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Panoramica di Resilient File System (ReFS)

  • Articolo

Resilient File System (ReFS) è il file system più recente di Microsoft, progettato per ottimizzare la disponibilità dei dati, ridimensionare in modo efficiente i set di dati di grandi dimensioni in carichi di lavoro diversi e garantire l'integrità dei dati con resilienza al danneggiamento. Si propone di affrontare una serie di scenari di archiviazione in espansione e di stabilire una base per le innovazioni future.

Vantaggi chiave

Resilienza

ReFS introduce nuove funzionalità in grado di rilevare con precisione i danneggiamenti e correggere i danneggiamenti mentre rimangono online, consentendo di offrire maggiore integrità e disponibilità per i dati:

  • Flussi di integrità: ReFS usa i checksum per i metadati e facoltativamente per i dati dei file, offrendo a ReFS la possibilità di rilevare in modo affidabile i danneggiamenti.
  • Integrazione di Spazi di archiviazione: se usata con uno spazio mirror o parità, ReFS può correggere automaticamente i danneggiamenti rilevati usando la copia alternativa dei dati forniti da Spazi di archiviazione. I processi di ripristino sono localizzati sia nell'area di danneggiamento che vengono eseguiti online, senza tempi di inattività del volume.
  • Salvataggio dei dati: se un volume viene danneggiato e non esiste una copia alternativa dei dati danneggiati, ReFS rimuove i dati danneggiati dallo spazio dei nomi. ReFS mantiene online il volume mentre gestisce la maggior parte dei danneggiamenti non corretti, ma esistono rari casi che richiedono a ReFS di portare offline il volume.
  • Correzione proattiva degli errori, oltre alla convalida dei dati prima di leggere e scrivere, ReFS introduce uno scanner di integrità dei dati, noto come scrubber. Questo strumento di pulitura analizza periodicamente il volume, identificando i danneggiamenti latenti e attivando in modo proattivo una riparazione dei dati danneggiati.

Prestazioni

Oltre a fornire miglioramenti alla resilienza, ReFS introduce nuove funzionalità per carichi di lavoro sensibili alle prestazioni e virtualizzati. L'ottimizzazione del livello in tempo reale, la clonazione di blocchi e la lunghezza dei dati valida di tipo sparse (VDL) sono esempi validi delle funzionalità in evoluzione di ReFS, progettate per supportare carichi di lavoro dinamici e diversi:

  • Parità accelerata con mirroring: la parità accelerata con mirroring offre sia prestazioni elevate che spazio di archiviazione efficiente per i dati.

    Per offrire spazio di archiviazione efficiente con prestazioni e capacità elevate, ReFS divide un volume in due gruppi di archiviazione logici, noti come livelli. Questi livelli possono avere i propri tipi di unità e resilienza, consentendo a ogni livello di ottimizzare le prestazioni o la capacità. Alcune configurazioni di esempio includono:

    Livello di prestazioni Livello di capacità
    SSD con mirroring HDD con mirroring
    SSD con mirroring Unità SSD di parità
    SSD con mirroring UNITÀ disco rigido di parità

    Dopo aver configurato questi livelli, ReFS li usa per distribuire l'archiviazione veloce per i dati ad accesso frequente e l'archiviazione efficiente in termini di capacità per i dati ad accesso sporadico:

    • Tutte le scritture verranno eseguite nel livello di prestazioni e blocchi di dati di grandi dimensioni che rimangono nel livello di prestazioni verranno spostati in modo efficiente nel livello di capacità in tempo reale.
    • Se si usa una distribuzione ibrida (combinazione di unità flash e HDD), la cache in Spazi di archiviazione diretta consente di accelerare le letture, riducendo l'effetto della frammentazione dei dati caratteristica dei carichi di lavoro virtualizzati. In caso contrario, se si usa una distribuzione all-flash, le letture si verificano anche nel livello di prestazioni.

