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Robustes Dateisystem (ReFS) : Übersicht

Das ReFS (Resilient File System, Robustes Dateisystem) ist das neueste Dateisystem von Microsoft, das die Datenverfügbarkeit maximiert, große Datensätze über diverse Arbeitslasten effektiv skaliert und Datenintegrität mit Widerstandsfähigkeit gegen Beschädigungen bietet. Es versucht, die Erweiterung verschiedener Speicherszenarien zu behandeln und eine Grundlage für zukünftige Innovationen herzustellen.

Key benefits

Resiliency

ReFS führt neue Features ein, die präzise Schäden erkennen und diese auch Online beheben können und so eine verbesserte Integrität und Verfügbarkeit der Daten unterstützt.

  • Integrity-streams - ReFS uses checksums for metadata and optionally for file data, giving ReFS the ability to reliably detect corruptions.
  • Integration in Speicherplätze – Bei Verwendung von ReFS zusammen mit einem gespiegelten Speicherplatz oder einem Paritätsspeicherplatz kann ReFS erkannte Beschädigungen automatisch unter Verwendung der alternativen Kopie der in den Speicherplätzen bereitgestellten Daten korrigieren. Die Reparatur wird sowohl im beschädigten Bereich erkannt als auch Online ausgeführt, ohne Ausfallzeiten des Volume.
  • 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 behält das Volume Online, während es die meisten nicht behebbaren Schäden behandelt. In seltenen Fällen muss ReFS das Volume offline schalten.
  • Proaktive Fehlerkorrektur – Zusätzlich zur Überprüfung von Daten vor Lese- und Schreibvorgängen führt ReFS einen Datenintegritätsscanner, auch Scrubber genannt, ein. Die Bereinigung durchsucht regelmäßig das Volume, erkennt dabei potenzielle Beschädigungen und löst dann proaktiv eine Reparatur dieser beschädigten Daten aus.

Performance

Zusätzlich zur Verbesserungen der Resilienz führt ReFS neue Features für leistungsabhängige und virtualisierten Workloads ein. Echtzeit-Tier-Optimierung, Klonen von Blöcken und Sparse Valid Data Length (VDL) sind gute Beispiele für die sich entwickelnden Funktionalitäten von ReFS, die für den Support dynamischer und vielfältiger Workloads konzipiert sind:

  • Mirror-accelerated parity - Mirror-accelerated parity delivers both high performance and also capacity efficient storage for your data.

    Zur Gewährleistung einer hohen Leistung und einer effizienten Speicherkapazität wird beim ReFS ein Volume in zwei logische Speichergruppen unterteilt, die als Ebenen bezeichnet werden. Diese Ebenen können ihre eigenen Laufwerke und Resilienztypen haben, die jeder Ebene die Optimierung von Kapazität oder Leistung ermöglicht. Zu den Beispielkonfigurationen gehören:

    Performance tier Capacity tier
    Mirrored SSD Mirrored HDD
    Mirrored SSD Parity SSD
    Mirrored SSD Parity HDD

    Nachdem diese Ebenen konfiguriert wurden, verwendet ReFS diese, um schnell Speicherplatz für „Hot Data” anzubieten und effizient Speicherkapazität für „Cold Data” bereitzustellen:

    • Alle Schreibvorgänge werden in der Leistungsebene ausgeführt und große Teile der Daten, die in der Leistungsebene verbleiben, werden in Echtzeit auf die Kapazitätsebene verschoben.
    • Bei Verwendung eines Hybridbereitstellungsmodells (einer Kombination aus Flash- und HDD-Laufwerk), trägt der Cache in „Direkte Speicherplätze“ zur Beschleunigung der Lesevorgänge und zur Reduzierung der Auswirkung der Datenfragmentationseffekte von virtualisierten Workloads bei. Bei einer reinen Flash-Bereitstellung werden die Lesevorgänge ebenfalls auf der Leistungsebene ausgeführt.

