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

Отказоустойчивая файловая система (ReFS) — это современная файловая система, разработанная корпорацией Майкрософт для повышения доступности данных, эффективного масштабирования до больших наборов данных в различных рабочих нагрузках и обеспечения целостности данных с устойчивостью к повреждению. ReFS стремится решать растущий набор сценариев хранения и создать основу для будущих инноваций.

В этом обзоре объясняется, как ReFS помогает защитить данные от повреждения, поддерживает крупномасштабные среды хранения и интегрируется с ключевыми технологиями Windows Server. Используйте это руководство, чтобы понять преимущества ReFS, сценарии развертывания и сравнения функций с NTFS.

Ключевые преимущества

Узнайте о ключевых преимуществах, предоставляемых ReFS, включая устойчивость, производительность и масштабируемость.

Resiliency

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

• Потоки целостности — ReFS использует контрольные суммы для метаданных и при желании для данных файлов, что позволяет ReFS надежно обнаруживать повреждения.
• Интеграция дисковых пространств . При использовании с зеркальным или четным пространством ReFS может автоматически восстанавливать обнаруженные повреждения с помощью альтернативной копии данных, предоставляемых дисковыми пространствами. Процессы восстановления локализованы в области повреждения и выполняются в сети, не требуя простоя тома.
• Сохранение данных . Если том становится поврежден и альтернативная копия поврежденных данных не существует, ReFS удаляет поврежденные данные из пространства имен. 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 сканер целостности данных, известный как скруббер. Этот скраббер периодически сканирует том, выявляя скрытые повреждения и упреждающе активирует восстановление поврежденных данных.

Performance

В дополнение к улучшению устойчивости, ReFS имеет функции для производительно-чувствительных 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.

• Четность с зеркальным ускорением обеспечивает как высокую производительность, так и эффективное использование емкости для хранения ваших данных.

  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:

  Уровень производительности	Уровень емкости
  Зеркальный SSD	Зеркальное отображение HDD
  Зеркальный SSD	Четность SSD
  Зеркальный SSD	Четность HDD

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

  • Все записи выполняются на уровне производительности, а большие фрагменты данных, оставшиеся на уровне производительности, эффективно перемещаются 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.

  • 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.

• Ускорение операций виртуальной машины — ReFS повышает производительность виртуализированных рабочих нагрузок:

  • Клонирование блоков - Клонирование блоков ускоряет операции копирования, что позволяет быстро и с минимальным влиянием выполнять операции слияния контрольных точек виртуальной машины.
  • Разреженный VDL — Sparse VDL позволяет ReFS быстро обнулить файлы, уменьшая время, необходимое для создания фиксированных виртуальных жестких дисков с десятков минут до считанных 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.

Поддерживаемые развертывания

Корпорация Майкрософт разработала NTFS специально для общего использования с широким спектром конфигураций и рабочих нагрузок. Все поддерживаемые конфигурации ReFS должны использовать сертифицированное оборудование каталога Windows Server и соответствовать требованиям приложения.

Для клиентов, специально требующих доступности, устойчивости и (или) масштабирования, которые предоставляет ReFS, корпорация Майкрософт поддерживает ReFS для использования со следующими конфигурациями и сценариями:

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.

Хранилища

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

• Потоки целостности, восстановление в сети и альтернативные копии данных позволяют ReFS и дисковые пространства совместно обнаруживать и исправлять повреждения контроллера хранилища и носителей хранилища как в метаданных, так и в данных.
• Развертывания в дисковых пространствах также могут использовать клонирование блоков и масштабируемость, предлагаемую ReFS.

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

Базовые диски

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.

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

Целевой объект резервного копирования

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.

Обратитесь к поставщикам приложений и массивов хранения, чтобы получить сведения о поддержке Fibre Channel и iSCSI SAN. Если требуются такие функции, как тонкое выделение, TRIM/UNMAP или разгрузка передачи данных (ODX), необходимо использовать NTFS.

Сравнение функций

Limits

Functionality

Функции, доступные с помощью ReFS и NTFS

1. Доступно в Windows Server версии 1709 и более поздней версии, Windows Server 2019 (1809) LTSC или более поздней версии.
2. CSV не будет использовать Direct I/O с Storage Spaces, Storage Spaces Direct (S2D) или SAN.
3. Доступно только в Windows Server 2025.
4. Только хранилища.

Функции, доступные только в ReFS

1. Доступно в Windows Server 2022 и более поздних версиях.

Функции, недоступные в ReFS

1. Короткие имена официально не поддерживаются, многие короткие имена имитируются с помощью символьных ссылок.

Связанный контент

• Cluster size recommendations for ReFS and NTFS (Рекомендации по размеру кластера для ReFS и NTFS).
• Обзор Storage Spaces Direct
• Клонирование блоков ReFS
• Потоки целостности ReFS
• Устранение неполадок ReFS с помощью ReFSUtil
• Использование ReFS с общими томами кластера
• Матрица совместимости и версии ReFS