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Visão geral do ReFS (Sistema de Arquivos Resiliente)

  • Artigo

O ReFS (Sistema de Arquivos Resiliente) é o mais novo sistema de arquivos da Microsoft, desenvolvido para maximizar a disponibilidade de dados, dimensionar de modo eficiente conjuntos de dados muito grandes em diversas cargas de trabalho e fornecer integridade dos dados com resiliência a danos. Ele procura lidar com um conjunto crescente de cenários de armazenamento e estabelecer uma base para inovações futuras.

Principais benefícios

Resiliência

O ReFS introduz novos recursos que podem detectar precisamente danos e também corrigir esses danos enquanto permanece online, proporcionando maior integridade e a disponibilidade para seus dados:

  • Fluxos de integridade - o ReFS usa somas de verificação para metadados e, opcionalmente, para dados de arquivo, o que dá ao ReFS a capacidade de detectar danos com confiança.
  • Integração com Espaços de Armazenamento – quando usado com um espaço de espelhamento ou paridade, o ReFS pode reparar automaticamente os danos detectados usando a cópia alternativa dos dados fornecidos pelos Espaços de Armazenamento. Os processos de reparo são localizados na área de danos e realizados online, não exigindo tempo de inatividade do volume.
  • Recuperando dados – se um volume for corrompido e uma cópia alterativa dos dados corrompidos não existir, o ReFS removerá os dados corrompidos do namespace. O ReFS mantém o volume online enquanto resolve a maioria dos danos não corrigíveis, mas há casos raros que exigem que o ReFS deixe o volume offline.
  • Correção de erros proativa – além de validar os dados antes de leituras e gravações, o ReFS apresenta um analisador de integridade dos dados, conhecido como programa de limpeza. Esse programa de limpeza verifica periodicamente o volume, identificando danos latentes e acionando o reparo dos dados corrompidos de forma proativa.

Desempenho

Além de fornecer melhorias em resiliência, o ReFS apresenta novos recursos para cargas de trabalho sensíveis ao desempenho e virtualizadas. A otimização de camada em tempo real, a clonagem de blocos e o VDL (comprimento de dados válido) esparso são bons exemplos dos recursos em evolução do ReFS, que são projetados para oferecer suporte a cargas de trabalho dinâmicas e diversas:

  • Paridade com aceleração de espelho: a paridade com aceleração de espelho oferece alto desempenho e também armazenamento eficiente de capacidade para seus dados.

    Para oferecer alto desempenho e capacidade de armazenamento eficiente, o ReFS divide um volume em dois grupos lógicos de armazenamento, conhecidos como faixas. Essas camadas podem ter seus próprios tipos de unidade e resiliência, permitindo que cada camada se otimize para desempenho ou capacidade. Alguns exemplos de configurações incluem:

    Nível de desempenho Camada de capacidade
    SSD espelhado HDD espelhado
    SSD espelhado SSD de paridade
    SSD espelhado HDD de paridade

    Quando essas camadas estão configuradas, o ReFS as usa para fornecer armazenamento rápido para dados de acesso frequente e armazenamento de capacidade eficiente para dados menos acessados:

    • Todas as gravações ocorrerão no nível de desempenho, e as grandes quantidades de dados que permanecerão no nível de desempenho serão movidas com eficiência para a camada de capacidade em tempo real.
    • Se estiver usando uma implantação híbrida (misturando unidades flash e HD), o cache nos Espaços de Armazenamento Diretos ajudará a acelerar as leituras, reduzindo o efeito da fragmentação dados característica de cargas de trabalho virtualizadas. Caso contrário, se estiver usando uma implantação totalmente flash, as leituras também ocorrerão no nível de desempenho.

    Observação

    Para implantações do Windows Server, a paridade com aceleração de espelho é compatível somente com Espaços de Armazenamento Diretos. É recomendável usar a paridade acelerada por espelho apenas com cargas de trabalho de arquivamento e backup. Para cargas de trabalho aleatórias virtualizadas e outras de alto desempenho, é recomendável usar espelhos de três vias para melhorar o desempenho.

