Hlavní navigace

Pozor na některé modely disků: SMR (šindelový zápis) je i tam, kde neměl být

Poslední týdny hýbe světem další HDD aféra. WD i Seagate byli přistiženi, že některé jejich disky používají šindelový zápis, aniž by to bylo uvedeno, Toshiba se raději přiznala sama.
David Ježek
Doba čtení: 7 minut

Sdílet

Mlžení výrobců HDD

Bylo zjištěno, že řada pevných disků Red od Western Digital obsahuje i modely se šindelovými (SMR) plotnami. Tyto disky jsou přitom inzerovány jako vhodné pro použití například v NAS. Jenže v NASech často uživatelé spojují disky do RAID polí.

SMR disky jednoho konkrétního druhu (tzv. Drive Managed, což jsou ty od WD), ale mají tendenci se po určité době zátěže zápisem „zabejčit“ a klidně desítky minut věnovat přeskupování dat, aniž by reagovaly na podněty zvenčí. Logicky pak nemůže následovat nic jiného než kolaps diskového pole, což může mít/má fatální důsledky. Problém je, že výrobce tuto zcela zásadní informaci u disků neuvádí a dokonce je inzeruje jako vhodné pro toto použití.

Podobně tomu je i u konkurenční společnosti Seagate, která používá SMR u disků řady Barracuda, aniž by o tom informovala, přitom tyto disky doporučuje k použití v desktopech, entry-level DAS a domácích serverech, kde opět lze předpokládat, že zákazník může nasadit disky v RAID poli.

Vedle toho Seagate používá SMR u některých disků řad ARchive a Exos. Zde informaci o použití SMR inzeruje, byť zakutanou v hlubinách datasheetů.

Po těchto zjištěních přispěchala též Toshiba s přiznáním, že některé její disky používají SMR, aniž by to uváděla.

Co je to šindelový zápis (SMR)

Stručně řečeno (zájemci o podrobnější popis nechť shlédnou výborné pět let staré video s přednáškou Manfreda Bergera z HGST pod touto pasáží): výrobci disků / ploten přišli na to, že jednotlivé stopy záznamu, který se jednoho dne z plošného změnil na kolmý (PMR, obecně se pak dnes uvádí také „konvenční zápis“ – CMR), tedy postavil na výšku, se mohou částečně překrývat. Tímto procesem lze získat nějakých 20 až 25% kapacity navíc na generačně stejných plotnách, což je jistě skvělé.

Problémem ale je, že při zápisu dat bývají magnetickým polem hlaviček ovlivněny právě i okolní stopy. Disky tak víceméně musejí v rámci co nejvyššího výkonu zápisy dat shromažďovat někde bokem v cache a až když mají čas, je nahrnout do více stop najednou a data na plotnách přeuspořádat. Liší se přitom dva zásadně odlišné způsoby, jak se SMR disk tváří navenek, tedy vůči operačnímu systému.

Ten pro uživatele neviditelný se jmenuje drive-managed. Takto koncipovaný SMR disk si jednoduše řeší vše kolem režie zápisu sám interně a navenek nemá operační systém šanci vůbec nic poznat. Toto už před čtyřmi lety shrnul můj bývalý kolega WIFT v recenzi 8TB disku Seagate Archive, využívajícího právě drive-managed SMR. Zejména stojí za pozornost kapitola věnovaná zahlcení disku hromadou zápisů, kdy se nakonec dopracoval až ke stavu, kdy disk více než 14 hodin nereagoval na podněty a přerovnával si svoje data v šindelech.

Z hlediska drive-managed SMR disků tedy lze říci, že jsou absolutně nevhodné do RAID polí či do míst, kde jsou objemově velké zápisy dat. Vhodný může být třeba pro rodinný archív videí, kde se člověk zkrátka smíří s tím, že nemůže na dnešní až 14TB disk nahrnout 14 TB dat během pár minut a pak se v nich vrtat.

