Hızlı cevap: SMR (Shingled Magnetic Recording) disklerde yazma izleri çatı kiremidi gibi kısmen üst üste biner, bu yüzden tek bir sektörü güncellemek bile koca bir bölgenin yeniden yazılmasını gerektirir. Disk bunu gizlemek için bir media cache (CMR tamponu) ve sürekli çalışan bir arka plan yeniden düzenleme mantığı kullanır. Kurtarmada sonuç şudur: SMR bir disk, klasik CMR diske göre çok daha yavaş imajlanır, okuma bile dahili yeniden yazmaları tetikleyebilir ve arızalı bir SMR disk media cache'i boşaltmaya çalışırken kafalar daha hızlı aşınır. Doğru yaklaşım, arka plan etkinliğini yönetebilen bir donanım görüntüleyici ile, diski olabildiğince az açık tutarak, salt okunur imaj almaktır. SMR diskler ayrıca RAID ve NAS dizilerinde yeniden yapılandırma (resilver) sırasında zaman aşımına uğrayıp diziyi düşürebilir.

Depolama üreticileri kapasiteyi artırmak için SMR teknolojisini yaygınlaştırdı ve bugün birçok tüketici ve bazı NAS sabit diski SMR'dir. Çoğu kullanıcı bunun farkında değildir, ta ki disk arızalanana veya bir RAID dizisi beklenmedik biçimde çökene kadar. SMR'nin iç çalışma mantığı, hem olağan kullanımı hem de veri kurtarmayı klasik disklerden farklı kılar. Bu rehber, SMR mimarisini, neden kurtarmada ayrı davranış gerektirdiğini ve hangi hataların bir SMR diski geri dönülmez biçimde bozduğunu uzman seviyede anlatır.

SMR nasıl çalışır: örtüşen izler

Klasik CMR (Conventional Magnetic Recording) diskte her iz bağımsızdır ve tek başına yeniden yazılabilir. SMR diskte ise yazma kafası okuma kafasından geniştir, bu yüzden izler kısmen üst üste bindirilir; tıpkı bir çatıdaki kiremitler gibi. Bu üst üste binme daha fazla iz, yani daha fazla kapasite sağlar.

Bedeli şudur: bir ize yazmak, onun üzerine binen komşu izleri bozar. Bu yüzden SMR disk, izleri bölgeler (zone) halinde gruplar ve bir bölge içindeki tek bir sektörü güncellemek için çoğu zaman tüm bölgeyi okuyup, değiştirip, yeniden yazması gerekir. Bu, yazma büyümesi (write amplification) denen pahalı bir işlemdir.

Media cache ve arka plan yeniden düzenleme

Bu pahalı bölge yeniden yazmasını kullanıcıdan gizlemek için, sürücü tarafından yönetilen SMR diskler (DM-SMR) bir media cache kullanır. Gelen yazmalar önce diskin CMR olarak davranan küçük bir tampon bölgesine hızlıca yazılır. Disk boştayken firmware, bu tampondaki veriyi arka planda asıl SMR bölgelerine taşır ve izleri yeniden düzenler.

Bu mekanizma üç SMR türünü doğurur. Sürücü yönetimli (DM-SMR) her şeyi firmware içinde gizler ve işletim sistemine normal disk gibi görünür. Ana bilgisayar yönetimli (HM-SMR) bölgeleri işletim sistemine açar. Ana bilgisayar farkında (host-aware) ikisinin arasıdır. Tüketici ve çoğu NAS diski DM-SMR'dir ve kurtarma açısından en zorlu olan da budur, çünkü media cache ve yeniden düzenleme tamamen firmware kontrolündedir ve dışarıdan öngörülemez.

Neden SMR kurtarması farklı

Özellik CMR disk SMR disk Kurtarma etkisi
İz yapısı bağımsız örtüşen (kiremit) güncelleme bölge yeniden yazar
Yazma tamponu yok veya küçük media cache (CMR bölge) imaj sırasında firmware meşgul
Arka plan etkinliği az sürekli yeniden düzenleme okuma bile dahili yazma tetikler
İmaj hızı yüksek belirgin yavaş uzun açık kalma, kafa aşınması
RAID uyumu iyi sorunlu resilver sırasında zaman aşımı

En kritik fark şudur: arızalanmaya başlamış bir SMR diskte firmware, media cache'i asıl bölgelere boşaltmaya çalışırken yoğun kafa hareketi yapar. Diskin kafaları zaten zayıfsa (tıkırtı, zayıf okuma) bu sürekli çaba aşınmayı hızlandırır ve her açılışta durum biraz daha kötüleşir. Bu yüzden SMR disklerde diski gereksiz yere açık tutmak klasik disklerden daha tehlikelidir. Kafa kaynaklı arızaların genel belirtilerini tıkırtı ve klik sesi yazımızda, kafa değişimini ise kafa değişimi head swap yazımızda ele aldık.

Doğru imajlama: yavaş, sabırlı, donanım kontrollü

SMR disk kurtarmasında imaj almak klasik diskten farklı yönetilir. Sıradan bir kopyalama aracı, disk arka planda yeniden düzenleme yaparken zaman aşımına uğrar, tekrar tekrar dener ve hem süreyi hem kafa yükünü artırır. Bunun yerine, disk davranışını kontrol edebilen bir donanım görüntüleyici kullanılır. Bu araçlar, komut zaman aşımlarını ayarlayabilir, arka plan etkinliğini yönetebilir, kötü bölgeleri atlayıp sonra tekrar deneyecek şekilde okuma stratejisini uyarlayabilir ve diski olabildiğince az yıpratır.

