คุณสามารถติดตั้งระบบบนการอ้างอิง ระบบไฟล์ ReFS ข้อดีและโอกาส ข้อจำกัดของระบบไฟล์ ReFS

ฉันได้ประกาศไปแล้วครั้งหนึ่งในบล็อกของฉัน แต่ก็ไม่มีใครรู้เรื่องนี้จริงๆ และตอนนี้ก็ถึงเวลาที่จะทำความคุ้นเคยกับ ReFS ที่เพิ่งสร้างใหม่โดยย่อแต่มีความสม่ำเสมอมากขึ้น

20 ปีต่อมา

อย่างไรก็ตาม ทุกอย่างมีขีดจำกัด และความสามารถของระบบไฟล์ก็เช่นกัน ทุกวันนี้ ความสามารถของ NTFS มาถึงขีดจำกัดแล้ว: การสแกนสื่อจัดเก็บข้อมูลขนาดใหญ่ใช้เวลานานเกินไป “Journal” ทำให้การเข้าถึงช้าลง และขนาดไฟล์สูงสุดเกือบถึงแล้ว เมื่อตระหนักถึงสิ่งนี้ Microsoft จึงได้นำระบบไฟล์ใหม่ใน Windows 8 - ReFS (Resilient File System - ระบบไฟล์ที่ทนทานต่อข้อผิดพลาด) กล่าวกันว่า ReFS ให้การปกป้องข้อมูลที่ดีขึ้นบนฮาร์ดไดรฟ์ขนาดใหญ่และรวดเร็ว แน่นอนว่ามันมีข้อเสีย แต่ก็ยากที่จะพูดถึงมันจนกว่าจะมีการใช้งานอย่างแพร่หลายใน Windows 8

ตอนนี้เรามาลองทำความเข้าใจโครงสร้างภายในและข้อดีของ ReFS กันดีกว่า

ReFS เดิมเป็นที่รู้จักภายใต้ชื่อรหัส "Protogon" เป็นครั้งแรกที่ฉันเล่าเรื่องนี้ให้คนทั่วไปฟังเมื่อประมาณหนึ่งปีที่แล้ว สตีเฟน ซินอฟสกี้- ประธานแผนก Windows ของ Microsoft รับผิดชอบด้านการพัฒนาและการตลาดของ Windows และ อินเทอร์เน็ตเอ็กซ์พลอเรอร์.

พระองค์ตรัสไว้ดังนี้.

“NTFS เป็นระบบไฟล์ที่มีการใช้งานกันอย่างแพร่หลาย ล้ำสมัย และเต็มไปด้วยฟีเจอร์มากมายในปัจจุบัน แต่ในขณะที่เราจินตนาการถึง Windows ใหม่ และเรากำลังพัฒนา Windows 8 อยู่ เราก็ไม่ได้หยุดเพียงแค่นั้น นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไม Windows 8 เรายังแนะนำระบบไฟล์ใหม่ทั้งหมดอีกด้วย ReFS สร้างขึ้นจาก NTFS ดังนั้นจึงยังคงรักษาความสามารถด้านความเข้ากันได้ที่สำคัญไว้ ในขณะที่ได้รับการออกแบบและออกแบบทางวิศวกรรมให้ตอบสนองความต้องการของเทคโนโลยีและสถานการณ์การจัดเก็บข้อมูลรุ่นต่อไป

ใน Windows 8 ReFS จะถูกนำมาใช้เป็นส่วนหนึ่งของ Windows Server 8 เท่านั้น ซึ่งเป็นแนวทางเดียวกับที่เราใช้ในการแนะนำระบบไฟล์ก่อนหน้านี้ทั้งหมด แน่นอนว่าในระดับแอปพลิเคชัน ลูกค้าจะได้รับสิทธิ์เข้าถึงข้อมูล ReFS ในลักษณะเดียวกับข้อมูล NTFS "เราต้องไม่ลืมว่า NTFS ยังคงเป็นเทคโนโลยีระบบไฟล์ชั้นนำของอุตสาหกรรมสำหรับพีซี"

อันที่จริงเราเห็น ReFS เป็นครั้งแรกในระบบปฏิบัติการเซิร์ฟเวอร์ Windows Server 8 ระบบไฟล์ใหม่ไม่ได้รับการพัฒนาตั้งแต่เริ่มต้น ตัวอย่างเช่น ReFS ใช้อินเทอร์เฟซการเข้าถึง API เดียวกันกับ NTFS เพื่อเปิด ปิด อ่านและเขียนไฟล์ นอกจากนี้ คุณลักษณะที่เป็นที่รู้จักจำนวนมากได้ย้ายมาจาก NTFS เช่น การเข้ารหัสดิสก์ บิทล็อคเกอร์และ ลิงก์สัญลักษณ์สำหรับห้องสมุด แต่กลับหายไป เช่น การบีบอัดข้อมูลและฟังก์ชั่นอื่นๆ อีกมากมาย

