Sachverhalt:
A. Am 11. September 2002 wurde X._ vom Bezirksgericht Dielsdorf wegen mehrfachen Diebstahls und Betrugs sowie Versuchs dazu zu einer bedingt vollziehbaren Gefängnisstrafe von 6 Monaten mit einer Probezeit von 2 Jahren verurteilt.
Am 1. September 2008 wurde er mit Strafbefehl der Staatsanwaltschaft Winterthur/Unterland wegen mehrfachen Vergehens und mehrfacher Übertretung des BetmG mit 90 Tagessätzen Geldstrafe zu Fr. 30.-- bestraft, davon 45 Tagessätze bedingt vollziehbar mit einer Probezeit von 3 Jahren.
Am 20. Januar 2010 fand ihn das Bezirksgericht Zürich der mehrfachen Widerhandlung gegen Art. 19 Ziff. 1 Abs. 4 und 5 BetmG sowie der mehrfachen Widerhandlung gegen <ref-law> schuldig. Es sprach ihn frei vom Vorwurf des Betrugs. Das Bezirksgericht bestrafte ihn mit einer Geldstrafe von 320 Tagessätzen zu Fr. 30.-- (unter Anrechnung von 3 Tagen Untersuchungshaft) sowie mit Fr. 300.-- Busse. Es verzichtete auf den Widerruf des bedingt ausgefällten Teils der Geldstrafe vom 1. September 2008, verlängerte aber die Probezeit um 1 1⁄2 Jahre.
Am 3. August 2010 büsste ihn das Bezirksamt Frauenfeld mit Strafverfügung wegen Zechprellerei, Fahrens in fahrunfähigem Zustand, Fahrens trotz Führerausweisentzugs und mehrfacher Übertretung des BetmG mit einer bedingten Geldstrafe von 30 Tagessätzen zu Fr. 50.-- bei einer Probezeit von 4 Jahren sowie Fr. 750.-- Busse als Zusatzstrafe zum Urteil des Bezirksgerichts Zürich vom 20. Januar 2010.
Am 21. Oktober 2010 sprach ihn das Obergericht des Kantons Zürich auf Berufung der Staatsanwaltschaft gegen das Urteil des Bezirksgerichts Zürich vom 20. Januar 2010 des Betrugs gemäss <ref-law> schuldig und stellte im Übrigen fest, das bezirksgerichtliche Urteil vom 20. Januar 2010 sei in Rechtskraft erwachsen, soweit er der mehrfachen Widerhandlung gegen Art. 19 Ziff. 1 Abs. 4 und 5 BetmG sowie der mehrfachen Widerhandlung gegen <ref-law> schuldig gesprochen worden war. Es bestrafte ihn mit einer Freiheitsstrafe von 21 Monaten als Gesamtstrafe und teilweise Zusatzstrafe zum Strafbefehl der Staatsanwaltschaft Winterthur/Unterland vom 1. September 2008 und als Zusatzstrafe zur Strafverfügung des Bezirksamts Frauenfeld vom 3. August 2010 sowie mit einer Busse von Fr. 500.--. Es schob den Vollzug der Freiheitsstrafe nicht auf und widerrief den mit Strafbefehl vom 1. September 2008 bedingt ausgefällten Teil der Geldstrafe (nämlich 45 Tagessätze zu Fr. 30.--).
B. X._ erhebt Beschwerde in Strafsachen mit den Anträgen, das obergerichtliche Urteil zu korrigieren, soweit er zu einer unbedingten Freiheitsstrafe von 21 Monaten verurteilt wurde. Es sei ihm der bedingte Strafvollzug zu gewähren. Eventualiter sei er zu einer teilbedingten Freiheits- oder Geldstrafe zu verurteilen, wobei der zu vollziehende Anteil weniger als 12 Monate zu betragen habe. Subeventualiter sei er von der Anklage des Betrugs freizusprechen, und die Sache sei zu neuer Beurteilung des Strafmasses an die Vorinstanz zurückzuweisen. Es sei ihm die unentgeltliche Rechtspflege zu gewähren.

Erwägungen:
1. Der Beschwerdeführer wendet gegen den Schuldspruch wegen Betrugs ein, er habe die Verträge betreffend Miete, Bierlieferung und Darlehen stellvertretend und in Absprache abgeschlossen. Die Vertragspartner hätten das akzeptiert. Die nachträgliche Aussage des zuständigen Firmenvertreters, er wäre den Vertrag "nie im Leben" eingegangen (vgl. angefochtenes Urteil S. 20), sei eine Schutzbehauptung. Er habe allenfalls listig, aber nicht arglistig gehandelt. Es sei ihm nicht darum gegangen, die Firma hereinzulegen. Betrug sei nicht gegeben.
