Файловая система REFS в Windows 10

Оценка производительности файловой системы ReFS на HDD в Windows 10

реклама

Введение

реклама

В этом тестировании мы оценим скорость работы файловой системы ReFS на жестких дисках, поскольку для них внедренные в ФС возможности представляют большую ценность. В одном из обновлений Microsoft исключила из Windows 10 возможность форматирования разделов в ReFS, поэтому для этой цели мы воспользуемся свободной утилитой mkrefs. Для тестирования в конце дискового пространства был выделен раздел объемом 8 ГБ. Производились операции копирования на HDD и чтения с него музыкальных файлов, изображений, видеороликов, а также ISO-образа. Кроме того запускались тесты CrystalDiskMark. Для построения графиков использовался табличный процессор LibreOffice Calc, входящий в состав свободного офисного пакета LibreOffice.

реклама

Характеристики тестовой системы:

  • Процессор: Xeon E5440 @ 3.4 ГГц
  • GIGABYTE GA-P35-DS3L
  • Оперативная память: 3584 МБ DDR2-800
  • Жесткий диск: Seagate Barracuda 7200.10 3250410AS 250 ГБ SATA II
  • Твердотельный накопитель: SanDisk SDSSDHII-120G-G25 120 ГБ
  • Windows 10 Pro x64, сборка 16299.309

реклама

Результаты тестов:

реклама

CrystalDiskMark 5.5.0 x64, последовательное чтение (МБайт/с)

CrystalDiskMark 5.5.0 x64, последовательная запись (МБайт/с)

CrystalDiskMark 5.5.0 x64, случайное чтение (МБайт/с)

CrystalDiskMark 5.5.0 x64, случайная запись (Мбайт/с)

Запись 1000 mp3 файлов (6,34 ГБ), с

Запись 10000 изображений (3,39 ГБ), с

Запись 50 видеороликов (4,5 ГБ), с

Запись ISO-образа (2,3 ГБ), с

Чтение 1000 mp3 файлов (6,34 ГБ), с

Чтение 10000 изображений (3,39 ГБ), с

Чтение 50 видеороликов (4,5 ГБ), с

Чтение ISO-образа (2,3 ГБ), с

Заключение

Безусловно, файловая система ReFS является большим шагом вперед, по сравнению с NTFS с точки зрения отказоустойчивости. Однако, с точки зрения производительности не все так гладко. ReFS опережает NTFS при работе со множеством мелких файлов и при чтении файлов большого объема, а NTFS, в свою очередь, лидирует при работе с файлами среднего размера и при записи больших файлов.

Кроме непосредственно ReFS и NTFS в тестировании также приняли участие гости из мира Linux – широко распространенные ФС Ext2, Ext4 и BTRFS, а также все еще применяющаяся FAT32 и ее замена exFAT. Интересно, что BTRFS и ReFS практически во всех тестах демонстрирует схожую производительность, что впрочем неудивительно, поскольку обе системы очень похожи. FAT32 и exFAT не имеют функции журналирования и чувствительны к непредвиденным сбоям, поэтому их нецелесообразно применять там, где важна сохранность данных. Отсутствие журналирования положительно сказывается на работе флеш-накопителей, коие собственно и являются основной средой использования FAT32 и exFAT. Во многих случаях данные файловые системы показывают лучшую производительность, нежели журналируемые ФС, особенно при работе с файлами среднего и большого объема.

Таким образом, можно сказать, что файловая система ReFS определенно имеет свои преимущества и ее применение в определенных случаях не только является оправданным, но и даже рекомендуемым. Да, в настоящий момент ReFS еще не так распространена, как хотелось бы, но, возможно, в будущем, ее производительность повысится, добавится новый функционал и расширится существующий, и она не только обретет бо́льшую известность, но и заменит собой NTFS.

Для чего нужна файловая система ReFS – преимущества над NTFS и другими

Новая файловая система Microsoft ReFS была первоначально представлена ​​на Windows Server 2012. Она включена в Windows 10, где её можно использовать только как часть функции Storage Spaces для пула дисков. ReFS усовершенствована для Windows Server 2016 и является частью Windows 10 Pro для рабочих станций.

Что такое ReFS

Аббревиатура от «Resilient File System», ReFS – это новая файловая система, созданная с использованием кода текущей файловой системы NTFS. На данный момент ReFS – это не просто замена NTFS. Она имеет свои преимущества и недостатки. У Вас не получиться просто использовать ReFS вместо NTFS на вашем системном диске.

Поскольку ReFS – новейшая файловая система Microsoft, она предназначена для решения нескольких основных проблем с NTFS. ReFS призвана быть более устойчивой к повреждению данных, лучше работать с определенными рабочими нагрузками и лучше масштабироваться для очень больших файловых систем. Давайте посмотрим, что именно это означает.

ReFS защищает от повреждения данных

ReFS использует контрольные суммы для метаданных, а также может также использовать контрольные суммы для данных файла. Всякий раз, когда он читает или записывает файл, ReFS проверяет контрольную сумму, чтобы убедиться, что она правильная. Это означает, что сама файловая система имеет встроенный способ обнаружения искажения данных.

ReFS интегрирован с функцией Storage Spaces. Если вы настроили зеркальное хранилище с помощью ReFS, Windows может легко обнаружить повреждение файловой системы и автоматически устранить проблемы, скопировав альтернативную копию данных на другом диске. Эта функция доступна как для Windows 10, так и для Windows 8.1.

Если ReFS обнаруживает поврежденные данные и не имеет альтернативной копии, с которой она может восстановиться, файловая система может немедленно удалить поврежденные данные с диска. Это не требует перезагрузки вашей системы или отключения от сети, как это делает NTFS.

