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Robustes Dateisystem (ReFS) : Übersicht

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Das ReFS (Resilient File System, Robustes Dateisystem) ist das neuste Dateisystem von Microsoft, das die Datenverfügbarkeit maximiert, große Datasets über diverse Arbeitslasten effektiv skaliert und Datenintegrität mit Resilienz gegenüber Beschädigungen von zentraler Bedeutung bereitstellt. Es versucht, die Erweiterung verschiedener Speicherszenarien zu behandeln und eine Grundlage für zukünftige Innovationen herzustellen.

Hauptvorteile

Resilienz

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 verwendet Prüfsummen für Metadaten und optional für Dateidaten, wodurch ReFS Schäden zuverlässig erkennt.
  • Integration in Speicherplätze – Wenn dies mit einem Spiegelungs- oder Paritätsbereich verwendet wird, kann ReFS unter Verwendung der alternativen Kopie der in den Speicherplätzen bereitgestellten Daten die automatisch erkannten Schäden reparieren. Die Reparatur wird sowohl im beschädigten Bereich erkannt als auch Online ausgeführt, ohne Ausfallzeiten des Volume.
  • Rettung von Daten – Wenn ein Volume beschädigt wurde und keine Kopie der beschädigten Daten vorhanden ist, entfernt ReFS die beschädigten Daten aus dem „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 Schreibvorgänge führt ReFS einen Datenintegritätsscanner, auch Bereinigung genannt. Die Bereinigung durchsucht regelmäßig das Volume, erkennt dabei potenzielle Beschädigungen und löst dann proaktiv eine Reparatur dieser beschädigten Daten aus.

Leistung

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:

  • Durch Spiegelung beschleunigte Parität : Durch Spiegelung beschleunigte Parität bietet hohe Leistung und eine effizient Speicherkapazität für Ihre Daten.

    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:

    Leistungsstufe Kapazitätsebene
    Gespiegelte SSD Gespiegelte HDD
    Gespiegelte SSD Paritäts-SSD:
    Gespiegelte SSD Paritäts-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.

    Hinweis

    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 unbekannten Hochleistungsworkloads sollten Sie die Drei-Wege-Spiegelungen verwenden, um eine bessere Leistung zu erzielen.

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

    • Block-Clone-Vorgänge – Block-Clone-Vorgänge beschleunigen Kopiervorgänge und ermöglichen schnelle und ressourcensparende VM-Prüfpunkt-Mergevorgänge.
    • 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 Clustergrößen von sowohl 4-KB als auch 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.

Skalierbarkeit

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

Unterstützte Bereitstellungen

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:

Hinweis

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

Wichtig

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 in Direkte Speicherplätze wird für virtualisierte Workloads oder Network-Attached Storage (NAS) empfohlen:

  • Durch Spiegelung beschleunigte Parität und der Cache in „Direkte Speicherplätze“ bieten eine hohe Leistung und effizient Speicherkapazität.
  • Die Einführung von Block-Clone-Vorgängen und platzsparende VDLs beschleunigt .vhdx-Dateivorgänge wie das Erstellen, Zusammenführen und Erweitern ganz erheblich.
  • Integritätsdatenströme, Onlinereparaturvorgänge und alternative Datenkopien ermöglichen 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.

Speicherplätze

Das Bereitstellen von ReFS für Speicherplätze mit freigegebenem SAS-Gehäuse eignet sich für das Hosten von Archivierungsdaten und das Speichern von Benutzerdokumenten:

  • Integritätsdatenströme, Onlinereparaturvorgänge und alternative Datenkopien ermöglichen ReFS und Speicherplätze gemeinsam Beschädigungen bei Speichercontrollern und Speichermedien sowohl in Metadaten als auch in Daten zu erkennen und zu beheben.
  • Die Bereitstellungen von „Speicherplätze“ unterstützt auch Block-Clone-Vorgänge und eine in ReFS angebotene Skalierbarkeit.

Hinweis

„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.

Basisfestplatten

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-Clone-Vorgänge und die Möglichkeit zur Skalierung großer Datenmengen nutzen.

Hinweis

Zu den Basisfestplatten gehören lokale, nicht wechselbare, über Bustypen wie SATA, SAS, NVME oder RAID direkt angeschlossene Speicher. „Speicherplätze“ gehört nicht zu den Basisfestplatten.

Sicherungsziel

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-Clone-Vorgänge und die Möglichkeit zur Skalierung großer Datenmengen nutzen.

Hinweis

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.

Funktionsvergleiche

Grenzwerte

Funktion 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

Funktionalität

Die folgenden Features sind mit ReFS und NTFS verfügbar:

Funktion ReFS NTFS
BitLocker-Verschlüsselung Ja Ja
Datendeduplizierung Ja1 Ja
Volumes mit freigegebener Unterstützung (Cluster Shared Volume, CSV) Ja2 3 Ja
Verbindungen/Weiche Links Ja Ja
Feste Links Ja4 Ja
Failover-Clusterunterstützung Ja Ja
Zugriffssteuerungslisten Ja Ja
USN-Journal Ja Ja
Änderungsbenachrichtigungen Ja Ja
Abzweigungspunkte Ja Ja
Bereitstellungspunkte Ja Ja
Analysepunkte Ja Ja
Volumesnapshots Ja Ja
Datei-ID Ja Ja
Oplocks Ja Ja
Sparsedateien Ja Ja
Benannte Datenströme Ja Ja
Schlanke Speicherzuweisung Ja5 Ja
TRIM/UNMAP Ja5 Ja
Unterstützung für Auslagerungsdateien Ja6 Ja
  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. Unterstützung für feste Links wurde nur für neu formatierte Volumes hinzugefügt. 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:

Funktionalität ReFS NTFS
Block-Clone-Vorgang Ja Nein
Platzsparende VDL Ja Nein
Parität mit Beschleunigung per Spiegelung Ja (auf direkten Speicherplätzen) Nein
Momentaufnahmen auf Dateiebene Ja1 Nein
  1. Verfügbar unter Windows Server 2022 R2 und höher.

Folgende Features sind im Moment nicht auf ReFS verfügbar:

Funktionalität ReFS NTFS
Komprimierung des Dateisystems Nein Ja
Verschlüsseln des Dateisystems Nein Ja
Transaktionen Nein Ja
Objekt-IDs Nein Ja
ODX (Offloaded Data Transfer) Nein Ja
Kurze Namen Nein Ja
Erweiterte Attribute Nein Ja
Datenträgerkontingente Nein Ja
Startbar Nein Ja
Auf Wechselmedien unterstützt Nein Ja

Zusätzliche Referenzen