Весной 2020 года Western Digital оказалась в центре скандала, когда в рекламной кампании и технических спецификациях новой серии жёстких дисков WD Red компания утаила факт использования технологии черепичной записи SMR. Введённые в заблуждение покупатели подали на WD несколько коллективных исков. В рамках удовлетворения одного из них компания обязуется выплатить обманутым клиентам компенсацию в объёме 2,7 млн долларов.
Напомним, в апреле 2020 года в сети стали распространяться жалобы пользователей на некорректную работу жёстких дисков компании Western Digital WD Red ёмкостью 2-6 ТБ, предназначенных для использования в NAS (серверах для хранения файлов, представляющих собой некоторый дисковый массив, например, RAID). В частности, упомянутые устройства периодически тормозили, а то и вовсе умолкали на десятки секунд, не выдерживая типичных для NAS рабочих нагрузок в виде интенсивной записи / перезаписи. Корень зла оказался в технологии черепичной записи – SMR (Shingled Magnetic Recording).
Что такое черепичная запись SMR?
Традиционно в жёстких дисках для записи данных используют технологию CMR (Conventional Magnetic Recording), под которой, как правило, подразумевают PMR – Perpendicular Magnetic Recording. В подобной системе записи данные размещаются на параллельных дорожках, лежащих перпендикулярно относительно пластины диска. Возможности увеличения плотности записи, а вместе с тем и ёмкости CMR-диска ограничены зоной безопасности между дорожками и размерами записывающей головки. SMR-диски решают эту проблему путём частичного наложения дорожек друг на друга – отсюда и альтернативное название технологии «черепичная запись».
Данная технология позволяет увеличить плотность записи и ёмкость диска без необходимости вносить кардинальные изменения в технологию записи, тем самым снижая стоимость устройств и их производства. Из-за наложения дорожек и большой ширины записывающей головки неизбежна перезапись данных на соседствующих дорожках. Как следствие, для надёжной перезаписи и хранения данных необходимо каждый раз перезаписывать данные на всей пластине. Решением этой проблемы стало разделение «черепичных» дорожек всей пластины SMR-диска на ленты: то есть переписывать нужно не весь диск, но только сгруппированные в ленту дорожки. Несмотря на это, в дисках с черепичной записью всё равно снижается скорость операций записи и перезаписи, поскольку их темпы ограничены размером кэш-буфера и буферных дорожек.
В дисках Western Digital работа SMR технологии также осуществляется за счёт внедрения двухуровневого транслятора – таблицы адресного простора диска, которая учитывает соответствие межу физическим (PBA) и логическим (LBA) адресами блоков данных. Прежде незначительные сдвиги между PBA и LBA происходили только из-за пропуска дефектных участков, но из-за ограниченного объёма лент дорожек связь между этими адресами стала ещё более запутанной. То есть, если объём данных для перезаписи является кратным размеру ленты, запись идёт как обычно. Однако, если их объём меньше размера ленты, диск всё равно перепишет всю ленту, но файлы с разными LBA окажутся записанными вперемешку на соседние PBA. Такая фрагментация данных может тормозить работу диска, потому микропрограмма диска периодически проводит дефрагментацию. Хорошо, когда данный процесс приходится на период простоя, но в случае отсутствия «передышки» диск продолжит упорядочивать файлы одновременно с новыми задачами, что, бесспорно, сказывается на скорости их выполнения.
SMR-диск продолжает трудиться над изменением таблиц транслятора едва ли не постоянно, ведь при интенсивных нагрузках данные практически непрерывно перемещаются по пластине диска. Во избежание перегрузки управляющей микропрограммы диски с черепичной записью поддерживают команду TRIM. Данная команда уведомляет систему об актуальном состоянии рабочих областей для выведения из трансляции неактивных участков, например, содержащих данные удалённых файлов. Впоследствии на этот PBA будут записаны новые данные, вне зависимости от того, какая информация располагалась там ранее. Таким образом, при правильной работе команды TRIM об удалённых файлах можно забыть. Более того, постоянная запись и перестроение таблиц транслятора ведут к ускоренному износу компонентов, чреватому сбоями операций, которые могут привести к утрате доступа ко всей рабочей поверхности диска. Последующее восстановление данных с SMR-диска затруднено ещё и наличием встроенной криптомашины и цифровой подписи управляющей микропрограммы, несоответствие которой не даст внести изменения в настройки диска.
Подытожим: SMR-диски категорически не подходят для эксплуатации в массивах вроде RAID и NAS с интенсивной нагрузкой записи / перезаписи, что прямо противоречит оригинальным рекомендациям производителя. По данным веб-сайта Tom’s Hardware, использование SMR-технологии в дисках серии WD Red внутри NAS-систем в 13-16 раз замедлило процесс восстановления массивов, что негативно отразилось на сохранности цифровых архивов. Компания Western Digital не просто не уведомила своих клиентов об изменениях в архитектуре жёстких дисков, но и оправдала внедрение «замедленной» записи тем, что из-за специфики работы малого и домашнего бизнеса, являющегося целевой аудиторией данной серии, в работе устройств будет достаточно простоев, чтобы они успевали разбросать данные из буфера. Более того, изначально в ответ на обвинения со стороны обманутых покупателей представители Western Digital прозрачно намекнули, мол «сами виноваты, нужно было выбрать диски подороже, рассчитанные на более интенсивные нагрузки».
Согласно различным источникам, в рамках урегулирования судебного иска пострадавшие получат компенсацию в сумме от $4-7 до ~ $160 за диск (максимум до 85% розничной цены дисков).