    Nota

    Per le distribuzioni di Windows Server, la parità con accelerazione mirror è supportata solo in Spazi di archiviazione diretta. È consigliabile usare la parità accelerata con mirroring solo con carichi di lavoro di archiviazione e backup. Per carichi di lavoro casuali a prestazioni elevate e virtualizzati, è consigliabile usare mirror a tre vie per ottenere prestazioni migliori.

  • Operazioni accelerate delle macchine virtuali: ReFS introduce nuove funzionalità specifiche per migliorare le prestazioni dei carichi di lavoro virtualizzati:

    • Blocca clonazione: la clonazione di blocchi accelera le operazioni di copia, abilitando operazioni di unione dei checkpoint delle macchine virtuali rapide e a basso impatto.
    • VDL sparse: VDL sparse consente a ReFS di azzerare i file rapidamente, riducendo il tempo necessario per creare dischi rigidi virtuali fissi da 10 minuti a pochi secondi.

  • Dimensioni del cluster variabili: ReFS supporta sia dimensioni del cluster 4K che 64K. 4K è la dimensione del cluster consigliata per la maggior parte delle distribuzioni, ma i cluster 64K sono appropriati per carichi di lavoro di I/O sequenziali di grandi dimensioni.

Scalabilità

ReFS è progettato per supportare set di dati estremamente grandi, milioni di terabyte, senza influire negativamente sulle prestazioni, ottenendo una scalabilità maggiore rispetto ai file system precedenti.

Distribuzioni supportate

Microsoft ha sviluppato NTFS in modo specifico per l'uso generico con un'ampia gamma di configurazioni e carichi di lavoro. Per i clienti che richiedono appositamente la disponibilità, la resilienza e/o la scalabilità fornita da ReFS, Microsoft supporta ReFS per l'uso con le configurazioni e gli scenari seguenti:

Nota

Tutte le configurazioni supportate da ReFS devono usare hardware certificato del Catalogo di Windows Server e soddisfare i requisiti dell'applicazione.

Importante

Se si prevede di usare ReFS per CSV (Cluster Shared Volume), vedere Usare CSV in un cluster di failover per informazioni importanti.

Spazi di archiviazione diretta

La distribuzione di ReFS in Spazi di archiviazione diretta è consigliata per carichi di lavoro virtualizzati o archiviazione collegata alla rete:

  • Parità accelerata con mirroring e la cache in Spazi di archiviazione diretta offrono archiviazione ad alte prestazioni ed efficiente in termini di capacità.
  • L'introduzione di cloni di blocchi e VDL sparse accelera notevolmente le operazioni di file con estensione vhdx, ad esempio la creazione, l'unione e l'espansione.
  • I flussi di integrità, il ripristino online e le copie dei dati alternative consentono a ReFS e Spazi di archiviazione diretta di rilevare e correggere i danneggiamenti dei supporti di archiviazione e dei metadati all'interno dei metadati e dei dati.
  • ReFS offre la funzionalità per ridimensionare e supportare set di dati di grandi dimensioni.

Spazi di archiviazione

La distribuzione di ReFS in Spazi di archiviazione con enclosure SAS condivisi è adatta per l'hosting dei dati di archiviazione e l'archiviazione dei documenti utente:

  • I flussi di integrità, il ripristino online e le copie dei dati alternative consentono a ReFS e spazi di archiviazione di rilevare e correggere congiuntamente i danneggiamenti dei controller di archiviazione e dei supporti di archiviazione all'interno dei metadati e dei dati.
  • Le distribuzioni di Spazi di archiviazione possono anche usare la clonazione a blocchi e la scalabilità offerta in ReFS.

Nota

Spazi di archiviazione supporta il collegamento diretto locale non rimovibile tramite BusTypes SATA, SAS, NVME o collegato tramite HBA (noto anche come controller RAID in modalità pass-through).

Dischi di base

La distribuzione di ReFS in dischi di base è più adatta alle applicazioni che implementano soluzioni di disponibilità e resilienza software personalizzate:

  • Le applicazioni che introducono soluzioni software di resilienza e disponibilità personalizzate possono usare flussi di integrità, clonazione di blocchi e la possibilità di ridimensionare e supportare set di dati di grandi dimensioni.

