Manche WD-Red-Festplatten für NAS verursachen Probleme

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Festplatten aus der Western-Digital-Familie WD Red sind weit verbreitet, millionenfach stecken sie in privat und gewerblich genutzten Netzwerkspeichern (NAS). Doch wer aktuell ein solches Laufwerk durch ein frisches ersetzen muss, sollte beim Kauf aufpassen: WD fertigt einige Modelle nun anders als zuvor mit der Aufzeichnungstechnik Shingled Magnetic Recording (SMR), was beim RAID-Rebuild zu Problemen führen kann.

Bereits im vergangenen Jahr gab es erste Berichte, laut denen jüngere WD-Red-Modelle mit der Typenbezeichnung WD*EFAX zwar anfangs liefen, aber nach kurzer Zeit vom Controller aus dem RAID-Verbund geworfen wurden. Der WD-Support konnte oder wollte damals keine Angaben zur verwendeten Aufzeichnungstechnik machen und auch die Datenblätter gaben keinen Hinweis auf die Veränderung. Der einzige technische Unterschied gegenüber der Vorgängerversion WD*EFRX bestand augenscheinlich in einem von 64 auf 256 MByte vergrößerten DRAM-Cache.

SMR vs. PMR

Shingled Magnetic Recording (SMR) hat gegenüber dem klassischen Aufzeichnungsverfahren Pependicular Magnetic Recording (PMR) den Vorteil, dass die Hersteller damit etwas mehr Speicherplatz auf eine einzelne Scheibe (Platter) quetschen können. Beim Schreiben von Daten überschreibt der Schreibkopf dabei einen kleinen Teil der zuvor geschriebenen Spur, die dadurch etwas schmaler wird. Die Magnetisierung reicht zum korrekten Lesen der Daten jedoch aus.

Viele SMR-Implementierungen arbeiten mit einer Blockgröße von 256 MByte, die jeweils in einem Rutsch geschrieben wird; dazwischen befinden sich kleinere Nicht-SMR-Zonen für schnellere Schreibvorgänge.

Beim Lesen sowie beim Schreiben eines konstanten Datenstroms ist die SMR-Aufzeichnung kein Problem. Soll aber auch nur ein Bit in einem SMR-Block nachträglich überschrieben werden, so muss der gesamte Block neu geschrieben werden. Die Firmware muss also zuerst 256 MByte Daten einlesen, verändern und dann wieder neu schreiben – das dauert seine Zeit.

In der Praxis speichert die Laufwerks-Firmware die veränderten Daten allerdings wie eine SSD einfach erst einmal an einer anderen Stelle, um sie später in einer ruhigeren Phase zu verschieben. Daher treten Probleme vor allem bei gut gefüllten und viel genutzten Laufwerken auf.

Genau das kann aber beim Rebuild eines RAID-Verbunds passieren, wenn eine der beteiligten Platten nach einem Ausfall getauscht wurde.

RAID-Controller kennen kein SMR

Beim Rebuild eines RAID-Arrays holt der RAID-Controller oder die NAS-Firmware Datenfragmente von den noch vorhandenen Laufwerken und speichert sie auf der neuen Platte. Wenn es sich dabei um viele kleine Dateien handelt, tritt das beschriebene Szenario auf und die neue SMR-Festplatte reagiert sehr langsam.

Die Firmware vieler RAID-Controller und NAS ist auf SMR-Platten jedoch nicht eingestellt. Im Fall der WD*EFAX führt dies dazu, dass der Controller die langsame Platte als defekt einstuft und wieder aus dem Verbund entfernt.

WD hat gegenüber Blocks & FIles bestätigt, dass die Red-Laufwerke mit den EFAX-Bezeichnungen mit 2, 4 und 6 TByte Speicherkapazität mit SMR arbeiten, die größeren jedoch weiterhin mit PMR. Einen Grund nannte WD nicht. Aktuell sind sowohl die SMR- als auch die PMR-Versionen erhältlich, die SMR-Versionen sind dabei teils deutlich günstiger (WD20EFAX (ab 96,46 €) vs. WD20EFRX (ab 80 €), WD40EFAX (ab 128,90 €) vs, WD40EFRX (ab 139 €), WD60EFAX (ab 160,88 €) vs. WD60EFRX (ab 189 €)).

Die deutsche WD-Vertretung hat sich auf unsere Anfrage noch nicht geäußert. Wir haben auch bei Seagate und Toshiba, den beiden anderen verbliebenen Herstellern von Festplatten, nachgefragt, ob diese NAS-Laufwerke mit SMR im Programm haben. Antworten ergänzen wir hier.

Update

Toshiba verwendet nach eigenen Angaben bei den aktuellen Toshiba NAS-HDD der N300-Modellreihe von 4 bis 16 TByte kein SMR. [Update] Auch Seagate nutzt für die NAS-Produkte der Ironwolf- sowie Ironwolf-Pro-Serien kein SMR. [/Update] Beide Unternehmen aber nutzen SMR bereits seit Jahren in Desktop-Laufwerken, einen ersten Test einer 2,5-Zoll-Festplatte mit SMR haben wir in c't 10/2016 veröffentlicht.

Nach Angaben von WD ist "die Datenintensität typischer NAS-Arbeitslasten in kleinen Unternehmen oder im Home-Office minimal, so dass genügend Leerlaufzeit für DMSMR-Laufwerke (Disk-Managed SMR, Anmerkung der Redaktion) verbleibt, um bei Bedarf Datenverwaltungsaufgaben im Hintergrund auszuführen und den Anwendern weiterhin eine optimale Leistung zu bieten." Eine Einschränkung durch die SMR-Aufzeichnung sieht WD nicht: "Bei unseren Tests von WD Red-Laufwerken haben wir keine Probleme bei der RAID-Wiederherstellung aufgrund der DMSMR-Technologie festgestellt."

(ll)