  • Operações de VM aceleradas - o ReFS introduz novas funcionalidades criadas especificamente para melhorar o desempenho de cargas de trabalho virtualizadas:

    • Clonagem de blocos – a clonagem de blocos acelera as operações de cópia, permitindo operações de mesclagem de ponto de verificação de VM rápidas e de baixo impacto.
    • VDL esparso – o VDL esparso permite que o ReFS zere arquivos rapidamente, reduzindo o tempo necessário para criar VHDs fixos de dezenas de minutos para meros segundos.

  • Tamanhos de cluster variáveis - o ReFS dá suporte para tamanhos de cluster de 4 K e 64 K. 4 K é o tamanho de cluster recomendado para a maioria das implantações, mas os clusters de 64 K são apropriados para grandes cargas de trabalho de E/S sequenciais.

Escalabilidade

O ReFS foi projetado para dar suporte a conjuntos de dados extremamente grandes, milhões de terabytes, sem afetar negativamente o desempenho, alcançando uma escala maior do que os sistemas de arquivos anteriores.

Implantações com suporte

A Microsoft desenvolveu o NTFS especificamente para uso de uso geral com uma ampla variedade de configurações e cargas de trabalho. Para clientes que exigem especialmente a disponibilidade, resiliência e/ou escala que o ReFS fornece, a Microsoft dá suporte ao ReFS para uso com as seguintes configurações e cenários:

Observação

Todas as configurações com suporte do ReFS devem usar o hardware certificado do Catálogo do Windows Server e atender aos requisitos do aplicativo.

Importante

Se você planeja usar o ReFS para CSVs (Volumes Compartilhados Clusterizados), confira Usar Volumes Compartilhados Clusterizados em um cluster de failover para obter informações importantes.

Espaços de armazenamento Diretos

Implantar o ReFS nos Espaços de Armazenamento Diretos é recomendado para cargas de trabalho virtualizadas ou NAS:

  • A paridade acelerada por espelhamento e o cache nos Espaços de armazenamento diretos oferecem armazenamento de alto desempenho e de capacidade eficiente.
  • A introdução do clone de blocos e do VDL esparso acelera drasticamente as operações de arquivos .vhdx, como criação, mesclagem e expansão.
  • Fluxos de integridade, reparo online e cópias alternativas de dados permitem que o ReFS e os Espaços de Armazenamento Diretos detectem e corrijam em conjunto problemas de mídia de armazenamento e controlador de armazenamento em metadados e em dados.
  • O ReFS fornece a funcionalidade para dimensionar e oferecer suporte a grandes conjuntos de dados.

Espaços de Armazenamento

Implantar o ReFS nos Espaços de Armazenamento com compartimentos SAS compartilhados é adequado para hospedar dados de arquivamento e armazenar documentos dos usuários:

  • Fluxos de integridade, reparo online e cópias alternativas de dados permitem que o ReFS e os Espaços de Armazenamento detectem e corrijam em conjunto problemas de mídia de armazenamento e controlador de armazenamento em metadados e em dados.
  • As implantações dos Espaços de armazenamento também podem utilizar a clonagem de bloco e a escalabilidade oferecida na ReFS.

Observação

Espaços de Armazenamento dá suporte a conexões diretas locais não removíveis por meio de BusTypes SATA, SAS, NVME ou anexados via HBA (também conhecido como controlador RAID no modo de passagem).

Discos básicos

A implantação do ReFS em discos básicos é mais adequada para aplicativos que implementam as próprias soluções de resiliência e disponibilidade de software:

  • Os aplicativos que apresentam suas próprias soluções de software de resiliência e disponibilidade podem usar fluxos de integridade, clonagem de bloco, além da capacidade de dimensionar e oferecer suporte a grandes conjuntos de dados.