Zcela opačným typem jsou disky označované jako host-managed. Takové se objevily už v počátcích SMR éry, konkrétně šlo o 10TB HGST UltraStar. Podpora pro SMR disky se pak v polovině roku 2016 objevila v Linuxu 4.7.

Tyto disky fungují tak, že zcela transparentně předávají informace o datech v jednotlivých sektorech operačnímu systému a ten skrze příslušný ovladač určí, co je pro jeho potřeby nejlepší a co/jak/kam má disk zapsat, za pomoci standardizovaných příkazů (např. Zone ATA Command).

Existuje ještě třetí typ SMR, a to host-aware, což je určitý kompromis mezi oběma výše uvedenými. Podrobněji již zmíněný Manfred Berger.

Současná situace

Potud tedy vlastně nic nového, věnovali jsme se letmému popisu či připomenutí zhruba pět let starých technologií. Kdo je běžný domácí uživatel, ten nějaké SMR neřeší a často třeba ani netuší, že jeho externí USB disk s kapacitou 8 TB používá drive-managed SMR, protože na něj nikdy nenahrnul tak velkou datovou změnu, aby se z toho během pár minut či přes noc nevzpamatoval. Kdo je správce serverů tu či onde, ten už pár let bedlivě sleduje, jaké disky nakupuje a drive-managed SMR se vyhýbá.

Problém je v tom, že u nenulového množství pro daný účel doporučovaných disků obou hlavních výrobců neměl možnost zjistit, že jde o SMR, potažmo drive-managed SMR. Odtud pak plynuly ony diskuze například na fóru Smartmontools, fóru Synology či jinde.

Western Digital vydal před několika dny přehled, které disky jsou SMR.

WD a SMR disky
Autor: WD

WD a SMR disky

Web BlocksandFiles uvádí také tuto shrnující tabulku:

SMR disky od WD

SMR disky od WD

U Seagate můžeme využít například přehled na webu Geizhals.eu, firma sama na webu takový přehled nemá. Věc se pak obecně diskutuje i ve vláknu na webu iXsystems. U Seagate tedy pozor na tyto modely:

  • Barracuda 2TB 7200rpm ST2000DM008
  • Barracuda 4TB 5400rpm ST4000DM004
  • Barracuda 8TB 5400rpm ST8000DM004
  • Desktop HDD 5TB 5900rpm ST5000DM000
  • Exos 8TB 5900rpm ST8000AS0003
  • Archive v2 6TB 5900rpm ST6000AS0002
  • Archive v2 8TB 5900rpm ST8000AS0002

Toshiba informovala o modelech, které SMR používají a dodala, že pro NAS lze použít například její řadu N300, která SMR nepoužívá.

  • 3,5palcové disky:
    • P300 4TB + 6TB
    • DT02 4TB + 6TB
    • DT02-V 4TB + 6TB
  • 2,5palcové disky:
    • L200 1TB + 2TB
    • MQ04 1TB + 2TB

Dle webu BlocksandFiles by měly být dle potvrzení Toshiby bezpečné také modely:

  • MD07ACA 7200rpm 12/14TB CMR
  • MD04 7200rpm 2/4/5/6TB CMR
  • DT01 7200rpm 500GB a 1/2/3TB CMR

Bude s námi SMR i nadále?

Pokud jste si ale poctivě prošli celé video z OpenZFS Summitu 2015, tak jste postřehli, že Manfred Berger z HGST tam jasně odpověděl na jasnou otázku: za prvé že bonus plynoucí z překryvu stop na SMR plotnách poroste, z 25 klidně na 50 % kapacity navíc. Za druhé, že díky tomu zákazník získá spoustu kapacity navíc. Tedy tam, kde by běžný PMR disk měl kapacitu 10 TB, pak jeho SMR bratr nabídne za stejnou cenu 15 TB.

Samozřejmě je potřeba dodat třetí díl skládačky: HGST již dnes samostatně neexistuje, jde o divizi, kterou koupil před lety právě Western Digital, ten který byl nyní přistižen při zamlčování stěžejní vlastnosti svých disků.