ReFS не просто проверяет файлы на предмет повреждения при чтении и записи. Автоматический сканер целостности данных регулярно проверяет все файлы на диске, чтобы идентифицировать и исправлять повреждение данных. Это автоматическая корректирующая файловая система. Вам вообще не нужно использовать chkdsk.

Новая файловая система также устойчива к повреждению данных другими способами. Например, когда вы обновляете метаданные файла – например, название файла – файловая система NTFS будет напрямую изменять метаданные файла. Если ваш компьютер выйдет из строя или отключится питание во время этого процесса, может произойти повреждение данных. Когда вы обновляете метаданные файла, файловая система ReFS создаст новую копию метаданных. ReFS присвоит файлу новые метаданные только после записи новых метаданных. Нет опасности, что метаданные файла будут повреждены. Это называется «копирование на запись». Copy-on-write также доступен для других современных файловых систем, таких как ZFS и BtrFS для Linux, а также для файловой системы Apple – APFS.

ReFS устраняет некоторые ограничения NTFS

ReFS более современна, чем NTFS, и поддерживает гораздо большие объемы и более длинные имена файлов. В долгосрочной перспективе – это важные улучшения.

В файловой системе NTFS путь к файлу ограничен 255 символами. С ReFS имя файла может содержать до 32768 символов. Windows 10 позволяет отключить это ограничение для символов в файловой системе NTFS, но она всегда отключена на томах ReFS.

ReFS отказалась от имён файлов в формате DOS 8.3. На томе NTFS вы можете получить доступ к C:Program Files через C:PROGRA

1 для обеспечения совместимости со старым программным обеспечением. Эти устаревшие имена файлов удалены из ReFS.

NTFS имеет теоретический максимальный объем в 16 эксабайт, а у ReFS теоретический максимальный объем – 262144 экзабайт. Сейчас это не имеет большого значения. но в один прекрасный день.

ReFS может быть быстрее, иногда

ReFS не просто предназначена для повышения производительности по сравнению с NTFS. Вместо этого Microsoft фокусируется на нескольких важных направлениях оптимизации, которые делают ReFS намного эффективнее в некоторых случаях.

Например, при использовании хранилища, ReFS поддерживает «оптимизацию уровня реального времени». У вас может быть пул дисков оптимизированными на производительность или дисков, оптимизированных на объем. ReFS всегда будет записывать диски, максимизируя производительность. В фоновом режиме ReFS автоматически переместит большие куски данных на более медленные диски для долговременного хранения.

В Windows Server 2016 Microsoft улучшила ReFS, чтобы обеспечить лучшую производительность с помощью определенных функций виртуальной машины. Microsoft Hyper-V использует эти преимущества (теоретически, другое программное обеспечение для виртуальных машин могло бы поддерживать их, если захочет).

Например, ReFS поддерживает клонирование блоков, что ускоряет процесс клонирования виртуальных машин и операции слияния контрольных точек. Чтобы создать клонированную копию виртуальной машины, ReFS нужно только создать новую копию метаданных на диске и привязать к существующим данным на диске. Это связано с тем, что в ReFS несколько файлов могут указывать на одни и те же базовые данные на диске. Когда виртуальная машина изменяется и новые записи сохраняются на диск, она записывает их в другое место, а исходные данные виртуальной машины остаются на диске. Это значительно ускоряет процесс клонирования и требует гораздо меньшего объема дискового пространства.

ReFS также предлагает новую функцию «sparse VDL», которая позволяет ReFS быстро записывать нули в большой файл. Это значительно ускоряет создание нового, пустого файла виртуального жесткого диска фиксированного размера (VHD). В NTFS это может занять 10 минут, а ReFS сделает тоже самое за несколько секунд.

ReFS не может заменить NTFS

Все эти функции звучат неплохо, но вы не можете просто переключиться на ReFS из NTFS. Windows не может загружаться из файловой системы ReFS и требует NTFS.

ReFS также исключает другие функции, доступные в NTFS, включая сжатие и шифрование файловой системы, жесткие ссылки, расширенные атрибуты, дедупликацию данных и дисковые квоты. Тем не менее, ReFS совместима с различными функциями. Например, если вы не можете выполнять шифрование определенных данных на уровне файловой системы, ReFS будет совместима с полным типом шифрования BitLocker.

Windows 10 не позволит вам форматировать любой старый раздел как ReFS. В настоящее время вы можете использовать ReFS только для пространства хранения, где её функции помогают защитить данные от повреждений. В Windows Server 2016 вы можете форматировать тома с помощью ReFS вместо NTFS. Возможно, вы захотите сделать это для тома, на котором планируете хранить виртуальные машины. Однако, вы по-прежнему не сможете использовать ReFS для загрузочного тома. Windows может загружаться только с диска NTFS.

Непонятно, какое будущее ждёт ReFS. Возможно, Microsoft в один прекрасный день улучшит её, пока она не сможет полностью заменить NTFS во всех версиях Windows. Неясно, когда это может произойти. Но, на данный момент ReFS может использоваться только для конкретных задач.

Как использовать ReFS

На обычном ПК с Windows 10 вы можете использовать ReFS только через функцию «Управление дисковыми пространствами». Обязательно отформатируйте свои пространства хранения как ReFS, а не NTFS, когда будете выбирать параметр файловой системы. Вы сможете автоматически использовать функции целостности данных в файловой системе ReFS, если её выберете.

В Windows Server вы можете форматировать некоторые тома как ReFS с помощью обычных инструментов управления дисками, что может быть особенно полезно, если вы используете виртуальные машины на этих дисках. Но, вы не можете отформатировать загрузочный диск как ReFS, и вы потеряете доступ к некоторым функциям NTFS.

Форматирование томов REFS в Windows 10 старше 1703

Сегодня я снова вернусь к разговору о дисковых пространствах. Ранее я уже поднимал эту тему: раз два три

О причинах для перехода на эту файловую систему мы поговорим в другой раз.

