Срываем покровы. Черепичная запись SMR в накопителях WD и Seagate

До недавнего времени пользователь (по крайней мере — продвинутый пользователь, не поленившийся провести несколько дней на форумах) четко знал: в потребительских дисках Seagate используется черепичная запись SMR, и это плохо, а в дисках Western Digital — нет. Многие и многие пользователи делали свой выбор, исходя именно из этого критерия. Но недавнее журналистское расследование перевернуло их мир.

Оказалось (а точнее — официально подтвердилось), что Western Digital давно и молча продает диски с SMR, наотрез отказываясь раскрыть эту информацию недоумевающим и возмущенным владельцам «рассыпавшихся» RAID-массивов. В чем суть скандала, почему использование черепичной записи вызвало такое возмущение пользователей и в чем различие подходов WD и Seagate? Попробуем разобраться.

Скандальная черепица

Если ты не следишь внимательно за новостями в области средств хранения информации, недавние события могли пройти мимо тебя. Хронология такова.

2 апреля

Все началось с исследования Кристиана Франке (Christian Franke). Он подробно, с выкладками и отчетами, рассказал, что в некоторых дисках WD Red, предназначенных для использования в многодисковых сетевых хранилищах NAS, применяется недокументированная технология SMR (Shingled Magnetic Recording — черепичная запись) и о том, какие именно проблемы возникают из-за этого в рамках массивов. Из-за хорошо известных особенностей технологии использование дисков с SMR совместно с «обычными» дисками (CMR, Conventional Magnetic Recording) приводило к деградации массивов и выпадению из них дисков с SMR. Более того, восстановить такие массивы оказывалось невозможно из-за постоянных повторных выпадений диска с SMR.

Это исследование не было первым, вторым и даже десятым звоночком. Вопросом «не SMR ли это?» пользователи начали задаваться уже давно. Например, в ветке обсуждения на Reddit «WD Red 6tb WD60EFAX SMR? Bad for Existing raid in DS918+ with WD Red 6tb WD60EFRX PMR drives?» уже обсуждалась эта проблема. При желании на том же Reddit можно найти несколько десятков подобных обсуждений.

Все было бы неплохо, если бы производитель упоминал об этой особенности. И даже терпимо, если бы производитель просто ответил «да» на прямой вопрос: используется ли в модели Х технология SMR? Увы, но единственный ответ, который получали пользователи, был таков: «Мы не разглашаем особенности внутреннего функционирования наших дисков конечным потребителям». Вот цитата ответа из техподдержки:

I understand your concern regarding the PMR and SMR specifications of your WD Red drive.

Please be informed that the information about the drive is whether use Perpendicular Magnetic Recording (PMR) or Shingled Magnetic Recording (SMR), is not something that we typically provide to our customers. I am sorry for the inconvenience caused to you.

What I can tell you that the most products shipping today are Conventional Recording (PMR). We began shipping SMR (Shingled Magnetic Recording) at the start of 2017. For more information please refer the link mentioned below.

Вот другой вариант ответа — то же самое, другими словами.

We have received your inquiry whether internal WD Red drive WD40EFAX would use SMR technology. I will do my best here to assist and please accept our sincere apologies for the late reply.

Please note that information on which of our drives use PMR or SMR is not public and is not something that we typically provide to our customers. What we can tell you is that most WD products shipping today are Conventional Recording (PMR) — please see additional information below. However, we began shipping SMR (Shingled Magnetic Recording) at the start of 2017.

Источник

Вольный перевод: «Обращаем ваше внимание, что информация об использовании PMR и SMR не является публично доступной и не разглашается нашим клиентам. Однако могу сказать, что большая часть поставляемых WD продуктов использует CMR; ниже — дополнительная информация. Тем не менее в начале 2017 года мы начали отгружать диски с SMR».

Примерно такой ответ получил Кристиан Франке. Кристиан на этом не остановился, получив в результате такой ответ:

Just a quick note. The only SMR drive that Western Digital will have in production is our 20TB hard enterprise hard drives and even these will not be rolled out into the channel.

All of our current range of hard drives are based on CMR Conventional Magnetic Recording.

With SMR Western Digital would make it very clear as that format of hard drive requires a lot of technological tweaks in customer systems.

With regards,

Yemi Elegunde Enterprise & Channel Sales Manager UK Western Digital® WDC UK, a Western Digital company

В ответе утверждается, что единственный диск WD с SMR — это накопитель на 20 Тбайт, предназначенный для дата-центров. По утверждению представителя WD, все остальные диски WD используют CMR.

Дальнейшие попытки добиться хоть какой-то внятной информации привели к предложению «обсудить проблему с инженерами и специалистами по жестким дискам в телеконференции». Телеконференция, впрочем, так и не состоялась. Пользователи обратились к журналистам.

14 апреля

Итак, Кристиан написал журналистам специализированного издания Blocks & Files. Журналисты разобрались в проблеме и выпустили статью Western Digital admits 2TB-6TB WD Red NAS drives use shingled magnetic recording.