    Note

    Bei Windows Server-Bereitstellungen wird die durch Spiegelung beschleunigte Parität nur in Direkte Speicherplätze unterstützt. Es wird empfohlen, die durch Spiegelung beschleunigte Parität nur bei Archivierungs- und Sicherungsworkloads zu verwenden. Bei virtualisierten und anderen zufälligen Hochleistungsworkloads empfehlen wir die Verwendung von Drei-Wege-Spiegelungen, um bessere Leistung zu erzielen.

  • Beschleunigte VM-Vorgänge - ReFS führt neue Funktionen ein, die speziell die Leistung virtualisierter Workloads verbessern:

    • Block cloning - block cloning accelerates copy operations, enabling quick, low-impact VM checkpoint merge operations.
    • Platzsparende VDL – Mit platzsparenden VDLs können ReFS Dateien in „null“ umwandeln und so die erforderliche Zeit für feste VHDs von duzenden Minuten auf Sekunden reduzieren.

  • Variable Clustergrößen: ReFS unterstützt die Clustergrößen 4 KB und 64 KB. 4K ist die empfohlene Clustergröße für die meisten Bereitstellungen, doch 64 KB Cluster sind für große, aufeinander folgende E/A-Workloads am geeignetsten.

Scalability

ReFS unterstützt besonders große Datensätze – Millionen Terabytes – ohne dass sich dies negativ auf die Leistung auswirkt, und erzielt eine größere Skalierung als vorherige Dateisysteme.

Supported deployments

Microsoft hat NTFS speziell für die allgemeine Verwendung mit einer Vielzahl von Konfigurationen und Workloads entwickelt. Für Kunden, die insbesondere die Verfügbarkeit, Ausfallsicherheit und/oder Skalierung benötigen, die ReFS bietet, wird ReFS von Microsoft für die Verwendung mit den folgenden Konfigurationen und Szenarien unterstützt:

Note

In allen von ReFS unterstützten Konfigurationen muss für Windows Server Catalog zertifizierte Hardware verwendet werden. Zudem müssen die jeweiligen Anwendungsanforderungen erfüllt werden.

Important

Wenn Sie ReFS für freigegebene Clustervolumes (Cluster Shared Volumes, CSVs) verwenden möchten, finden Sie wichtige Informationen unter Verwenden freigegebener Clustervolumes in einem Failovercluster.

Speicherplätze direkt

Die Bereitstellung von ReFS auf Storage Spaces Direct wird für virtualisierte Workloads oder netzwerkgebundenen Speicher (NAS) empfohlen:

  • Durch Spiegelung beschleunigte Parität und der Cache in Storage Spaces Direct bieten eine hohe Leistung und effiziente Speicherkapazität.
  • Die Einführung von Block-Clone-Vorgängen und platzsparende VDLs beschleunigt .vhdx-Dateivorgänge wie das Erstellen, Zusammenführen und Erweitern ganz erheblich.
  • Integritätsdatenströme, Online-Reparatur und alternative Datenkopien ermöglichen es ReFS und „Direkte Speicherplätze“, gemeinsam Beschädigungen bei Speichercontrollern und Speichermedien sowohl in Metadaten als auch in Daten zu erkennen und zu beheben.
  • ReFS bietet die Funktionalität zur Skalierung und unterstützt große Datasets.

Storage Spaces

Der Einsatz von ReFS in Speicherbereichen mit gemeinsamen SAS-Gehäusen ist geeignet für das Hosting von Archivierungsdaten und das Speichern von Benutzerdokumenten.

  • Integrity-streams, online repair, and alternate data copies enable ReFS and Storage Spaces to jointly detect and correct storage controller and storage media corruptions within both metadata and data.
  • Die Bereitstellungen von Storage Spaces unterstützen auch Block-Cloning und die in ReFS angebotene Skalierbarkeit.

Note

„Speicherplätze“ unterstützt lokale, nicht wechselbare, über Bustypen wie SATA, SAS oder NVME direkt angeschlossene oder über HBA (auch als RAID-Controller im Passthrough-Modus bezeichnet) angeschlossene Speicher.

