Поделиться через

Resilient File System (ReFS) overview (Обзор файловой системы ReFS)

Отказоустойчивая файловая система (ReFS) — это новая файловая система Майкрософт, предназначенная для повышения доступности данных, эффективного масштабирования больших наборов данных в различных рабочих нагрузках и обеспечения целостности данных с устойчивостью к повреждению. Он стремится решить расширяющийся набор сценариев хранения и создать основу для будущих инноваций.

Key benefits

Resiliency

ReFS предоставляет новые функции, которые могут точно обнаруживать повреждения, а также устранять эти повреждения, оставаясь в сети, помогая обеспечить повышенную целостность и доступность данных:

  • Integrity-streams - ReFS uses checksums for metadata and optionally for file data, giving ReFS the ability to reliably detect corruptions.
  • интеграция Дисковые пространства — при использовании с зеркальным или пространством четности ReFS может автоматически восстанавливать обнаруженные повреждения с помощью альтернативной копии данных, предоставляемой Дисковыми пространствами. Процессы восстановления локализованы в области повреждения и выполняются в сети, не требуя простоя тома.
  • 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 поддерживает том в рабочем состоянии, пока обрабатывает большинство неисправимых повреждений, но существуют редкие случаи, когда ReFS необходимо вывести том из сети.
  • Упреждающее исправление ошибок — помимо проверки данных перед чтением и записью, ReFS представляет средство проверки целостности данных, называемое скраббер. Этот скраббер периодически сканирует том, выявляя скрытые повреждения и упреждающе активирует восстановление поврежденных данных.

Performance

Помимо улучшения устойчивости, ReFS предоставляет новые функции для рабочих нагрузок с учетом производительности и виртуализированных рабочих нагрузок. Оптимизация уровней в реальном времени, клонирование блоков и разреженная допустимая длина данных (VDL) являются хорошими примерами развивающихся возможностей ReFS, которые предназначены для поддержки динамических и разнообразных нагрузок.

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

    Чтобы обеспечить как высокую производительность, так и эффективное использование емкости хранилища, ReFS делит том на две логические группы хранилищ, известные как уровни. Эти уровни могут иметь собственные типы дисков и устойчивости, позволяя каждому уровню оптимизировать либо производительность, либо емкость. Ниже приведены примеры конфигураций:

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

    После настройки этих уровней ReFS использует их для предоставления быстрого хранилища для горячих данных и емкостного эффективного хранилища для холодных данных.

    • Все операции записи будут выполняться на уровне производительности, а большие фрагменты данных, оставшиеся на уровне производительности, будут эффективно перемещены на уровень емкости в режиме реального времени.
    • При использовании гибридного развертывания (сочетании флэш-памяти и жестких дисков) кэш в Локальных дисковых пространствах Direct помогает ускорить чтение, смягчая эффект фрагментации данных, характерный для виртуализированных рабочих нагрузок. В противном случае, если используется полностью флешевый вариант развертывания, операции чтения также выполняются на уровне производительности.

    Note

    Для развертываний Windows Server четность с ускорением за счёт зеркалирования поддерживается только в Storage Spaces Direct. Рекомендуется использовать зеркально-ускоренный паритет только с нагрузками на архивацию и резервное копирование. Для виртуализированных и других случайных рабочих нагрузок высокой производительности рекомендуется использовать трехмерные зеркала для повышения производительности.

  • Ускоренные операции виртуальной машины— ReFS предоставляет новые функциональные возможности, предназначенные специально для повышения производительности виртуализированных рабочих нагрузок:

    • Block cloning - block cloning accelerates copy operations, enabling quick, low-impact VM checkpoint merge operations.
    • Разреженный VDL позволяет ReFS быстро обнулить файлы, сокращая время, необходимое для создания фиксированных виртуальных жестких дисков с 10 минут до нескольких секунд.

  • Размеры кластера переменных — ReFS поддерживает как размеры кластера 4K, так и 64K. 4K — это рекомендуемый размер кластера для большинства развертываний, но кластеры 64K подходят для больших последовательных рабочих нагрузок ввода-вывода.

Scalability

ReFS предназначен для поддержки чрезвычайно больших наборов данных - миллионов терабайтов без отрицательного влияния на производительность, достижение большего масштаба, чем предыдущие файловые системы.

Supported deployments

Корпорация Майкрософт разработала NTFS специально для общего использования с широким спектром конфигураций и рабочих нагрузок. Для клиентов, специально требующих доступности, устойчивости и (или) масштабирования, которые предоставляет ReFS, корпорация Майкрософт поддерживает ReFS для использования со следующими конфигурациями и сценариями:

Note

Все поддерживаемые конфигурации ReFS должны использовать сертифицированное оборудование каталога Windows Server и соответствовать требованиям приложения.