Observação

Os discos básicos incluem conexão direta local não removível por meio de BusTypes SATA, SAS, NVME ou RAID. Os discos básicos não incluem Espaços de Armazenamento.

Destino de backup

Implantar o ReFS como um alvo de backup é mais adequado para aplicativos e hardware que implementam as próprias soluções de resiliência e disponibilidade:

  • Os aplicativos que apresentam suas próprias soluções de software de resiliência e disponibilidade podem usar fluxos de integridade, clonagem de bloco, além da capacidade de dimensionar e oferecer suporte a grandes conjuntos de dados.

Observação

Os destinos de backup incluem as configurações com suporte acima. Entre em contato com fornecedores de aplicativos e matrizes de armazenamento para detalhes de suporte sobre Fiber Channel e SANs iSCSI. Para SANs, se recursos como provisionamento dinâmico, TRIM/UNMAP ou ODX (Transferência de Dados Descarregados) forem necessários, o NTFS deverá ser usado.

Comparação de recursos

Limites

Recurso ReFS NTFS
Tamanho máximo do nome do arquivo 255 caracteres Unicode 255 caracteres Unicode
Tamanho máximo do nome do caminho 32 mil caracteres Unicode 32 mil caracteres Unicode
Tamanho máximo do arquivo 35 PB (petabytes) 256 TB
Tamanho máximo do volume 35 PB 256 TB

Funcionalidade

Os seguintes recursos estão disponíveis com o ReFS e o NTFS:

Recurso ReFS NTFS
Criptografia de BitLocker Sim Sim
Eliminação de duplicação de dados Sim1 Sim
Suporte para CSV (Volume Compartilhado Clusterizado) Sim 2 3 Sim
Junções/vínculos flexíveis Sim Sim
Links físicos Sim4 Sim
Suporte para cluster de failover Sim Sim
Listas de controle de acesso Sim Sim
Diário USN Sim Sim
Notificações de alterações Sim Sim
Pontos de junção Sim Sim
Pontos de montagem Sim Sim
Pontos de nova análise Sim Sim
Instantâneos de volume Sim Sim
IDs de Arquivo Sim Sim
Oplocks Sim Sim
Arquivos esparsos Sim Sim
Fluxos nomeados Sim Sim
Provisionamento dinâmico Sim5 Sim
Cortar/cancelar o mapeamento Sim5 Sim
Suporte a arquivo de paginação Sim6 Sim
  1. Disponível no Windows Server, versão 1709 e posteriores, Windows Server 2019 (1809) LTSC ou posteriores.
  2. Disponível no Windows Server 2012 R2 e posteriores.
  3. O CSV não usará a E/S Direta com Espaços de Armazenamento, Espaços de Armazenamento Diretos (S2D) ou SAN.
  4. Versão ReFS 3.5 formatada pelo Windows 10 Enterprise Insider Preview build 19536 e posteriores. O suporte para vínculos rígidos é adicionado somente para volumes recém-formatados. Vínculos rígidos não podem ser usados em volumes atualizados de versões anteriores
  5. Apenas Espaços de Armazenamento.
  6. Disponível no ReFS 3.7 e posteriores.

Os seguintes recursos só estão disponíveis com o ReFS:

Funcionalidade ReFS NTFS
Clone de blocos Sim Não
VDL Esparso Sim Não
Paridade acelerada por espelho Sim (em Espaços de Armazenamento Diretos) Não
Instantâneos no nível do arquivo Sim1 Não
  1. Disponível no Windows Server 2022 e posteriores.

Os seguintes recursos não estão disponíveis em ReFS no momento:

Funcionalidade ReFS NTFS
Compactação de sistema de arquivos Não Sim
Criptografia de sistema de arquivos Não Sim
Transactions Não Sim
Identificadores de objeto Não Sim
ODX (transferência de dados descarregados) Não Sim
Nomes curtos Não Sim
Atributos estendidos Não Sim
Cotas de disco Não Sim
Inicializável Não Sim
Com suporte em mídia removível Não Sim

Referências adicionais