Genel ilke aynıdır: önce salt okunur imaj, sonra tüm çalışma imaj kopyası üzerinde. Ancak SMR'de bu imaj saatler yerine günler sürebilir ve okuma stratejisi, firmware'in yeniden düzenleme döngülerine göre ayarlanır. Donanım görüntüleyici yöntemini DeepSpar disk imager yazımızda ve ddrescue ile arızalı diskten imaj alma yazımızda anlattık; SMR farkı, bu araçların zaman aşımı ve arka plan kontrol ayarlarının kritik hale gelmesidir. Firmware ve servis alanı kaynaklı sorunlar için HDD firmware servis alanı yazımız da ilgilidir.

RAID ve NAS içindeki SMR tuzağı

SMR disklerin en çok başı ağrıtan tarafı, RAID ve NAS dizilerinde ortaya çıkar. Bir dizi bir diski yeniden yapılandırırken (resilver veya rebuild) uzun süreli yoğun yazma yapar. DM-SMR bir disk, media cache dolduğunda arka plan yeniden düzenlemeye girer ve bu sırada komutlara geç yanıt verir. RAID kontrolcüsü bu gecikmeyi disk arızası sanıp diski diziden düşürebilir, bu da yeniden yapılandırmanın başarısız olmasına ve dizinin kritik duruma geçmesine yol açar. Birçok kullanıcı, bir CMR diski bilmeden bir SMR diskle değiştirdiğinde tam da bu sorunu yaşadı.

Kurtarma açısından sonuç şudur: SMR içeren çökmüş bir dizide, her diski (SMR olanlar dahil) ayrı ayrı donanım görüntüleyici ile imajlamak, sonra diziyi imajlar üzerinde yeniden kurmak gerekir. Diziyi canlı disklerle yeniden yapılandırmaya zorlamak, zaten zorlanan SMR diskleri daha da yıpratır. RAID yeniden oluşturma mantığını RAID 5 ve 6 kurtarma yazımızda, ZFS tarafını ise ZFS ve RAIDZ kurtarma yazımızda inceledik.

Diskinizin SMR olup olmadığı

Kurtarmaya başlamadan diskin SMR olup olmadığını bilmek, doğru stratejiyi seçmek için önemlidir. Üreticiler genellikle model numarasına göre SMR ve CMR ayrımını yayımlar, ancak bu bilgi her zaman etikette yazmaz. Uzman araçlar disk kimliğinden ve davranışından SMR'yi tespit edebilir. Pratik bir ipucu, uzun ardışık yazmalarda hızın belli bir noktadan sonra media cache dolduğu için çökmesidir. Marka ve modele göre tipik arıza desenlerini Seagate, WD ve Toshiba disk arızaları yazımızda ele aldık.

DSET yaklaşımı

DSET olarak SMR disk kurtarmalarını Ankara Hacettepe Teknokent laboratuvarımızda, diski en az yıpratma ilkesiyle yürütürüz. Önce diskin SMR olup olmadığını ve kafa sağlığını değerlendirir, sonra arka plan etkinliğini ve zaman aşımlarını kontrol edebilen bir donanım görüntüleyici ile salt okunur imaj alırız. İmaj saatlerce hatta günlerce sürebilir; diski gereksiz açıp kapamayız, çünkü her açılış kafa aşınmasını artırır. RAID veya NAS içindeki SMR disklerde diziyi canlı yeniden yapılandırmaya zorlamaz, her diski ayrı imajlayıp diziyi imajlar üzerinde kurarız. Başarı olasılığını baştan dürüstçe paylaşırız; SMR kurtarması genelde CMR'den daha yavaş ve daha maliyetlidir. Bir SMR diskiniz arızalandıysa veya SMR içeren bir diziniz çöktüyse, diski tekrar tekrar açmadan DSET ile iletişime geçin.

Sık sorulan sorular

SMR diskten veri kurtarmak CMR'den neden daha zor? Çünkü SMR diskte izler örtüşür ve disk, media cache'i asıl bölgelere taşımak için sürekli arka plan etkinliği yapar. Bu, imajı çok yavaşlatır, okumanın bile dahili yazma tetiklemesine yol açar ve arızalı bir diskte kafaları daha hızlı yıpratır. Bu yüzden SMR kurtarması daha uzun sürer, daha dikkatli araç gerektirir ve başarı olasılığı kafa durumuna daha duyarlıdır.

NAS'ımda bir diski değiştirdim ve dizi yeniden kurulmadı, sebep SMR mi? Büyük olasılıkla evet. DM-SMR bir disk, uzun süreli yeniden yapılandırma yazması sırasında media cache dolunca arka plan düzenlemeye girer ve komutlara geç yanıt verir. RAID kontrolcüsü bu gecikmeyi arıza sanıp diski düşürebilir. Çözüm, zorlamaya devam etmek değil, dizideki diskleri imajlayıp kurtarmayı laboratuvar ortamında yapmaktır.

SMR diski dondurucuya koymak veya evde kopyalamayı denemek zarar verir mi? Evet, hem dondurucu miti hem de evde ısrarla kopyalama denemesi tüm disklerde zararlıdır, SMR'de daha da fazla. Dondurucu yoğuşma ve ısıl şok yaratır; ısrarlı kopyalama, zaten media cache'i boşaltmaya çalışan diskin kafalarını yıpratır. Arızalı bir SMR diski tekrar tekrar açmak, kurtarılabilir veriyi geri dönülmez biçimde azaltabilir.

Kaynaklar