Important

Если вы планируете использовать ReFS для общих томов кластера (CSVs), ознакомьтесь с разделом "Использование общих томов кластера" в отказоустойчивом кластере для получения важных сведений.

Хранилища Spaces Direct

Развертывание ReFS на Storage Spaces Direct рекомендуется для виртуализированных рабочих нагрузок или сетевого хранилища:

  • Зеркальное ускорение четности и кэш в Локальных дисковых пространствах Direct обеспечивают высокую производительность и эффективное использование емкости.
  • Введение клонирования блоков и разреженного VDL значительно ускоряет операции с файлами .vhdx, такие как создание, слияние и расширение.
  • Потоки целостности, ремонт в реальном времени и альтернативные копии данных позволяют ReFS и Storage Spaces Direct совместно обнаруживать и исправлять повреждения контроллера и носителей хранилища как в метаданных, так и в данных.
  • ReFS предоставляет функциональные возможности для масштабирования и поддержки больших наборов данных.

Storage Spaces

Развертывание ReFS в дисковых пространствах с общими SAS-корпусами подходит для размещения архивных данных и сохранения пользовательских документов.

  • 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.
  • Развертывания в дисковых пространствах также могут использовать клонирование блоков и масштабируемость, предлагаемую ReFS.

Note

Дисковые пространства поддерживают локальное несъемное прямое подключение через BusTypes SATA, SAS, NVME или подключение через HBA (также известный как контроллер RAID в сквозном режиме).

Basic disks

Развертывание ReFS на базовых дисках лучше всего подходит для приложений, реализующих собственные решения по устойчивости программного обеспечения и доступности:

  • Приложения, которые представляют собственные решения для обеспечения устойчивости и доступности, могут использовать потоки целостности, клонирование блоков и возможность масштабирования и поддержки больших наборов данных.

Note

Основные диски включают локальные несъемные устройства с прямым подключением через шины SATA, SAS, NVME или RAID. Базовые диски не включают дисковые пространства.

Backup target

Развертывание ReFS в качестве целевого объекта резервного копирования лучше всего подходит для приложений и оборудования, реализующих собственные решения по устойчивости и доступности:

  • Приложения, которые представляют собственные решения для обеспечения устойчивости и доступности, могут использовать потоки целостности, клонирование блоков и возможность масштабирования и поддержки больших наборов данных.

Note

Целевые объекты резервного копирования включают приведенные выше поддерживаемые конфигурации. Обратитесь к поставщикам приложений и массивов хранения для получения сведений о поддержке для Fiber Channel и iSCSI SAN. Если требуются такие функции, как тонкое выделение, TRIM/UNMAP или разгрузка передачи данных (ODX), необходимо использовать NTFS.

Feature comparison

Limits

Feature ReFS NTFS
Максимальная длина имени файла 255 символов Юникода 255 символов Юникода
Максимальная длина имени пути 32K Символы Юникода 32K Символы Юникода
Максимальный размер файла 35 ПБ (петабайты) 256 TB
Максимальный размер тома 35 PB 256 TB

Functionality

Следующие функции доступны в ReFS и NTFS:

Feature ReFS NTFS
BitLocker encryption Yes Yes
Data Deduplication Yes1 Yes
Поддержка общего тома кластера (CSV) Yes23 Yes
Junctions/Soft links Yes Yes
Hard links Yes4 Yes
Поддержка отказоустойчивого кластера 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
Поддержка файла страницы Yes6 Yes
  1. Доступно в Windows Server версии 1709 и более поздней версии, Windows Server 2019 (1809) LTSC или более поздней версии.
  2. Доступно в Windows Server 2012 R2 и более поздних версиях.
  3. CSV не будет использовать прямой ввод-вывод с пространствами хранения, Локальными пространствами хранения (S2D) или SAN.
  4. Версия ReFS 3.5 отформатирована Windows 10 Предварительная версия для корпоративных пользователей сборки 19536 и более поздних сборок. Hard links support is added for newly formatted volumes only. Жесткие ссылки нельзя использовать для томов, которые были обновлены с предыдущих версий.
  5. Только хранилища.
  6. Доступно в ReFS 3.7 и более поздних версиях.

Следующие функции доступны только в ReFS:

Functionality ReFS NTFS
Block clone Yes No
Sparse VDL Yes No
Mirror-accelerated parity Да (на Хранилища Space Direct) No
File-level snapshots Yes1 No
  1. Доступно в Windows Server 2022 и более поздних версиях.

Следующие функции недоступны в ReFS в настоящее время:

Functionality ReFS NTFS
Сжатие файловой системы No Yes
Шифрование файловой системы No Yes
Transactions No Yes
Object IDs No Yes
Разгрузка передачи данных (ODX) No Yes
Short names No Yes
Extended attributes No Yes
Disk quotas No Yes
Bootable No Yes
Поддерживается на съемных носителях No Yes

Additional References