Сегодня я расскажу как отформатировать том в файловой системе REFS. Я предполагаю, что вы уже прочитали мои прошлые заметки о Storage Spaces и умеете создавать том. Начиная с Windows 10 1709 Microsoft убрала поддержку создания и форматирования томов в файловой системе REFS. Теперь этот функционал доступен в Windows 10 Professional for Workstation и Windows 10 Enterprise. Но не было-бы этой заметки, если-бы не было вариантов обхода.

Читайте также:  Как изменить иконку диска или флешки в Windows

Способ первый: mkrefs

Разумеется нашелся умелец с GitHub, написавший mkrefs. Утилита проста в использовании, запускается из командной строки.

Способ второй: использование Hyper-V

Этот способ позволяет напрямую работать с дисками в разных операционных системах. Мне приходилось пробрасывать EXT4 том в Debian.

Метод предполагает возможность запуска Hyper-V на компьютере, где предполагается форматировать диск. По сути, мы пробросим виртуальный том Storage Spaces внутрь виртуальной машины, где установлена Windows Server Insider Preview.

Для начала нам следует отключить том в операционной системе хоста через оснастку управления дисками.

Далее в параметрах виртуальной машины подключаем том.

У меня стоит Core версия Windows Server, но приведенные команды подойдут для любого случая. Откроем диспетчер дисков diskpart.

Проверим список дисков. если у нужного диска статус “не в сети”, выполняет команды: set disk; online

Выясняем номер нужного тома и выбираем его

Выключаем виртуальную машину и отключаем от неё диск. В оснастке управления дисками операционной системы хоста подключаем диск. Результат достигнут.

Найдены возможные дубликаты

О причинах для перехода на эту файловую систему мы поговорим в другой раз.

Как-то совсем не логично это заявление. Возможно информация об этой фс мне скажет о том, что она мне нафиг не нужна, а следовательно и текст поста мне читать – только время тратить.

Может быть. Но душа не лежит сегодня закончить о ней пост. А этот уже был готов. Во второй части описан финт ушами, применимый не только для неё.

Еще в самом начале я говорил про отказоустойчивость и расширяемость Storage Spaces. Я не говорил лишь о REFS.

О причинах для перехода на эту файловую систему мы поговорим в другой раз.

Ога. “Вы давайте переходите, вот вам инструкция. Зачем – скажу потом”.

Благо есть первый, он более предпочтительный. Но про второй упомянуть было обязательно.

EXT ещё может быть, а вот ReiserFS.

Эх Ганс, как ты нас подвел! Все так ждали ReiserFS 4.

REFS — Resilient file system

В предыдущей заметке Я обещал рассказать о REFS. Это новая файловая система, призванная со временем заместить NTFS. REFS унаследовала от NTFS множество функций и обрела новый функционал. REFS полностью раскрывает свой потенциал при использовании Storage Spaces. Однако свой профит она вносит и при использовании на одиночном накопителе.

Когда я начинаю говорить о REFS, я обычно слышу схожие вопросы, поэтому попробую их обобщить:

– Какие функции NTFS убрали в REFS?

– Что нового в REFS, чего нет в NTFS?

– Какие основные преимущества REFS перед NTFS?

REFS поистине защищена от сбоев: Если мы рассматриваем простой том, то метаданные хранятся в двух экземплярах и контролируются контрольными суммами. перед каждой операцией чтения/записи, данные проверяюся на наличие ошибок и корректируются при необходимости. Раз в четыре недели запускается задание, в фоновом режиме сканирующее том на наличие повреждений. Исправления вносятся на лету. Поэтому при попытке натравить проверку диска на такой том, получим сообщение:

По умолчанию потоки целостности включены только для метаданных — это позволяет держать файловую систему в непротиворечивом состоянии. Однако, потоки целостности можно включить для всего тома или выбранных файлов/папок. В этом случае REFS гарантирует, что считанные данные являются тем, что Вы когда-то записали. Если контрольная сумма не совпадает — REFS сообщит об ошибке и удалит файл. Это будет сигналом к восстановлению файла из резервной копии: Вы точно знаете, что этот файл был поврежден.

Всё становится интересней, если потоки целостности для данных включены на томе с избыточностью: Четность, двух- или трехстороннее зеркало. В этом случае, обнаружив ошибку контрольной суммы REFS попробует восстановить данные.

Стоит так-же упомянуть и нововведения производительности:

– Четность с зеркальным ускорением позволяет эффективно хранить данные на томе, используя многоуровневое хранилище.

– Клонирование блоков обеспечит огромный прирост производительности снимкам виртуальных машин, особенно их слияние.

– Разреженный метод VDL позволяет мгновенно создавать фиксированные VHD диски большого размера.

О преимуществах рассказал, теперь сравним её с NTFS

Функции NTFS, недоступные в REFS

По разным причинам, функционал файловых систем отличается. Какие-то функции никогда в ней не появятся (например имена в формате 8.3), какие-то появляются в процессе развития. Например, дедупликация данных, недоступная ранее, появилась в версии 3.2. Подробнее о версиях и их поддержке хорошо написано в Википедии. Ниже я привел список:

– Сжатие файловой системы

– Шифрование файловой системы (EFS)

– Загрузка операционной системы

– Поддержка файла подкачки

– Поддержка съемных дисков

Функции общие для REFS и NTFS

– Дедупликация данных ( Windows Server, v.1709 and later)

– Поддержка общих томов кластера

– Поддержка отказоустойчивого кластера

– Списки управления доступом

– Точки повторного анализа

– Моментальные снимки томов

Функции, доступные только в REFS

– Разреженный метод VDL

Таким образом можно сделать вывод, что REFS идеальна как хранилище виртуальных машин и критически важных данных данных.

В следующей заметке я расскажу об обслуживании REFS в рамках Storage Spaces и о том, как дефрагментатор WIndows перестал им быть.

