Aktualisieren der Firmware

Artikel
03/09/2023

Das Aktualisieren der Firmware für Laufwerke war lange Zeit eine umständliche Aufgabe mit potenziellen Ausfallzeiten. Deshalb sorgen wir für Verbesserungen bei der Funktion „Speicherplätze“, Windows Server und Windows 10, Version 1703 und neuer. Wenn Sie Laufwerke haben, die den neuen Firmwareupdatemechanismus in Windows unterstützen, können Sie die Firmware von Laufwerken im Produktivbetrieb ohne Ausfallzeiten aktualisieren. Wenn Sie jedoch die Firmware eines Laufwerks, das sich im Produktivbetrieb befindet, aktualisieren möchten, lesen Sie vorher unsere Tipps, wie das Risiko einer Ausfallzeit während der Verwendung dieser leistungsfähigen neuen Funktionen vermieden werden kann.

Warnung

Firmwareupdates sind ein potenziell risikoreicher Wartungsvorgang, und Sie sollten sie nur nach gründlicher Überprüfung des neuen Firmwareabbilds anwenden. Es ist möglich, dass sich neue Firmware auf nicht unterstützter Hardware negativ auf die Zuverlässigkeit und Stabilität auswirken kann oder sogar zu Datenverlust führen kann. Administratoren sollten die Versionsanmerkungen zu einem gegebenen Update lesen, um dessen Auswirkungen und Anwendbarkeit zu bestimmen.

Laufwerkkompatibilität

Sie müssen über unterstützte Laufwerke verfügen, um Windows Server zum Aktualisieren von Laufwerkfirmware zu verwenden. Zur Sicherstellung des allgemeinen Geräteverhaltens haben wir zuerst neue und – für Windows 10 und Windows Server 2016 – optionale HLK-Anforderungen (Hardware Lab Kit) für SAS-, SATA- und NVMe-Geräte definiert. Diese Anforderungen geben an, welche Befehle ein SATA-, SAS- oder NVMe-Gerät unterstützen muss, um mithilfe dieser neuen in Windows vorhandenen PowerShell-Cmdlets aktualisiert werden zu können. Für die Unterstützung dieser Anforderungen gibt es eine neue HLK-Prüfung, um zu überprüfen, ob Herstellerprodukte den richtigen Befehl unterstützen, und um sie in zukünftigen Revisionen zu implementieren.

Wenden Sie sich an Ihren Lösungsanbieter, um Informationen darüber zu erhalten, ob Ihre Hardware unterstützt, dass Windows die Laufwerkfirmware aktualisiert. Im Folgenden sind Links zu den verschiedenen Anforderungen aufgelistet:

SATA: Device.Storage.Hd.Sata - im Bereich [Falls implementiert] Firmware Download & Aktivierung
SAS: Device.Storage.Hd.Sas - im Bereich [Falls implementiert] Firmware Download & Aktivierung
NVMe: Device.Storage.ControllerDrive.NVMe – in den Abschnitten 5.7 und 5.8

PowerShell-Cmdlets

Windows wurden die beiden folgenden Cmdlets hinzugefügt:

Get-StorageFirmwareInformation
Update-StorageFirmware

Das erste Cmdlet bietet Ihnen detaillierte Informationen zu den Funktionen des Geräts, Firmwareimages und Revisionen. In diesem Fall enthält der Computer nur ein einzelnes SATA-SSD mit einem Firmwareslot. Hier sehen Sie ein Beispiel:

Get-PhysicalDisk | Get-StorageFirmwareInformation

SupportsUpdate        : True
NumberOfSlots         : 1
ActiveSlotNumber      : 0
SlotNumber            : {0}
IsSlotWritable        : {True}
FirmwareVersionInSlot : {J3E16101}

Beachten Sie, dass SAS-Geräte „SupportsUpdate“ immer als „True“ melden, da es keine Möglichkeit gibt, das Gerät zur Unterstützung dieser Befehle explizit abzufragen.

Das zweit Cmdlet, „Update-StorageFirmware“ erlaubt den Administratoren, die Laufwerkfirmware mit einer Imagedatei zu aktualisieren, wenn das Laufwerk den neuen Firmwareupdatemechanismus unterstützt. Sie sollten diese Imagedatei direkt vom Originalgerätehersteller (OEM) oder dem Hersteller des Laufwerks anfordern.

Hinweis

Bevor Sie eine in der Produktion eingesetzte Hardware aktualisieren, testen Sie das Firmwareupdate auf einer identischen Hardware in einer Testumgebung.

