entanto, os testes realizados pela iXsystems estão focados apenas na verificação dos discos WD Red com base na tecnologia DM-SMR, enquanto para os discos SMR de um estudo adicional é necessário.
Atualmente, os problemas com o ZFS foram comprovados e reproduzidos em testes, pelo menos para os discos WD Red de 4TB WD40EFAX com firmware 82.00A82 e uma falha ao atingir um estado de erro durante altas cargas de gravação, por exemplo, ao executar a reconstrução de um armazenamento após a adição de um novo disco à matriz (resilvering). Supõe-se que o problema se manifeste em outros modelos WD Red com o mesmo firmware. Quando o problema ocorre, o disco começa a retornar o código de erro IDNF (Sector ID Not Found) e torna-se inutilizável, o que é tratado no ZFS como uma falha de disco e pode levar à perda de dados armazenados no disco. Em caso de falha de vários discos, os dados no vdev ou no pool podem ser perdidos. Observa-se que as falhas mencionadas ocorrem com bastante raridade - de aproximadamente mil sistemas FreeNAS Mini vendidos, que vinham com discos problemáticos, o problema surgiu em condições de trabalho apenas uma vez.
Fonte: opennet.ru