Basic disks

Die Bereitstellung von ReFS auf Basisfestplatten eignet sich am besten für Anwendungen mit eigenen Softwarelösungen für Resilienz und Verfügbarkeit:

  • Anwendungen mit eigenen Softwarelösungen für Resilienz und Verfügbarkeit können Integritätsdatenströme, Block-Klonen und die Möglichkeit zur Skalierung und Unterstützung großer Datenmengen verwenden.

Note

Zu den Basisfestplatten gehören lokale, nicht austauschbare, über Bustypen wie SATA, SAS, NVME oder RAID direkt angeschlossene Festplatten. Basisfestplatten enthalten keine Storage Spaces.

Backup target

Die Bereitstellung von ReFS als Sicherungsziel eignet sich am besten für Anwendungen und Hardware mit eigenen Resilienz- und Verfügbarkeitslösungen:

  • Anwendungen mit eigenen Softwarelösungen für Resilienz und Verfügbarkeit können Integritätsdatenströme, Block-Klonen und die Möglichkeit zur Skalierung und Unterstützung großer Datenmengen verwenden.

Note

Zu den Sicherungszielen gehören die oben genannten unterstützten Konfigurationen. Wenden Sie sich an Anwendungs- und Speicherarrayanbieter, um Supportdetails zu Fiber Channel- und iSCSI-SANs zu erhalten. Wenn für SANs Features wie die schlanke Speicherzuweisung, TRIM/UNMAP oder ODX (Offloaded Data Transfer) erforderlich sind, muss NTFS verwendet werden.

Feature comparison

Limits

Feature ReFS NTFS
Maximale Dateinamenslänge 255 Unicode-Zeichen 255 Unicode-Zeichen
Maximale Pfadnamenslänge 32.000 Unicode-Zeichen 32.000 Unicode-Zeichen
Maximale Dateigröße 35 PB (Petabyte) 256 TB
Maximale Volumegröße 35 PB 256 TB

Functionality

Die folgenden Features sind mit ReFS und NTFS verfügbar:

Feature ReFS NTFS
BitLocker encryption Yes Yes
Data Deduplication Yes1 Yes
Unterstützung für Cluster Shared Volume (CSV) Yes23 Yes
Junctions/Soft links Yes Yes
Hard links Yes4 Yes
Failover-Clusterunterstützung Yes Yes
Access-control lists Yes Yes
USN journal Yes Yes
Changes notifications Yes Yes
Junction points Yes Yes
Mount points Yes Yes
Reparse points Yes Yes
Volume snapshots Yes Yes
File IDs Yes Yes
Oplocks Yes Yes
Sparse files Yes Yes
Named streams Yes Yes
Thin Provisioning Yes5 Yes
Trim/Unmap Yes5 Yes
Unterstützung für Auslagerungsdateien Yes6 Yes
  1. Verfügbar unter Windows Server ab Version 1709, Windows Server 2019 (1809) LTSC oder höher.
  2. Verfügbar unter Windows Server 2012 R2 und höher.
  3. CSV verwendet mit „Speicherplatz“, „Direkte Speicherplätze“ (S2D) oder SAN keine direkte E/A.
  4. Version ReFS 3.5, formatiert durch Windows 10 Enterprise Insider Vorabversion 19536 und höher. Hard links support is added for newly formatted volumes only. Feste Links können nicht auf Volumes verwendet werden, die von früheren Versionen aktualisiert wurden.
  5. Nur Speicherplätze.
  6. Verfügbar in ReFS 3.7 und höher.

Die folgenden Features sind nur mit ReFS verfügbar:

Functionality ReFS NTFS
Block clone Yes No
Sparse VDL Yes No
Mirror-accelerated parity Ja (auf Storage Spaces Direct) No
File-level snapshots Yes1 No
  1. Verfügbar unter Windows Server 2022 R2 und höher.

Folgende Features sind im Moment nicht auf ReFS verfügbar:

Functionality ReFS NTFS
Komprimierung des Dateisystems No Yes
Verschlüsseln des Dateisystems No Yes
Transactions No Yes
Object IDs No Yes
ODX (Offloaded Data Transfer) No Yes
Short names No Yes
Extended attributes No Yes
Disk quotas No Yes
Bootable No Yes
Auf Wechselmedien unterstützt No Yes

Additional References