Das Laufwerk lädt zunächst das neue Firmwareimage in einen internen Staging-Bereich. Währenddessen wird E/A normalerweise fortgesetzt. Das Image wird nach dem Download aktiviert. Während dieses Zeitraums kann das Laufwerk nicht auf E/A-Befehle reagieren, da eine interne Zurücksetzung erfolgt. Dies bedeutet, dass das Laufwerk keine Daten während der Aktivierung zur Verfügung stellt. Eine Anwendung, die auf diesem Laufwerk auf Daten zugreift, muss auf eine Antwort warten, bis die Aktivierung der Firmware abgeschlossen ist. Hier ist ein Beispiel des Cmdlets, das gerade ausgeführt wird:

$pd | Update-StorageFirmware -ImagePath C:\Firmware\J3E160@3.enc -SlotNumber 0
$pd | Get-StorageFirmwareInformation

SupportsUpdate        : True
NumberOfSlots         : 1
ActiveSlotNumber      : 0
SlotNumber            : {0}
IsSlotWritable        : {True}
FirmwareVersionInSlot : {J3E160@3}

Laufwerke schließen normalerweise keine E/A-Einforderungen ab, wenn ein neues Firmwareimage aktiviert wird. Wie lange dauert, ein Laufwerk aktivieren, hängt von dem Entwurf und der Firmware aktualisiert werden. Erfahrungsgemäß reicht der Updatezeitraum von weniger als 5 Sekunden bis über 30 Sekunden.

Dieses Laufwerk hat das Firmwareupdate innerhalb von ungefähr 5,8 Sekunden abgeschlossen, wie hier gezeigt wird:

Measure-Command {$pd | Update-StorageFirmware -ImagePath C:\\Firmware\\J3E16101.enc -SlotNumber 0}

 Days : 0
 Hours : 0
 Minutes : 0
 Seconds : 5
 Milliseconds : 791
 Ticks : 57913910
 TotalDays : 6.70299884259259E-05
 TotalHours : 0.00160871972222222
 TotalMinutes : 0.0965231833333333
 TotalSeconds : 5.791391
 TotalMilliseconds : 5791.391

Aktualisieren von Laufwerken im Produktivbetrieb

Bevor Sie einen Server in den Produktivbetrieb versetzen, wird empfohlen, dass Sie die Firmware Ihrer Laufwerke auf die Firmware aktualisieren, die vom Anbieter der Computerhardware oder dem OEM empfohlen wurde, der Ihnen Ihre Speicherlösung (Speichergehäuse, Laufwerke und Server) verkauft hat und diese unterstützt.

Sobald sich ein Server im Produktivbetrieb befindet, sollten Sie daran so wenig Änderungen wie möglich vornehmen. Jedoch kann es vorkommen, dass der Verkäufer Ihrer Projektmappe Ihnen rät, ein wichtiges Firmwareupdate für Ihre Laufwerke zu installieren. In diesem Fall sind hier einige gute Vorgehensweisen vorgestellt, die Sie anwenden können, bevor Sie Firmwareupdates für Ihre Laufwerke installieren:

Lesen Sie die Versionshinweise zur Firmware, und bestätigen Sie, dass das Update Probleme behandelt, die sich auf Ihre Umgebung auswirken könnten, und dass die Firmware keine bekannten Probleme enthält, die negative Folgen für Sie haben könnten.
Installieren Sie die Firmware auf einem Server in Ihrer Testumgebung, die über identische Laufwerke verfügt (einschließlich der Revision des Laufwerks, falls mehrere Revisionen desselben Laufwerks existieren), und testen Sie das Laufwerk unter Last mit der neuen Firmware. Informationen über die Ausführung synthetischer Auslastungstests finden Sie unter Testen von Speicherplätzen mit synthetischen Arbeitslasten mit Windows Server.

Automatische Firmwareupdates mit „Direkte Speicherplätze“

Windows Server 2016 enthält einen Zustandsdienst für Bereitstellungen von „Direkte Speicherplätze“ (einschließlich Microsoft Azure Stack-Lösungen). Der Hauptzweck des Zustandsdiensts ist es, die Überwachung und die Verwaltung Ihrer Hardwarebereitstellung zu erleichtern. Als Teil der Verwaltungsfunktionen bietet er die Möglichkeit, Laufwerksfirmware auf allen Knoten des Cluster zu installieren, ohne Workloads offline zu schalten oder Ausfallzeiten zu verursachen. Diese Funktion ist richtlinienbasiert und wird durch den Administrator gesteuert.