Как настроить?

Всё о Интернете, сетях, компьютерах, Windows, iOS и Android

Файловая система REFS в Windows 10

Появившуюся ещё в 2012 году новую файловую систему REFS сразу же окрестили как «убийца NTFS». Сегодня я хочу подробно рассказать о ней, о её основных преимуществах и недостатках.
Аббревиатура ReFS расшифровывается, как Resilient File System, что можно перевести на русский примерно как «Устойчивая» файловая система. Её кодовое имя во время разработки и тестирования было Protogon . Раньше эту файловую систему можно было встретить у серверных операционных систем от Microsoft — Windows Server (Semi-Annual Channel), Windows Server 2016, Windows Server 2012 R2, Windows Server 2012. А вот совсем недавно она даже появилась в обычных настольных версиях Windows 10. Начиная с версии Creators Update ее можно использовать для любых дисков.

Нельзя называть новую REFS полноправным приемником устаревшей уже NTFS. Часть функций она конечно позаимствовала, но кроме того она обрела и новый функционал. Стоит иметь ввиду, что полный потенциал REFS можно полностью раскрыть только при использовании функции «Дисковое пространство» (Storage Spaces). Хотя часть специалистов считает, что определённую пользу она может принести и на одиночном накопителе.

Преимущества файловой системы REFS

Производительность и скорость

Вообще, ReFS разрабатывалась не для повышения производительности файловой системы по сравнению, например, с той же старой доброй NTFS. Хотя в строго определённых случаях она значительно эффективнее и производительнее.
Например, если использовать её с функцией «Дисковое пространство», то ReFS может выполнять «оптимизацию в режиме реального времени». То есть, если у вас пул накопителей с двумя дисками, то один обеспечивает максимальную производительность, а другой будет использоваться для объема. ReFS будет записывать данные на более быстрый диск, обеспечивая максимальную производительность.

В фоновом режиме файловая система автоматически будет перемещать большие куски данных для продолжительного хранения на те диски, которые медленнее.

К сожалению, большинство подобных моментов связаны с серверными возможностями и обычному пользователю Windows 10 вряд ли будут интересны. Например, четность с зеркальным ускорением позволяет эффективно хранить данные на томе, используя многоуровневое хранилище.
Клонирование блоков обеспечивает значительный прирост производительности при слиянии виртуальных машин.
Разреженный метод «редкого VDL» позволяет мгновенно создать фиксированные файлы виртуального жесткого диска фиксированного размера (VHD). В NTFS эта операция занимает в среднем 5-10 минут, а в ReFS эта же операция займёт всего несколько секунд.

Надёжность и отказоустойчивость

REFS максимально защищена от сбоев. В случае с простым томом файловая система использует контрольные суммы для метаданных, а также может использовать контрольные суммы и для данных файла. Перед каждой операцией чтения/записи, данные проверяются на наличие ошибок и корректируются при необходимости в режиме реального времени. Кстати, из-за встроенных проверок ReFS не требует регулярного использования утилит проверки диска типа CHKDSK и если вы всё-таки попробуете это сделать, то получите ошибку. Возникает логичный вопрос — а вообще какая-то проверка проводится? Да, один раз в четыре недели запускается задача, которая в фоновом режиме сканирует том на наличие повреждений и, если такие обнаруживаются, то исправляются на лету.

ReFS отлично работает с функцией «Дисковое пространство». Стоит правильно настроить зеркальное хранилище данных и после этого ReFS в Windows будет внимательно следить за данными. Если обнаружит и повреждение файловой системы, то автоматически устранит их, скопировав данные с другого диска. Но вот если поврежденные данные не имеют альтернативной копии для восстановления — ReFS сразу же удалит эти данные с диска.

Ещё одна классная «фишка» — потоки целостности. По умолчанию в РЕФС потоки целостности включены только для метаданных, что позволяет держать файловую систему в непротиворечивом состоянии. Однако, при необходимости, Вы можете включить потоки целостности для всего тома или выбранных файлов/папок. В этом случае REFS гарантирует, что считанные данные являются тем, что Вы когда-то записали. Если контрольная сумма не совпадёт — REFS мгновенно сообщит об ошибке и удалит файл. Это будет сигналом к восстановлению файла из резервной копии.

В тех случаях, когда потоки целостности для данных включены у тома с избыточностью: RAID, чётность, двухстороннее или трехстороннее зеркало и т.п. При таком раскладе, REFS при обнаружении ошибки контрольной суммы будет пробовать восстановить данные.

REFS и NTFS — сходства и различия

Давайте теперь взглянем на функции новой операционной системы REFS — чем она похожа на NTFS, а в чём есть существенные отличия.

Основные преимущества REFS

— Максимальный размер тома — 262144 экзабайта (в NTFS — 16 экзабайт)
— Максимальная длина пути к файлу — 32768 символов (в NTFS — 255)
— Максимальное число файлов в каталоге — 18 446 744 073 709 551 616
— Максимальное число каталогов в томе — 18 446 744 073 709 551 616
— Максимальный размер любого пула носителей — 4 ПБ
— Максимальное число пулов носителей в системе — Не ограничено
— Максимальное число пространств в пуле носителей — Не ограничено
— Благодаря использованию B+-деревьев для хранения данных поиск по системе происходит значительно быстрее
— Улучшенная защита от потери данных

Общие функции в NTFS и REFS

— Символические ссылки
— Точки соединения
— Точки подключения
— Точки повторного анализа
— Шифрование BitLocker
— Offloaded Data Transfer (ODX)
— Trim/Unmap
— Дедупликация данных (Windows Server, v.1709 и позже)
— Поддержка общих томов кластера
— Поддержка отказоустойчивого кластера
— Списки управления доступом
— Журнал USN
— Уведомления об изменениях
— Моментальные снимки томов
— Идентификаторы файлов
— Нежесткая блокировка
— Разреженные файлы
— Именованные потоки
— Тонкая подготовка

Функции NTFS которых нет в REFS
В зависимости от версии, полный функционал файловой системы REFS может отличаться. Что-то может появится, что-то могут убрать. Это нормально. Я приведу тот список отсутствующих функций REFS, которых нет на конец 2018 года. Возможно позднее ситуация изменится.