Nota

I dischi di base includono dischi locali non rimovibili collegati direttamente tramite BusTypes SATA, SAS, NVME o RAID. I dischi di base non includono Spazi di archiviazione.

Destinazione backup

La distribuzione di ReFS come destinazione di backup è più adatta alle applicazioni e all'hardware che implementa le proprie soluzioni di resilienza e disponibilità:

  • Le applicazioni che introducono soluzioni software di resilienza e disponibilità personalizzate possono usare flussi di integrità, clonazione di blocchi e la possibilità di ridimensionare e supportare set di dati di grandi dimensioni.

Nota

Le destinazioni di backup includono le configurazioni supportate precedenti. Per informazioni dettagliate sul supporto su Fibre Channel e SAN iSCSI, contattare i fornitori di array di archiviazione e applicazioni. Per le reti SAN, se sono necessarie funzionalità come thin provisioning, TRIM/UNMAP o Offloaded Data Transfer (ODX), è necessario usare NTFS.

Confronto delle funzionalità

Limiti

Funzionalità di ReFS NTFS
Lunghezza massima per il nome file 255 caratteri Unicode 255 caratteri Unicode
Lunghezza massima del nome del percorso 32K caratteri Unicode 32K caratteri Unicode
Dimensione massima dei file 35 PB (petabyte) 256 TB
Dimensioni massime del volume 35 PB 256 TB

Funzionalità

Le funzionalità seguenti sono disponibili con ReFS e NTFS:

Funzionalità di ReFS NTFS
Crittografia BitLocker Sì Sì
Deduplicazione dati Sì1 Sì
Supporto del volume condiviso cluster (CSV) Sì2 3 Sì
Giunzioni/collegamenti flessibili Sì Sì
Collegamenti reali Sì4 Sì
Supporto per cluster di failover Sì Sì
Elenchi di controllo degli accessi Sì Sì
Journal USN Sì Sì
Notifiche delle modifiche Sì Sì
Punti di giunzione Sì Sì
Punti di montaggio Sì Sì
Punti di analisi Sì Sì
Snapshot del volume Sì Sì
ID file Sì Sì
Blocchi opportunistici (oplock) Sì Sì
File sparse Sì Sì
Flussi denominati Sì Sì
Thin provisioning Sì5 Sì
Trim/Unmap Sì5 Sì
Supporto file di pagina Sì6 Sì
  1. Disponibile in Windows Server, versione 1709 e successive, Windows Server 2019 (1809) LTSC o versione successiva.
  2. Disponibile in Windows Server 2012 R2 e versioni successive.
  3. CSV non userà l'I/O diretto con Spazi di archiviazione, Spazi di archiviazione diretta (S2D) o SAN.
  4. Versione ReFS 3.5 formattata da Windows 10 Enterprise Insider Preview build 19536 e versioni successive. Il supporto per collegamenti reali è aggiunto solo per i volumi appena formattati. I collegamenti rigidi non possono essere usati nei volumi che sono stati aggiornati dalle versioni precedenti
  5. Solo Spazi di archiviazione.
  6. Disponibile in ReFS 3.7 e versioni successive.

Le funzionalità seguenti sono disponibili solo con ReFS:

Funzionalità ReFS NTFS
Clonazione di blocchi Sì No
VDL sparse Sì No
Parità accelerata con mirroring Sì (in Spazi di archiviazione diretta) No
Snapshot a livello di file Sì1 No
  1. Disponibile in Windows Server 2022 e versioni successive.

Al momento, le funzionalità seguenti non sono disponibili in ReFS:

Funzionalità ReFS NTFS
Compressione del file system No Sì
Crittografia del file system No Sì
Transazioni No Sì
ID oggetto No Sì
Offloaded Data Transfer (ODX) No Sì
Nomi brevi No Sì
Attributi estesi No Sì
Quote disco No Sì
Avviabile No Sì
Supportato su supporti rimovibili No Sì

Riferimenti aggiuntivi