那個是 SMR 適用的檔案系統？
Chao Siang Chen
Business Owner and CRM Consultant - Making home apps, Salesforce.com admin, and enterprise internal consulting
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SMR HDD 需要新的檔案系統
隨着越來越高比率的 SMR HDD，要如爲它何選擇搭配的 File System 呢？
目前 4TB 以內的 CMR HDD 已經越來越少，2.5" 更是全面 SMR 機型，我認爲自己遲早要面對預算內只能購買到 SMR HDD 的狀況，因此上網蒐集如何避免 SMR 的不穩定效能與較高的損壞率的問題。
在社羣討論串有看到 SMR 應該搭配 special purpose 的 File System，而不是 gengeral purpose 的 EXT4。除了正在發展的 ZoneFS，BTRFS 也有提供 Patch 支援 zoned block device。
這與我早期在使用 COBOL + Microsoft ISAM 與 Novell Netware Btrieve 的經驗相同，當時的檔案系統需要更緊密的結合硬體設計，因爲磁碟機的硬體設計是固定的。必須要根據物理與統計學，決定檔案系統的資料結構（例如將 FAT 放在磁片中間的的磁軌是根據屋裏的磁臂最短移動距離，與統計學的期望值，的科學理論基礎設計）。當初在沒有 Zone 的概念下所設計的 File System 也必須要隨着硬碟技術的推進，重新設計。
我的 2-Bay NAS 使用情景
我考慮未來使用 SMR 做爲 NAS 的外接備份硬碟。
雖然是冷儲存，但因爲定期備份，檔案大小不一，數量繁多，每次備份會更新與刪除許多檔案。
不同於 QNAP TS-251A 的虛擬化機器，Asustor AS-5102 的軟體測試開發，Synology DS-218j 僅單純的檔案存取共享，有安裝 Synology Drive 與 Office 做爲 Intranet Office，沒有啓用任何 Index Service。
DS-218J 搭配 SSD 與 HDD，使用 SDD 做爲開機與應用程式目的磁碟，CMR HDD 做爲資料碟，備份到 USB CMR HDD 上。目前資料碟包含約 100,000 個檔案，佔用 1.6TB 空間。
雖然是 2-Bay NAS，我沒有建立 RAID 而選擇分開存放是因爲：
- 應用程式在 SSD，加速存取與搜尋
- CMR HDD 相對於 SSD 在儲存資料上的單位價格比較低
- 備份是同步到外接 USB HDD
- 我不需要 RAID 1 的資料存取不中斷保護
我使用過 Hyper Backup 的 Incremental and Multi-version 備份，他會建立許多 5xMB 的備份檔案，與許多設定檔案，有點類似 GNOME Déjà Dup。他有備份還原驗證，但不清楚是否有 CRC 驗證與糾錯。
順帶一提：ZFS 有 CRC 驗證，但沒有糾錯，這兩者是不同的。
Synology BTRFS 的問題
我打算將 USB SMR HDD 格式化爲 BTRFS，保持讀寫效率與降低耗損，並不需要他的 Snapshot，也不會用他做 RAID。
目前不知道 Synology 是否有上 Zoned Device Support Patch，也無法確定 Synology 格式化後的 BTRFS 是否能被 Ubuntu 掛載，反之也不確定。只確定 Synology 把 BTRFS 放在 LVM 的控管下，這可能會導致其他電腦無法輕易讀取，增加資料救援的難度。
當我在社羣詢問 Synology DS218 對於 BTRFS 的支援時，發現官網文件、賣場商品描述、與測試過的網友衆說紛紜，我判斷這不是 Synology 主推規格，才會放任 BTRFS 的資訊混亂，打迷糊仗。
歸納重點
- SMR 不適合存放經常變動的零星小檔案，容易造成 fragment，搬移時會影響效能，也可能因爲回應太慢，導致被系統判定離線
- object-base system 比較適合搭配 SMR，因爲可以用 256MB 爲單位儲存物件，避免零星小檔案
- 在 SMR HDD 上可以考慮使用 BTRFS，BTRFS 正在開發支援 Zoned Storage
- Synology DS-220j 不支援 BTRFS 不是因爲 RTD1296 CPU 的效能限制
- Synology DS-220 不支援內接與外接硬碟使用 BTRFS (feedback from pctine)
- Synology 要先用 Storage Manager 掛載 BTRFS HDD，不支援其他系統格式化後的 BTRFS (feedback from pctine)
- ZoneFS 相對於 General Purpose 的 EXT4，是一個適合 SMR HDD 的方案
Reference
我閱讀過下面的討論串，也推薦對這個主題有興趣的網友閱讀：
- SMR Archive Drives, Fast, Now
- EXT4 or BTRFS Filesystem on SMR drive?
- Use BTRFS on SMR drives!
- Fastest Linux Filesystem on Shingled Disks
- Storage format.... BTRFS or ZFS
- Zonefs File-System Will Land with Linux? 5.6
- btrfs: zoned block device support
- BTRFS 有雷 - 目前不適用於 RAID5/6
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