— Сжатие файловой системы
— Короткие имена
— Дисковые квоты
— Жесткие ссылки
— Шифрование файловой системы (EFS)
— Транзакции
— Идентификаторы объектов
— Расширенные атрибуты
— Загрузка операционной системы
— Поддержка файла подкачки
— Поддержка съемных дисков

Читайте также:  История файлов Windows 10

Совместимость REFS с операционными системами

На текущий момент файловая система ReFS существует в нескольких разных версиях, соответственно и совместимость между операционными системами отличается. Как правило, более новые версии операционных систем могут монтировать файловые системы, созданные с помощью более ранних версий ОС, а вот обратная совместимость не всегда работает. Некоторые функции могут быть несовместимы с набором функций операционной системы. Версия, размер кластера и другие особенности файловой системы можно посмотреть с помощью команды

Вот как-то так. Пока на этом всё, по возможности буду стараться дополнять статью последними данными.

Новая файловая система ReFS и Windows 10

Новая файловая система ReFS от Microsoft первоначально появилась на серверах под управлением Windows 2012. И только позже она была включена в Windows 10, где может быть использована только как часть функции Storage Spaces (технология виртуализации дискового пространства) пула дисков. В Windows Server 2016 Microsoft обещают значительно улучшить работу с файловой системой ReFS, к тому же, по попадающим слухам в печать, ReFS может прийти на замену устаревшей файловой системе NTFS в новой версии Windows 10, которая гордо носит название Windows 10 Pro (для продвинутых ПК).

Но что же на самом деле представляет собой ReFs, чем она отличается от ныне используемой файловой системы NTFS и какие плюсы она в себе несет

Что такое ReFS

Если коротко, то она разрабатывалась, как отказоустойчивая файловая система. ReFS – это новая файловая система, созданная с использованием кода и по сути является переработанной и улучшенной файловой системой NTFS. К ним относятся улучшенная надежность хранения информации, стабильная работа в стресс режимах, размеры файлов, томов, каталогов, количество файлов в томах и каталогах ограничена лишь величиной знаков 64-битного числа. Напомним, что максимально при такой величине максимальный размер файла будет равен 16 эксбибайт, а размер тома 1 йобибайт.

На текущий момент ReFS – не замена NTFS. Она имеет свои преимущества и недостатки. Но вы не сможете, скажем, отформатировать диск и установить на него свежую копию Windows так как бы вы сделали это на NTFS.

ReFS защищает ваши данные

ReFS использует контрольные суммы для метаданных, а также может использовать контрольные суммы для файлов данных. Каждый раз, когда вы читаете или записываете файлы, ReFS проверяет контрольную сумму, чтобы убедиться в ее правильности. Это означает, что сама файловая система имеет инструмент, способный обнаруживать искаженные данные на лету.

ReFS интегрирована с функцией Storage Spaces. Если вы настроили зеркалирование с поддержкой ReFS, Windows легко обнаружит повреждение файловой системы и автоматически устранит, скопировав отзеркалированные данные на поврежденный диск. Данная функция доступна как для Windows 10, так и для Windows 8.1.

В случае если ReFS обнаруживает поврежденные данные, а требуемой копии данных для восстановления нет, файловая система в состоянии сразу же удалить поврежденные данные с диска. Для этого не потребуется перезагрузки системы в отличие от NTFS.

ReFS не только проверяет целостность файлов во время записичтения. Она автоматически сканирует целостность данных, регулярно проверяя все файлы на диске, идентифицируя и исправляя поврежденные данные. В таком случае отпадает необходимость периодически запускать команду chkdsk для проверки диска.

Новая файловая систем также устойчива при повреждении данных иными способами. Например, вы обновляете метаданные файла (пускай имя файла). Файловая система NTFS напрямую изменить метаданные файла. Если в это время произойдет сбой системы (отключиться питания) большая вероятность, что файл будет поврежден. Когда вы изменяете метаданные, файловая система ReFS создает новую копию метаданных. Файловая система не перезаписывает старые метаданные, а записывает их в новый блок. При этом исключается возможность повреждения файла. Такая стратегия называется “copy-on-write” (копирование при записи, выделение при записи). Данная стратегия доступна в других современных файловых системах, таких как ZFS и BtrFS в Linux, а также в новой файловой системе Apple APFS.

Ограничения файловой системы NTFS

ReFS более современна, чем NTFS и поддерживает гораздо большие объемы данных и более длинные имена файлов. В долгосрочной перспективе это очень важно.

В файловой системе NTFS путь к файлу ограничен 255 символами. В ReFS максимальное количество символов составляет уже внушительные 32768 символов. В настоящее время в Windows 10 существует возможность отключить символьный элемент для NTFS. На дисковых томах ReFS такой лимит по умолчанию отключен.

ReFS не поддерживает имена файлов в формате DOS 8.3. На томах NTFS вам доступны папки “CProgram Files”, “CProgra`1”. Они нужны для совместимости со старым программным обеспечением. В ReFS вы не найдете привычных нам папок. Они удалены.

Теоретический максимальный объем данных, поддерживаемый NTFS – 16 эксабайт, ReFS поддерживает до 262144 эксабайт. Сейчас такая цифра кажется просто огромной.

Производительность ReFS

Разработчики не ставили цель создать более производительную файловую систему. Они сделали более оптимизированную систему.