Die Vorinstanz stellt fest, der Beschwerdeführer habe nach seinen Aussagen die Verträge abgeschlossen, jedoch nie die Absicht gehabt, das Restaurant zu führen. Er habe die Fr. 30'000.-- erhalten. Davon sei nichts mehr übrig. Insoweit anerkenne er den Anklagesachverhalt. In der Folge beurteilt sie das weitere Aussageverhalten des Beschwerdeführers als nicht glaubhaft (angefochtenes Urteil S. 8-14) und nimmt nach eingehender Würdigung des Sachverhalts an, der Betrugstatbestand sei erfüllt (angefochtenes Urteil S. 14-29).
Mit dieser Beurteilung setzt sich der Beschwerdeführer weder in tatsächlicher noch in rechtlicher Hinsicht entsprechend den bundesrechtlichen Begründungsanforderungen auseinander (<ref-law> in Verbindung mit Art. 106 Abs. 1 und 2 BGG; vgl. <ref-ruling> E. 2.1 und E. 2.2). Willkür muss substanziiert begründet werden. Auf bloss appellatorische Kritik ist nicht einzutreten (<ref-ruling> E. 4.2.3 S. 5). Auf der Grundlage des massgebenden Sachverhalts (<ref-law>) ist der Schuldspruch gemäss <ref-law> nicht zu beanstanden. Es kann auf das angefochtene Urteil verwiesen werden (<ref-law>).
2. Der Beschwerdeführer bringt vor, 21 Monate Freiheitsstrafe würden seine Familie und seine Arbeitsstelle zerstören. Das könne nicht der Sinn der Strafe sein. Im Sommer 2008 habe er in einer Krise gesteckt. Die letztmaligen Betäubungsmitteldelikte gingen auf eine unverständlich dumme Wiederholung zurück. Er sei vollumfänglich geständig gewesen. Das Strafmass sei stossend und gegen jedes Rechtsempfinden. Er verweist auf die frühere Rechtsprechung zur 18-Monate-Grenze (<ref-ruling> E. 3 S. 101; <ref-ruling> E. 2c S. 340). Damit habe sich die Vorinstanz nicht auseinandergesetzt. Seine besonders günstigen Umstände rechtfertigten den bedingten Strafvollzug. Aufgrund der günstigen Legalprognose sei vom Widerruf abzusehen.
2.1 Zur Sanktionsbeurteilung sind die folgenden Tatsachen wesentlich. Den Betrug beging er mit dem Abschluss des Darlehens- und Bierlieferungsvertrags am 28. November 2006 und somit einerseits vor dem Strafbefehl vom 1. September 2008 und andererseits innerhalb der Fünfjahresfrist (<ref-law>) seit dem Urteil des Bezirksgerichts Dielsdorf vom 11. September 2002. Nach diesem Strafbefehl vom 1. September 2008 beging er die Widerhandlungen gegen das BetmG gemäss dem in Rechtskraft erwachsenen Schuldspruch des Bezirksgerichts Zürich vom 20. Januar 2010 (oben Bst. A).
2.2 Die Vorinstanz setzt sich ausführlich mit den Kriterien zum Widerruf einer bedingten Strafe gemäss <ref-law>, zur Strafzumessung und zu den Vollzugsmodalitäten der Strafe auseinander. Darauf kann verwiesen werden (<ref-law>). Insbesondere legt sie bei der Bestimmung der Strafe die Voraussetzungen des anwendbaren Rechts, der retrospektiven Konkurrenz sowie der Zusatzstrafe dar. Das wird vom Beschwerdeführer nicht in Frage gestellt, weshalb darauf nicht einzugehen ist (vgl. <ref-ruling> E. 4.3.1 mit Verweisung auf Urteil 6B_785/2009 vom 23. Februar 2010 E. 5.5; ferner <ref-ruling> E. 8; <ref-ruling>).
2.3 Die Vorinstanz widerruft den bedingt ausgefällten Teil der Geldstrafe vom 1. September 2008. Sie nimmt eine erhebliche Unbelehrbarkeit des Beschwerdeführers an. Trotz grundsätzlichen Geständnisses lasse sich nicht von echter Einsicht sprechen. Eine Gesamtwürdigung ergebe, dass weder Vorstrafen, laufende Probezeit und Strafuntersuchung, noch intakte Familienverhältnisse, gute Gesundheit, Entscheidungsfreiheit im Handeln und verbüsste Untersuchungshaft den Beschwerdeführer von weiteren Straftaten abhielten. Es sei eine schlechte Prognose zu stellen. Auch die mögliche Warnwirkung der neuen und zu vollziehenden Strafe ändere daran nichts (angefochtenes Urteil S. 34).