Die Verwendung des Zustandsdiensts, um Firmware auf einem Cluster zu installieren, ist sehr einfach. Sie müssen die folgenden Schritte durchführen:

Überlegen Sie, welche HDD- und SSD-Laufwerke Teil Ihres Clusters „Direkte Speicherplätze“ sein sollen, und ob die Laufwerke unterstützen, dass Windows Firmwareupdates ausführt.
Listen Sie diese Laufwerke in der XML-Datei der unterstützen Komponenten auf.
Identifizieren Sie die Firmwareversionen, die diese Laufwerke in der XML-Datei der unterstützten Laufwerke besitzen sollen (einschließlich den Pfad der Firmwareimages).
Hochladen der XML-Datei in die Clusterdatenbank

An diesem Punkt überprüft und analysiert der Zustandsdienst die XML-Datei, und identifiziert Laufwerke, die nicht die gewünschte Firmwareversion bereitgestellt haben. Anschließend werden Knoten für Knoten die E/A-Anforderungen so umgeleitet, dass sie die betroffenen Laufwerke nicht erreichen und deren Firmware aktualisiert werden kann. Ein „Direkte Speicherplätze“-Cluster erreicht Resilienz, indem er Daten auf mehrere Serverknoten aufteilt. Der Zustandsdienst kann einen gesamten Knoten mit vielen Laufwerken für Updates isolieren. Sobald ein Update für einen Knoten ausgeführt wird, wird eine Reparatur in „Speicherplätze“ ausgelöst. Alle Kopien von Daten im Cluster werden wieder miteinander synchronisiert, bevor mit dem nächsten Knoten fortgefahren wird. Für „Speicherplätze“ ist es während des Roll-out-Vorgangs normal, sich in einen „heruntergestuften“ Betriebsmodus zu versetzen, und dies wird auch erwartet.

Um eine stabile Installation und genügend Zeit für die Überprüfung des Firmwareimages zu garantieren, gibt es eine Verzögerung zwischen den Updates verschiedener Server Standardmäßig wartet der Zustandsdienst 7 Tage, bevor der zweite Server aktualisiert wird. Alle nachfolgenden Server (der dritte, vierte, ...) werden mit einem Tag Verzögerung aktualisiert. Ist ein Administrator der Meinung, dass die Firmware instabil ist oder in einer anderen Weise unerwünscht, kann er/sie die weitere Installation durch den Zustandsdienst jederzeit stoppen. Wenn die Firmware zuvor überprüft wurde und eine schnellere Installation gewünscht ist, können die Standardwerte von Tagen zu Stunden oder Minuten angepasst werden.

Hier ist ein Beispiel der unterstützten Komponente XML für einen allgemeinen „Direkte Speicherplätze“-Cluster:

 <Components>
     <Disks>
        <Disk>
            <Manufacturer>Contoso</Manufacturer>
            <Model>XYZ9000</Model>
            <AllowedFirmware>
              <Version>2.0</Version>
              <Version>2.1>/Version>
              <Version>2.2</Version>
            </AllowedFirmware>
            <TargetFirmware>
              <Version>2.2</Version>
              <BinaryPath>\\path\to\image.bin</BinaryPath>
            </TargetFirmware>
        </Disk>
        ...
        ...
    </Disks>
 </Components>

Laden Sie einfach die XML-Datei in die Clusterdatenbank hoch, damit die Installation der neuen Firmware in diesem „Direkte Speicherplätze“-Cluster gestartet wird.

$SpacesDirect = Get-StorageSubSystem Clus*

$CurrentDoc = $SpacesDirect | Get-StorageHealthSetting -Name "System.Storage.SupportedComponents.Document"

$CurrentDoc.Value | Out-File <Path>

Bearbeiten Sie die Datei in einem beliebigen Editor, wie z.B. Visual Studio Code oder Notepad, und speichern Sie sie anschließend.

$NewDoc = Get-Content <Path> | Out-String

$SpacesDirect | Set-StorageHealthSetting -Name "System.Storage.SupportedComponents.Document" -Value $NewDoc

Häufig gestellte Fragen

Lesen Sie auch Problembehandlung für Updates der Laufwerkfirmware.

Arbeitet es auf jedem Speichergerät?

Es arbeitet auf Speichergeräten, die die richtigen Befehle in ihrer Firmware implementieren. Das Cmdlet „Get-StorageFirmwareInformation“ zeigt, ob die Firmware eines Laufwerks die richtigen Befehle tatsächlich unterstützt (bei SATA/NVMe). Mithilfe des HLK-Tests können Hersteller und OEMs dieses Verhalten testen.