Например, при использовании с массивом, ReFS поддерживает оптимизацию уровней в режиме реального времени. У вас собран пул из накопителей, состоящий из двух дисков. Первый диск подобран с расчетом на высокую скорость работы, быстрый доступ к данным. Второй диск подобран с критерием надежности, под долговременное хранение данных. В фоновом режиме ReFS автоматически переместит большие куски данных на более медленный диск, обеспечив тем самым надежность сохранения данных.

В Windows Server 2016 разработчики добавили инструмент, обеспечивающий повышение производительности с помощью определённых функций виртуальных машин. Например, ReFS поддерживает копирование блоков, что ускоряет процесс копирования виртуальных машин и операций слияния контрольных точек. Чтобы создать копию виртуальной машины, ReFS создает новую копию метаданных на диске и указывает ссылку на скопированные данные на диске. Это сделано для того, чтобы с помощью ReFS несколько файлов могли ссылаться на одни и те же базовые данные на диске. После того, как вы, поработав с виртуальной машиной, измените данные они записываются на диск в другое место, а исходные данные виртуальной машины остаются на диске. Это значительно ускоряет процесс создания копий и уменьшает нагрузку на диск.

ReFS поддерживает “Sparse VDL” (разряженные файлы). Разряженный файл – это файл, в котором последовательность нулевых байтов заменена информацией об этой последовательности (список дыр). Дыры – определенная последовательность нулевых байт внутри файла, не записанных на диск. Сама информация о дырах хранится в метаданных файловой системы.

Технология поддержки разряженных файлов позволяет быстро записывать нули в большой файл. Это значительно ускоряет процесс создания нового, пустого файла виртуального жесткого диска фиксированного размера (VHD). Создание такого файла в ReFS занимает несколько секунд, тогда как в NTFS подобная операция занимает до 10 минут.

И все же ReFS не в состоянии полностью заменить NTFS

Все, что мы описали выше звучит неплохо, но вы не сможете переключиться на ReFS из NTFS. Windows не может загрузиться из файловой системы ReFS, требуя при этом NTFS.

В ReFS отсутствуют многие технологии, доступные в NTFS. Например, сжатие и шифрование файловой системы, жесткие ссылки, расширенные атрибуты, дедупликацию данных и дисковые квоты. При этом в отличие от NTFS ReFS поддерживает технологию полного шифрования данных – BitLocker.

В Windows 10 вы не сможете отформатировать раздел диска с ReFS. Новая файловая система доступна только для систем хранения, где ее основная функция защитить данные от повреждения. В Windows Server 2016 вы сможете отформатировать раздел диска в ReFS. Вы сможете использовать его для запуска виртуальных машин. Но вы не сможете выбрать его в виде загрузочного диска. Windows загружается только с файловой системы NTFS.

Непонятно, какое будущее Microsoft уготовило новой файловой системе. Возможно, в один прекрасный момент она полностью заменит NTFS во всех версиях Windows. Но на данный момент ReFS можно использовать только для определенных задач.

Применение ReFS

Выше было много сказано в поддержку новой операционной системы. Описаны минусы и плюсы. Предлагаю остановиться и подвести итог. Для каких же целей можно, а может и нужно использовать ReFS.

В Windows 10 ReFS применим только в совокупности с компонентом Storage Spaces. Обязательно отформатируйте свой диск, выделенный под хранение данных в ReFS, а не NTFS. В таком случае вы сможете в полной мере оценить надежность хранения данных.

В Windows Server вы сможете отформатировать раздел под ReFS с помощью стандартного инструмента Windows в консоли управления дисками. Рекомендуется обязательно отформатировать под ReFS, если вы используете виртуальные сервера. Но помните, что загрузочный диск должен быть отформатирован под NTFS. Загрузка из-под файловой системы ReFS не поддерживается операционными системами Windows.

Обзор файловой системы ReFS Resilient File System (ReFS) overview

Относится к: Windows Server 2019, Windows Server 2016, Windows Server 2012 R2, Windows Server 2012, Windows Server (половина ежегодного канала) Applies to: Windows Server 2019, Windows Server 2016, Windows Server 2012 R2, Windows Server 2012, Windows Server (Semi-Annual Channel)

ReFS — это новейшая файловая система Майкрософт, которая повышает уровень доступности данных, обеспечивает эффективное масштабирование для очень крупных наборов данных и различных вариантов нагрузки и гарантирует целостность данных благодаря устойчивости к повреждениям. The Resilient File System (ReFS) is Microsoft’s newest file system, designed to maximize data availability, scale efficiently to large data sets across diverse workloads, and provide data integrity by means of resiliency to corruption. Она используется для растущего числа сценариев хранения данных и служит основой для будущих нововведений. It seeks to address an expanding set of storage scenarios and establish a foundation for future innovations.

Основные преимущества Key benefits

Устойчивость Resiliency

ReFS представляет новые функции, которые позволяют точно определить повреждения и исправить их, сохраняя систему в оперативном режиме и обеспечивая целостность и доступность данных. ReFS introduces new features that can precisely detect corruptions and also fix those corruptions while remaining online, helping provide increased integrity and availability for your data:

  • Потоки целостности — ReFS использует контрольные суммы для метаданных и, при необходимости, для данных файлов, что дает возможность точно определить повреждения ReFS. Integrity-streams – ReFS uses checksums for metadata and optionally for file data, giving ReFS the ability to reliably detect corruptions.
  • Интеграция дисковых пространств — при использовании в сочетании с зеркальным пространством или пространством с контролем четности ReFS может автоматически исправлять обнаруженные повреждения с помощью альтернативной копии данных, предоставляемой дисковыми пространствами. Storage Spaces integration – When used in conjunction with a mirror or parity space, ReFS can automatically repair detected corruptions using the alternate copy of the data provided by Storage Spaces. Процессы восстановления локализованы в области повреждения и выполняются в оперативном режиме без простоя томов. Repair processes are both localized to the area of corruption and performed online, requiring no volume downtime.
  • Утилизация данных — если том поврежден, а альтернативная копия данных не существует, ReFS удаляет поврежденные данные из пространства имен. Salvaging data – If a volume becomes corrupted and an alternate copy of the corrupted data doesn’t exist, ReFS removes the corrupt data from the namespace. ReFS сохраняет том в оперативном режиме при обработке большинства неисправляемых повреждений, но в редких случаях ReFS необходимо перевести том в автономный режим. ReFS keeps the volume online while it handles most non-correctable corruptions, but there are rare cases that require ReFS to take the volume offline.
  • Упреждающее исправление ошибок — помимо проверки данных перед операциями чтения и записи, ReFS предоставляет сканер целостности данных, который называют средством очистки. Proactive error correction – In addition to validating data before reads and writes, ReFS introduces a data integrity scanner, known as a scrubber. Оно периодически сканирует том, пытаясь выявить скрытые повреждения и профилактически запуская процесс восстановления поврежденных данных. This scrubber periodically scans the volume, identifying latent corruptions and proactively triggering a repair of corrupt data.
Читайте также:  Как поставить пароль на Windows 10

Производительность Performance

Помимо улучшения устойчивости, ReFS представляет новые функции для рабочих нагрузок, требующих высокой производительности, и виртуализированных рабочих нагрузок. In addition to providing resiliency improvements, ReFS introduces new features for performance-sensitive and virtualized workloads. Оптимизация уровней в режиме реального времени, клонирование блоков и разреженный метод VDL — вот примеры развивающихся возможностей ReFS, которые предназначены для поддержки динамических и разнообразных рабочих нагрузок. Real-time tier optimization, block cloning, and sparse VDL are good examples of the evolving capabilities of ReFS, which are designed to support dynamic and diverse workloads:

Контроль четности с зеркальным отображением с зеркальным отображением — это высокопроизводительное и экономичное хранилище для данных. Mirror-accelerated parity – Mirror-accelerated parity delivers both high performance and also capacity efficient storage for your data.

Для обеспечения высокой производительности и эффективного хранения данных ReFS делит том на две логические группы памяти, которые называются уровнями. To deliver both high performance and capacity efficient storage, ReFS divides a volume into two logical storage groups, known as tiers. У них могут быть собственные типы диска и устойчивости, что позволяет каждому уровню оптимизировать производительность или емкость. These tiers can have their own drive and resiliency types, allowing each tier to optimize for either performance or capacity. Вот некоторые примеры конфигурации: Some example configurations include:

Уровень производительности Performance tierУровень емкости Capacity tier
Зеркальный SSD Mirrored SSDЗеркальный жесткий диск Mirrored HDD
Зеркальный SSD Mirrored SSDSSD с контролем четности Parity SSD
Зеркальный SSD Mirrored SSDЖесткий диск с контролем четности Parity HDD

После настройки этих уровней ReFS использует их для реализации быстрого хранилища для «горячих» данных и объемного хранилища «холодных» данных: Once these tiers are configured, ReFS use them to deliver fast storage for hot data and capacity-efficient storage for cold data:

  • Все операции записи происходят на уровне производительности, а большие блоки данных, которые остаются на уровне производительности, перемещаются на уровень емкости в режиме реального времени. All writes will occur in the performance tier, and large chunks of data that remain in the performance tier will be efficiently moved to the capacity tier in real-time.
  • Если используется гибридное развертывание (смешивание дисков флэш-памяти и жесткого диска), кэш в Локальные дисковые пространства помогает ускорить операции чтения, уменьшая воздействие характеристик фрагментации данных виртуализованных рабочих нагрузок. If using a hybrid deployment (mixing flash and HDD drives), the cache in Storage Spaces Direct helps accelerate reads, reducing the effect of data fragmentation characteristic of virtualized workloads. В противном случае при использовании развертывания «все-Flash» операции чтения также выполняются на уровне производительности. Otherwise, if using an all-flash deployment, reads also occur in the performance tier.

В средах Windows Server четность с зеркальным ускорение поддерживается только для локальных дисковых пространств. For Server deployments, mirror-accelerated parity is only supported on Storage Spaces Direct. Мы советуем использовать четность с ускорением зеркального отображения только с рабочими нагрузками архивации и резервного копирования. We recommend using mirror-accelerated parity with archival and backup workloads only. Для виртуализированных и других высокопроизводительных произвольных рабочих нагрузок рекомендуется использовать трехстороннее зеркала для повышения производительности. For virtualized and other high performance random workloads, we recommend using three-way mirrors for better performance.

Ускорение операций виртуальных машин — в ReFS реализованы новые возможности, предназначенные для повышения производительности виртуализированных рабочих нагрузок. Accelerated VM operations – ReFS introduces new functionality specifically targeted to improve the performance of virtualized workloads:

  • Клонирование блоков — эта функция ускоряет операции копирования, позволяя выполнять быстрые операции слияния ВМ. Block cloning – Block cloning accelerates copy operations, enabling quick, low-impact VM checkpoint merge operations.
  • Разреженный метод VDL — этот метод позволяет ReFS быстро обнулять файлы, что уменьшает время, необходимое для создания фиксированных VHD, с десятков минут до нескольких секунд. Sparse VDL – Sparse VDL allows ReFS to zero files rapidly, reducing the time needed to create fixed VHDs from 10s of minutes to mere seconds.

Переменный размер кластера — ReFS поддерживает размер кластера 4 КБ и 64 КБ. Variable cluster sizes – ReFS supports both 4K and 64K cluster sizes. Рекомендуемый для большинства развертываний размер кластера — 4 КБ, а кластеры размером 64 КБ подходят для работы с крупными, последовательными рабочими нагрузками ввода-вывода. 4K is the recommended cluster size for most deployments, but 64K clusters are appropriate for large, sequential IO workloads.