Diese Schlechtprognose (vgl. <ref-ruling> E. 4.3) und damit der Widerruf verletzen kein Bundesrecht. Die Vorinstanz berücksichtigt dabei zutreffend auch die neue Strafe (vgl. <ref-ruling> E. 4.5).
2.4 Die Vorinstanz bezieht sich bei den Widerhandlungen gegen das BetmG zwar auf die Erwägungen des bezirksgerichtlichen Urteils (oben Bst. A), erkennt aber angesichts der an der Grenze zum schweren Fall liegenden Betäubungsmittelmenge (11,7 g) auf eine Freiheitsstrafe von 10 Monaten. Sie erhöht diese Einsatzstrafe um die hypothetische Zusatzstrafe des Betrugs.
Bei der Strafzumessung zum Betrug führt sie aus, der Beschwerdeführer sei planmässig und zielgerichtet vorgegangen und habe die Rolle des zukünftigen Restaurantbesitzers über mehrere Wochen überzeugend gespielt. Als wichtige Grundlage habe ihm der als Strohmann abgeschlossene Mietvertrag gedient. Das setze einige kriminelle Energie voraus. Der Deliktsbetrag von Fr. 30'000.-- sei beträchtlich. Relativierend sei der Einfluss eines gewissen A._ zu berücksichtigen. Er habe nicht in einer finanziellen Notlage gehandelt. Bei der Täterkomponente falle einerseits das frühere Wohlverhalten und andererseits Zahl, Schwere und Zeitpunkt der Vorstrafen ins Gewicht.
Am 11. September 2002 sei er wegen mehrfachen Diebstahls und Betrugs sowie Versuchs dazu zu einer bedingt vollziehbaren Gefängnisstrafe von 6 Monaten verurteilt worden. Diese einschlägige Vorstrafe wirke straferhöhend. Unter dem Gesichtspunkt des Nachtatverhaltens wirke sein mehr oder weniger geständiges Verhalten trotz widersprüchlicher Aussagen leicht strafreduzierend. Reue gegenüber der Geschädigten sei nicht erkennbar. Um Rückerstattung des Darlehens habe er sich nicht bemüht. Er habe im Arbeitsmarkt wieder Fuss fassen können und lebe in einigermassen guten finanziellen Verhältnissen. Er trage die Hauptlast für die Familie mit drei Kindern. Das könne aber keine besondere Strafempfindlichkeit begründen. Es sei den Strafen für schwere Delikte immanent, dass sie tief ins Leben der Bestraften eingreifen könnten. Das sei vom Gesetzgeber gewollt und könne keine besondere Strafempfindlichkeit begründen. Im Ergebnis sei für den Betrug eine Freiheitsstrafe von 11-11 1⁄2 Monaten angemessen.
In der Folge setzt die Vorinstanz zur Strafe vom 3. August 2010 eine teilweise Zusatzstrafe fest. Dabei nimmt sie an, dass - wäre der im November 2006 begangene Betrug und die Betäubungsmitteldelikte gemäss Strafbefehl vom 1. September 2008 gleichzeitig zu beurteilen gewesen - sich in Beachtung des Asperationsprinzips (<ref-law>) eine (hypothetische) Zusatzstrafe von 13 Monaten gerechtfertigt hätte. Von dieser sei die Strafe der rechtskräftigen Verurteilung vom 1. September 2008 abzuziehen. Folglich belaufe sich die Zusatzstrafe für den Betrug, die als Teil der Gesamtstrafe auszufällen sei, auf 10 Monate Freiheitsstrafe. Unter Berücksichtigung der Einsatzstrafe von 11 Monaten für die nach dem 1. September 2008 begangenen Betäubungsmitteldelikte ergäben sich 21 Monate Freiheitsstrafe (worauf 3 Tage erstandener Untersuchungshaft anzurechnen seien). Für die mehrfache Übertretung von <ref-law> sei zusätzlich eine Busse auszusprechen (angefochtenes Urteil S. 46).
2.5 Gegen diese Strafzumessung wendet der Beschwerdeführer nichts Substanzielles ein. Die Verschuldenseinstufung ist nicht zu beanstanden. Die mehrfache Widerhandlung gegen das BetmG liegt nahe dem mengenmässig qualifizierten schweren Fall (12 g; <ref-ruling>) mit einer Mindeststrafe von einem Jahr Freiheitsstrafe, womit eine Geldstrafe verbunden werden kann (Art. 19 Ziff. 1 und Ziff. 2 lit. a BetmG in der alten Fassung). Das Verschulden der Betrugsstraftat wird als "nicht unerheblich" bewertet und entsprechend die Freiheitsstrafe bei einem Strafrahmen von bis zu 5 Jahren im Bereich von 10-11 Monaten "knapp im untersten Fünftel" des Strafrahmens festgesetzt (angefochtenes Urteil S. 42).