Teoreticky by bylo možné kapacitu disků nafukovat jinými metodami než překrýváním stop, než přijde HAMR, MAMR, TAMR či něco takového, ač jsou to vlastně jen teoretické úvahy. Možná si vzpomenete na dobu před více než 20 lety, kdy na trh zamířily nikoli 3,5palcové, ale 5,25palcové disky Quantum Bigfoot. Ty přišly s ideou použití většího standardizovaného formátu, který navíc býval ve skříních dosti nevyužit. Disky měly za stejnou cenu vyšší kapacity, ale například horší seek. Toto rozumná cesta ke zvyšování kapacit nebyla.

Ostatně v širší souvislosti bych také připomněl někdejší 37GB SATA disky WD Raptor (rok 2003), které měly 10000ot/min a opravdu byly ve své pre-SSD éře znatelně rychlejší. Po nich už WD přešel na 2,5" velikost s řadou Velociraptor, která se nakonec zastavila na 1TB kapacitě (rok 2012).

Velociraptory byly na svou dobu vskutku zajímavé, nicméně bylo jasné, že proti rapidně rostoucím kapacitám NAND flash čipů v SSD nemohou výhledově být udržitelné.

SMR s námi téměř jistě bude i v letech nadcházejících. Jde totiž o jednu z klíčových cest, kterak oddálit převálcování klasických disků stále se zlepšujícími SSD. Vezměte v potaz, kde by byly pevné disky, kdyby (optikou HGST, resp. WD) nebylo SMR (+25% kapacity) a helia (5→9 ploten = +80% kapacity). Seagate se zásadně neliší, také nasazuje všechno možné. Jen díky těmto technologiím dnes máme na trhu 14TB, resp. 16TB disky a výhled na nepříliš vzdálené 20TB disky.

Spotřebitel vs. servery

Jedna věc jsou potřeby serverového trhu a zákazníků ukládajících neskutečné hromady dat každou milisekundu (Facebook, YouTube apod.). Druhá věc jsou běžní spotřebitelé. Těm prvním lze doporučit host-managed SMR disky, těm druhým klidně i drive-managed SMR. Jenže SSD se s každým dalším rokem výrazně zlepšují. Dnes lze za běžně dosažitelné peníze koupit 960GB/1TB či dokonce 1920GB/2TB SSD.

Pokud lze výrobcům věřit údaj TBW (celkové množství zapsatelných dat před selháním), pak ani TLC SSDčka nepředstavují závažný problém a vypadá to, že i u QLC – díky nárůstu kapacit a tudíž možnost rozhazovat zápisy ještě rovnoměrněji – to nebude pro spotřební segment problémová technologie. Ano, i u SSD se může stát, že při obrovském množství měněných dat se věci na chvíli „zakuckají“ a míra tohoto zakuckání je přímo úměrná množství bitů v jedné buňce (SLC → MLC → TLC → QLC → PLC → …), ale dá se s tím žít. Do serverů nechť jsou používány technologie nákladnější než TLC/QLC či SMR.

tip_Ansible

Jako příklad mi dovolte vypůjčit si aktuální model 2TB M.2 NVMe PCIe SSD Patriot Viper VPN200 s TLC NAND flash čipy. U něj je udávána hodnota rychlosti zápisu až 3000MB/s a celkového množství zapsatelných dat 3115 TBW. Čistě teoreticky Tak může být toto SSD přepsáno kompletně minimálně 1557×, čili pokud bychom počítali s životností řekněme 7 až 8 let, pak lze na toto SSD zapsat zhruba 1 TB dat denně.

V serveru možná, v desktopu je to spíše sci-fi. A do serveru si lze pořídit třeba 1,5TB Intel Optane 905P U.2 s udávanou životností 27370 TBW. To odpovídá více než 18 000 přepsání celého prostoru SSD. Intel zde vysloveně udává 10 DWPD – tedy deset přepisů celého SSD denně, z čehož plyne projekce životnosti na zhruba pět let náročného provozu.