Почему SMR в предназначенных для NAS дисках — это проблема? В статье приводится несколько примеров. В частности, пользователи, которые заменяли вышедшие из строя диски WD Red 6TB на новые модели WD60EFAX, получали атипично длительное время перестроения массивов SHR 1 и RAID 5 (от двух до восьми дней). У некоторых пользователей перестроение и вовсе завершалось с ошибкой: новый диск попросту исключался из массива как неисправный. Очевидно, что новые диски работают в разы хуже в сравнении с предыдущей моделью, а в некоторых случаях не выполняют заявленную задачу вовсе. Обман потребителя в полный рост — но представители Western Digital до сего дня отказывались как-либо комментировать ситуацию.

И вот впервые журналистам удалось получить от Western Digital внятный и конкретный ответ: «Актуальные модели WD Red 2–6 Tбайт компании Western Digital используют drive-managed SMR (DMSMR). Диски WD Red 8–14 Tбайт основаны на CMR. <…> Вы правы в том, что мы не указываем технологию записи в документации на диски WD Red. <…> При тестировании дисков WD Red мы не обнаружили проблем с перестроением RAID из-за технологии SMR».

В свое оправдание WD приводит следующий аргумент: «В типичной среде домашних NAS и NAS для малого бизнеса типичные нагрузки скачкообразны, это оставляет достаточно времени для сбора мусора и других сервисных операций». Журналисты из Blocks & Files возразили, что далеко не все нагрузки в рамках сетевых хранилищ «типичны» с точки зрения производителя. Скандал продолжал развиваться.

15 апреля

Статья попала в точку: у многих пользователей, что называется, наболело. Вызванная в Сети волна публикаций по следам оригинальной статьи побудила Blocks & Files продолжить расследование.

В статье Shingled hard drives have non-shingled zones for caching writes рассказывается о «ленточной» организации черепичного хранилища, как и о том, что у каждого SMR-накопителя есть буфер, использующий классическую запись CMR. Здесь прямая аналогия с современными накопителями SSD: есть медленная TLC или даже QLC NAND, но часть ее используется для буферизации записей в качестве псевдо-SLC-кеша. Так и здесь: в жестких дисках с черепичной записью SMR есть области CMR, использующиеся для ускорения записи. У пользователя, который тестирует диск популярным пакетом CrystalDiskMark, возникает иллюзия нормальности: диск и читает, и пишет данные без каких-либо сюрпризов.

Сюрприз обнаруживается тогда, когда объем записанных данных превышает размер области CMR или весь диск заполняется данными, после чего накопителю приходится на лету «уплотнять» информацию. Такие ситуации в рамках NAS могут возникать как минимум в двух случаях: при перестроении массива класса RAID 5 и подобных, в которых используются контрольные суммы, и при записи большого объема данных (например, создание и сохранение на диск обычной резервной копии). В таких сценариях видимая снаружи скорость записи падает в разы, а то и на один-два порядка. В моих собственных тестах скорость записи при перезаписи заполненного накопителя падала до 1–10 Мбайт/с при записи единственного файла объемом 1,5 Тбайт (резервная копия моей системы). Я нахожу такую скорость неприемлемой.

В той же статье автор рассказал и о том, что происходит при попытке перестроить массив RAID 5/6, если новый диск использует SMR. Огромное количество операций случайного ввода-вывода быстро вызывает переполнение области CMR; контроллер не успевает справиться с нагрузкой, возвращая ошибку отказа в обслуживании. Спустя короткое время (порядка сорока минут) диск полностью уходит в себя, а контроллер RAID исключает его из массива, помечая как неисправный.

Что интересно, ничего подобного не происходит при использовании других типов массивов — RAID 0/1, а также при создании нового массива RAID 5/6. Создается впечатление, что разработчики Western Digital попросту не проверили новые диски в сценарии перестроения массива RAID 5/6, ограничившись простейшими сценариями.

15 апреля

В очередной статье Seagate ‘submarines’ SMR into 3 Barracuda drives and a Desktop HDD журналисты продолжили эксплуатировать тему SMR, рассказав, что подобной практикой занимается и компания Seagate.

Seagate давно использует SMR в своих накопителях 2,5", архивных Archive и десктопных Barracuda. Компания никогда не скрывала эту информацию. В то же время диски Seagate, предназначенные для работы в NAS (линейки IronWolf и IronWolf Pro), SMR не используют, что, собственно, и подтвердила компания. Таким образом, скандала не получилось: покупатель, который хотя бы минимально интересуется состоянием дел, всегда имеет возможность понять, какой именно диск он покупает и для чего. Особенности SMR описаны Seagate в технической документации к соответствующим накопителям; о них мы еще поговорим, пока же вернемся к хронологии.

16 апреля

На следующий день журналисты выяснили, что и в некоторых дисках Toshiba также используется SMR: Toshiba desktop disk drives have shingles too. Не уверен, что это кому-то интересно: доля накопителей Toshiba в типоразмере 3,5" исчезающе мала. Впрочем, ознакомиться со списком моделей дисков Toshiba, в которых используется SMR, в любом случае не помешает. На сегодняшний день это 3,5-дюймовые диски Toshiba P300 Desktop PC и DT02 объемом 4 и 6 Тбайт, а также все без исключения 2,5-дюймовые модели поколения MQ04.