Nach dem Update eines SATA-Laufwerks erscheint ein Bericht, in dem angegeben ist, dass das Laufwerk den Updatemechanismus nicht länger unterstützt. Gibt es ein Problem mit dem Laufwerk?

Nein, das Laufwerk ist in Ordnung, außer wenn die neue Firmware keine Updates mehr zulässt. Dies ist ein bekanntes Problem. Eine zwischengespeicherte Version der Laufwerkfunktionen ist nicht korrekt. Durch Ausführung von „Update-StorageProviderCache -DiscoveryLevel Full“ werden die Laufwerkfunktionen erneut aufgeführt, und die zwischengespeicherte Kopie wird aktualisiert. Zur Problemumgehung wird empfohlen, den oben genannten Befehl auszuführen, bevor Sie ein Firmwareupdate oder eine komplette Installation auf einen „Direkte Speicherplätze“-Cluster initiieren.

Kann ich Firmware auf meinen SAN mit diesem Mechanismus aktualisieren?

Nein. In der Regel verfügen SANs nicht über eigene Hilfsprogramme und Schnittstellen für Wartungsvorgänge dieser Art. Dieser neue Mechanismus ist für direkt zugeordneten Speicher konzipiert, z.B. für SATA, SAS oder NVMe-Geräte.

Wo erhalte ich das Firmwareabbild?

Sie sollten jede Firmware immer direkt von Ihrem OEM, Lösungsanbieter oder Hersteller des Laufwerks anfordern und sie nicht von Drittanbietern herunterladen. Windows stellt den Mechanismus bereit, um das Image für das Laufwerk zu erhalten, kann aber dessen Integrität nicht verifizieren.

Funktioniert dies auf gruppierten Laufwerken?

Die Cmdlets können ihre Funktion ebenso auf gruppierten Laufwerken ausführen, bedenken Sie jedoch, dass die Orchestrierung des Zustandsdiensts die E/A-Auswirkung auf laufenden Downloads verringert. Wenn die Cmdlets direkt auf gruppierten Laufwerke verwendet werden, findet keine E/A mehr statt. Generell ist die beste Empfehlung, die Updates der Laufwerkfirmware durchzuführen, wenn keine oder nur eine minimale Workload für die zugrunde liegenden Geräte vorliegt.

Was geschieht, wenn ich die Firmware auf Speicherplätzen aktualisiere?

Sie können diesen Vorgang auf Windows Server 2016 mit auf „Direkte Speicherplätze“ bereitgestelltem Zustandsdienst durchführen, ohne dass Sie Ihre Workloads offline schalten müssen, vorausgesetzt, die Laufwerke unterstützen die Firmwareupdates durch Windows Server.

Was geschieht, wenn das Update fehlschlägt?

Das Update könnte aus verschiedenen Gründen fehlschlagen; einige davon sind: 1) Das Laufwerk unterstützt nicht die richtigen Befehle für Windows zur Aktualisierung der Firmware. In diesem Fall wird das neue Firmwareimage nie aktiviert, und das Laufwerk arbeitet weiterhin mit dem alten Image. 2) Das Image kann nicht heruntergeladen werden oder auf diesem Laufwerk angewendet werden (Versionskonflikt, beschädigtes Image,...). In diesem Fall kann das Laufwerk den Befehl zum Aktivieren nicht ausführen. In diesem Fall wird weiterhin mit dem alten Firmwareimage gearbeitet.

Wenn das Laufwerk nach einem Firmwareupdate gar nicht reagiert, weist möglicherweise die Laufwerkfirmware selbst einen Bug auf. Testen Sie alle Firmwareupdates in einer Testumgebung vor dem Einfügen in die Produktionsumgebung. Die einzige Lösung kann sein, das Laufwerk auszutauschen.

Weitere Informationen finden Sie unter Problembehandlung für Updates der Laufwerkfirmware.

Wie verhindere ich die Installation einer sich in Bearbeitung befindlichen Firmware?

Deaktivieren Sie die Installation in PowerShell über:

Get-StorageSubSystem Cluster* | Set-StorageHealthSetting -Name "System.Storage.PhysicalDisk.AutoFirmwareUpdate.RollOut.Enabled" -Value false

Ich erhalte die Meldung, dass der Zugriff verweigert wurde, oder den Fehler, dass der Pfad während des Rollouts nicht gefunden werden konnte. Wie löse ich dieses Problem?

Stellen Sie sicher, dass das für das Update gewünschte Firmwareimage über alle Clusterknoten zugänglich ist. Die einfachste Möglichkeit ist es, das Image auf einem freigegebenen Clustervolume zu platzieren.

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