Bei der Festsetzung der Gesamtstrafe besteht keine Bindung an das frühere rechtskräftige Urteil bezüglich Strafart und Vollzugsmodalitäten (<ref-ruling> E. 5.2.1). Die entsprechenden Vorbringen sind unbegründet. Hinsichtlich der vom Beschwerdeführer angerufenen Rechtsprechung zur 18-Monate-Grenze ist anzumerken, dass gemäss <ref-law> heute die Grenze bei 24 Monaten liegt. Gemäss Art. 41 Ziff. 1 Abs. 1 aStGB war der bedingte Vollzug bis zu einem Strafmass von 18 Monaten Freiheitsstrafe möglich. Nach der in BGE <ref-ruling> begründeten Praxis hatte das Gericht diese 18-Monate-Grenze bei der Strafzumessung gemäss Art. 63 aStGB strafmindernd zu berücksichtigen, wenn eine Freiheitsstrafe von nicht erheblich längerer Dauer in Betracht fiel und die Voraussetzungen des bedingten Vollzugs im Übrigen erfüllt waren. Diese Grenze lag bei 21 Monaten (zusammenfassend <ref-ruling> E. 3.2). Diese Praxis wurde nicht ins neue Recht übernommen (<ref-ruling> E. 3.6). Allerdings sind die einschneidenden Folgen des unbedingten Vollzugs auch unter neuem Recht in die Würdigung mit einzubeziehen (<ref-ruling> E. 3.4-3.6). Das hat die Vorinstanz getan.
2.6 Der bedingte Vollzug gemäss <ref-law> kommt objektiv nicht in Betracht. Denn der Beschwerdeführer ist innerhalb der Fünfjahresfrist von <ref-law> mit einer Freiheitsstrafe von 6 Monaten bestraft worden (oben Ziff. 2.1). Damit setzt ein bedingter Vollzug gemäss <ref-law> subjektiv "besonders günstige Umstände" voraus. Solche verneint die Vorinstanz zutreffend. Für eine teilbedingte Strafe gemäss <ref-law> muss eine begründete Aussicht auf Bewährung bestehen. Die subjektiven Voraussetzungen von <ref-law> gelten auch für <ref-law>. Bei einer Schlechtprognose ist der teilweise Aufschub nicht gerechtfertigt (<ref-ruling> E. 5.3.1). Die Vorinstanz verletzt mit dem Ausschluss des bedingten wie des teilbedingten Vollzugs (angefochtenes Urteil S. 48) kein Bundesrecht.
3. Der Beschwerdeführer macht im Sinne des so genannten "Verteidigerdilemmas" geltend, dass der Verteidiger grundsätzlich nicht "eventuell" zum Strafpunkt plädieren könne, wenn er im Hauptstandpunkt Freispruch beantrage. Ein Eventualantrag müsse dem Gericht als unglaubwürdig erscheinen und schwäche den Hauptantrag. Sollten die diesbezüglichen Ausführungen "(zu) knapp" ausgefallen sein, dürfe sich das nicht zu seinem Nachteil auswirken.
Der Beschwerdeführer legt nicht dar, dass und inwiefern sich sein Eventualantrag nachteilig ausgewirkt haben sollte. Eventualanträge sind in Prozessrecht und Praxis üblich und anerkannt (vgl. Urteil 6B_172/2011 vom 23. Dezember 2011 E. 1 und 2).
4. Die Beschwerde ist abzuweisen, soweit darauf einzutreten ist. Zwar entschied die Vorinstanz abweichend vom Bezirksgericht. Angesichts der vorinstanzlichen Begründung konnten aber keine Zweifel an der Bundesrechtskonformität des angefochtenen Urteils aufkommen. Das Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege ist wegen Aussichtslosigkeit der Rechtsbegehren abzuweisen (<ref-law>). Der finanziellen Lage des Beschwerdeführers ist mit herabgesetzten Gerichtskosten Rechnung zu tragen (Art. 65 Abs. 2 und Art. 66 Abs. 1 BGG).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2. Das Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege wird abgewiesen.
3. Die Gerichtskosten von Fr. 1'600.-- werden dem Beschwerdeführer auferlegt.
4. Dieses Urteil wird den Parteien und dem Obergericht des Kantons Zürich, I. Strafkammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 3. Februar 2012
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Mathys
Der Gerichtsschreiber: Briw