20 апреля

В Western Digital определенно напряглись и забеспокоились. В статье SMR in disk drives: PC vendors also need to be transparent опубликован официальный ответ Western Digital, в котором компания уверяет, что никаких проблем у дисков на самом деле нет, если их правильно использовать. Более свежую версию ответа можно прочесть в блоге Western Digital. Из текста можно сделать вывод, что перестроение массивов RAID 5/6 для дисков серии WD Red — неправильное использование, не надо так делать. И вообще, NAS и RAID совершенно не эквивалентные понятия, не надо их путать. Если пользователь хочет приспособить диск для NAS в составе массива RAID 5/6, то пусть берет что-нибудь подороже — например, из линейки Ultrastar DC, или вот WD Gold, или хотя бы WD Red Pro. Честное слово, именно так и написано: If you are encountering performance that is not what you expected, please consider our products designed for intensive workloads. These may include our WD Red Pro or WD Gold drives, or perhaps an Ultrastar drive. Не буду цитировать целиком этот результат работы департамента Western Digital по связям с общественностью, с ним можно ознакомиться по ссылке выше.

21 апреля

Разумеется, основной конкурент — компания Seagate не смогла не прокомментировать ситуацию. В статье Seagate says Network Attached Storage and SMR don’t mix представитель компании подчеркивает, что Seagate никогда не использовала черепичную запись в дисках IronWolf и IronWolf Pro, предназначенных для NAS, и не рекомендует использовать диски с SMR в сетевых хранилищах.

Впрочем, как мы знаем, Seagate тоже не сообщала покупателям десктопных дисков Barracuda о том, что в них используется черепичная запись, — для огромного количества пользователей это стало неприятным сюрпризом.

23 апреля

Журналисты не смогли пройти мимо поста WD. В статье Western Digital implies WD Red NAS SMR drive users are responsible for overuse problems задаются вполне резонные вопросы: а как, собственно, пользователь может — даже в теории! — узнать о потенциальных проблемах, если WD хранила сам факт использования SMR в NAS-накопителях в секрете? И если уж вы обвиняете пользователей в «неправильном» использовании дисков, то, пожалуйста, определите формально «правильные» и «неправильные» сценарии для каждой конкретной модели. Вот в старом WD60EFRX, например, перестроение RAID 5/6 было «правильным» сценарием, а в новой WD60EFAX стало «неправильным» — с этим можно жить, но… Но клиентам об этом сообщить забыли, при этом отказываясь отвечать на заданные недоумевающими пользователями вопросы.

24 апреля

В Western Digital сдались: компания опубликовала полный список накопителей в форм-факторе 3,5", в которых используется SMR.

Технология черепичной записи остается в накопителях WD Red, предназначенных для NAS, но производитель после беспрецедентного давления общественности нехотя и с оговорками согласился больше не устраивать из этого секрета. Теперь ты можешь сделать информированный выбор: покупать «старую» модель WD Red без SMR или «новую» с SMR. Или уйти к конкуренту, который не использует SMR в накопителях для NAS вовсе. Или взять наполненный гелием диск объемом от 8 Тбайт.

А пока общественность торжествует, давай посмотрим на то, как же обстоит дело с дисками, использующими технологию черепичной записи, можно ли считать их абсолютным злом, или в некоторых сценариях экономия оправданна.

Продолжение доступно только участникам

Вариант 1. Присоединись к сообществу «Xakep.ru», чтобы читать все материалы на сайте

Членство в сообществе в течение указанного срока откроет тебе доступ ко ВСЕМ материалам «Хакера», увеличит личную накопительную скидку и позволит накапливать профессиональный рейтинг Xakep Score! Подробнее

Вариант 2. Открой один материал

Заинтересовала статья, но нет возможности стать членом клуба «Xakep.ru»? Тогда этот вариант для тебя! Обрати внимание: этот способ подходит только для статей, опубликованных более двух месяцев назад.


Олег Афонин: Эксперт по мобильной криминалистике компании «Элкомсофт»

Комментарии (5)

  • Спасибо, Олег! Хорошие статьи пишете.

  • Разница в цене между WD Red 6TB с PMR (модель WD60EFRX) и SMR (WD60EFAX) — исторически те же 10 евро, но на фоне последних публикаций ценник на классическую модель резко и необоснованно взлетел, догнав ценник на 8-гигабайтный накопитель. <- тут конечно же имелся в виду 8-терабайтный накопитель.

    Статья хороша, как будто новую серию "миллиардов" посмотрел.

    Сразу родилось несколько предположений:
    1. Если диски начинают тупить при полном заполнении, то наверное нужно поступать как наши деды с первыми ссд - не создавать разделов на весь размер диска? Это должно исключить заполнение а значит и торможение...
    2. Как себя поведёт (богоподобная) ZFS которая любит под себя выкушать всю доступную оперативку?
    3. И ЧТО теперь использовать нам сирым и убогим для "домашнего рейдостроения"...

Похожие материалы