Масштабируемость Scalability

Файловая система ReFS предназначена для поддержки очень больших наборов данных (до миллионов терабайт) без снижения производительности и с недоступным ранее уровнем масштабирования. ReFS is designed to support extremely large data sets–millions of terabytes–without negatively impacting performance, achieving greater scale than prior file systems.

Поддерживаемые развертывания Supported deployments

Корпорация Майкрософт разработала NTFS специально для широкого использования с широким спектром конфигураций и рабочих нагрузок, но для клиентов, которым специально требуются доступность, устойчивость и (или) масштабирование, предоставляемые ReFS, корпорация Майкрософт поддерживает ссылки для использования в следующие конфигурации и сценарии. Microsoft has developed NTFS specifically for general-purpose use with a wide range of configurations and workloads, however for customers specially requiring the availability, resiliency, and/or scale that ReFS provides, Microsoft supports ReFS for use under the following configurations and scenarios.

Все поддерживаемые конфигурации ReFS должны использовать сертифицированное оборудование Windows Server Catalog и удовлетворять требованиям приложений. All ReFS supported configurations must use Windows Server Catalog certified hardware and meet application requirements.

Локальные дисковые пространства Storage Spaces Direct

Развертывать ReFS в локальных дисковых пространствах рекомендуется для виртуализированных рабочих нагрузок либо запоминающих устройств, подключенных к сети: Deploying ReFS on Storage Spaces Direct is recommended for virtualized workloads or network-attached storage:

  • Четность с зеркальным ускорением и кэш в локальных дисковых пространствах обеспечивают высокую производительность и эффективное хранение данных. Mirror-accelerated parity and the cache in Storage Spaces Direct deliver high performance and capacity-efficient storage.
  • Благодаря клонированию блоков и разреженным VDL значительно ускоряются операции с VHDX-файлами, такие как создание, объединение и расширение. The introduction of block clone and sparse VDL dramatically accelerates .vhdx file operations, such as creation, merge, and expansion.
  • Целостность — потоки, оперативное восстановление и альтернативные копии данных позволяют ReFS и Локальные дисковые пространства совместно обнаруживать и исправлять повреждения контроллера хранилища и носителей в метаданных и данных. Integrity-streams, online repair, and alternate data copies enable ReFS and Storage Spaces Direct to jointly to detect and correct storage controller and storage media corruptions within both metadata and data.
  • ReFS предоставляет возможности масштабирования и поддержки крупных наборов данных. ReFS provides the functionality to scale and support large data sets.

Дисковые пространства Storage Spaces

  • Целостность — потоки, оперативное восстановление и альтернативные копии данных позволяют раздельно обнаруживать и исправлять повреждения контроллеров хранилища и носителей в метаданных и данных с помощью ссылок и дисковых пространств . Integrity-streams, online repair, and alternate data copies enable ReFS and Storage Spaces to jointly to detect and correct storage controller and storage media corruptions within both metadata and data.
  • Кроме того, в средах дисковых пространств можно использовать функции клонирования блоков и масштабирования, доступные в ReFS. Storage Spaces deployments can also utilize block-cloning and the scalability offered in ReFS.
  • Развертывание ReFS на дисковых пространствах с общими вложениями SAS подходит для размещения архивных данных и хранения пользовательских документов. Deploying ReFS on Storage Spaces with shared SAS enclosures is suitable for hosting archival data and storing user documents.

Дисковые пространства поддерживают локальные несъемные диски с прямым подключением через Бустипес SATA, SAS, NVME или подключенные через адаптер шины (RAID-контроллер в сквозном режиме). Storage Spaces supports local non-removable direct-attached via BusTypes SATA, SAS, NVME, or attached via HBA (aka RAID controller in pass-through mode).

Базовые диски Basic disks

Развертывание ReFS на базовых дисках лучше всего подходит для приложений, которые реализуют собственные решения по обеспечению устойчивости и доступности программного обеспечения. Deploying ReFS on basic disks is best suited for applications that implement their own software resiliency and availability solutions.

  • Приложения, в которых реализованы собственные программные решения для устойчивости и доступности, могут использовать потоки целостности, клонирование блоков и возможность масштабирования и поддержки крупных наборов данных. Applications that introduce their own resiliency and availability software solutions can leverage integrity-streams, block-cloning, and the ability to scale and support large data sets.

К базовым дискам относятся локальные несъемные диски с прямым подключением через Бустипес SATA, SAS, NVME или RAID. Basic disks include local non-removable direct-attached via BusTypes SATA, SAS, NVME, or RAID.

Цель резервного копирования Backup target

Развертывание ReFS в качестве целевого объекта резервного копирования лучше всего подходит для приложений и оборудования, которые реализуют собственные решения устойчивости и доступности. Deploying ReFS as a backup target is best suited for applications and hardware that implement their own resiliency and availability solutions.

  • Приложения, в которых реализованы собственные программные решения для устойчивости и доступности, могут использовать потоки целостности, клонирование блоков и возможность масштабирования и поддержки крупных наборов данных. Applications that introduce their own resiliency and availability software solutions can leverage integrity-streams, block-cloning, and the ability to scale and support large data sets.

Целевые объекты резервного копирования включают указанные выше поддерживаемые конфигурации. Backup targets include the above supported configurations. Свяжитесь с поставщиками массивов приложений и хранилища для получения сведений о поддержке по оптоволоконному каналу и сетям хранения данных iSCSI. Please contact application and storage array vendors for support details on Fiber Channel and iSCSI SANs. Для сетей SAN, если требуются такие функции, как тонкая подготовка, обрезка, отмена СОПОСТАВЛЕНИЯ или Передача данных (ODX), необходимо использовать NTFS. For SANs, if features such as thin provisioning, TRIM/UNMAP, or Offloaded Data Transfer (ODX) are required, NTFS must be used.

Ссылка на основную публикацию