นวัตกรรมหลักของ ReFS มุ่งเน้นไปที่การสร้างและจัดการโครงสร้างไฟล์และโฟลเดอร์ หน้าที่ของพวกเขาคือเพื่อให้แน่ใจว่ามีการแก้ไขข้อผิดพลาดอัตโนมัติ การปรับขนาดสูงสุด และการทำงานในโหมดออนไลน์ตลอดเวลา

สถาปัตยกรรม ReFS

การใช้งานดิสก์ของโครงสร้าง ReFS นั้นแตกต่างโดยพื้นฐานจากระบบไฟล์ Microsoft อื่น ๆ นักพัฒนา Microsoft สามารถใช้แนวคิดของตนได้โดยใช้แนวคิดของ B ± trees ใน ReFS ซึ่งเป็นที่รู้จักจากฐานข้อมูล โฟลเดอร์ในระบบไฟล์มีโครงสร้างเป็นตารางโดยมีไฟล์เป็นบันทึก สิ่งเหล่านี้จะได้รับคุณลักษณะเฉพาะที่ถูกเพิ่มเป็นตารางย่อย ทำให้เกิดโครงสร้างต้นไม้แบบลำดับชั้น แม้แต่พื้นที่ว่างในดิสก์ก็ยังถูกจัดระเบียบในรูปแบบของตาราง

นอกเหนือจากการกำหนดหมายเลของค์ประกอบระบบทั้งหมดแบบ 64 บิตแล้ว ยังช่วยขจัดปัญหาคอขวดในระหว่างการขยายขนาดเพิ่มเติม

เป็นผลให้แกนหลักของระบบใน ReFS กลายเป็นตารางอ็อบเจ็กต์ - ไดเร็กทอรีกลางที่แสดงรายการตารางทั้งหมดในระบบ วิธีการนี้มีข้อได้เปรียบที่สำคัญ: ReFS ได้ละทิ้งการจัดการบันทึกที่ซับซ้อนและบันทึกข้อมูลใหม่เกี่ยวกับไฟล์ในพื้นที่ว่าง - ซึ่งจะป้องกันไม่ให้ถูกเขียนทับ

« ใบแคตตาล็อก" ถูกพิมพ์บันทึก รายการสำหรับวัตถุโฟลเดอร์มีสามประเภทหลัก: หมายเลขอ้างอิงไดเร็กทอรี รายการดัชนี และหมายเลขอ้างอิงวัตถุที่ซ้อนกัน บันทึกดังกล่าวทั้งหมดได้รับการบรรจุเป็น B-tree แยกต่างหากพร้อมตัวระบุโฟลเดอร์ รากของแผนผังนี้คือใบไม้ของแผนผัง B ± ของ "ไดเร็กทอรี" ซึ่งช่วยให้คุณสามารถบรรจุบันทึกได้เกือบจำนวนเท่าใดก็ได้ลงในโฟลเดอร์ ที่ระดับล่างสุดในชีตของแผนผัง B± ของโฟลเดอร์ ประการแรกคือบันทึกตัวอธิบายไดเร็กทอรีที่มีข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับโฟลเดอร์ (ชื่อ "ข้อมูลมาตรฐาน" คุณลักษณะของชื่อไฟล์ ฯลฯ)

เพิ่มเติมในแค็ตตาล็อกจะถูกวางไว้ รายการดัชนี: โครงสร้างแบบสั้นที่มีข้อมูลเกี่ยวกับรายการที่อยู่ในโฟลเดอร์ บันทึกเหล่านี้สั้นกว่าใน NTFS มาก ซึ่งหมายความว่ามีแนวโน้มน้อยกว่าที่จะโอเวอร์โหลดโวลุ่มด้วยข้อมูลเมตา

ในตอนท้ายคือรายการแค็ตตาล็อก สำหรับโฟลเดอร์ องค์ประกอบเหล่านี้ประกอบด้วยชื่อของแพ็ก ตัวระบุโฟลเดอร์ใน “ไดเร็กทอรี” และโครงสร้างของ “ข้อมูลมาตรฐาน” ไม่มีตัวระบุสำหรับไฟล์ แต่โครงสร้างกลับประกอบด้วยข้อมูลพื้นฐานทั้งหมดเกี่ยวกับไฟล์ รวมถึงรากของแผนผัง B± ของแฟรกเมนต์ของไฟล์ ดังนั้นไฟล์จึงสามารถประกอบด้วยแฟรกเมนต์ได้เกือบจำนวนเท่าใดก็ได้

เช่นเดียวกับ NTFS ReFS สร้างความแตกต่างพื้นฐานระหว่างข้อมูลไฟล์ (ข้อมูลเมตา) และเนื้อหาไฟล์ (ข้อมูลผู้ใช้) อย่างไรก็ตาม ทั้งสองมีฟังก์ชันการป้องกันอย่างเท่าเทียมกัน ข้อมูลเมตาได้รับการป้องกันตามค่าเริ่มต้นโดยใช้เช็คซัม - สามารถกำหนดการป้องกันแบบเดียวกัน (หากต้องการ) กับข้อมูลผู้ใช้ เช็คซัมเหล่านี้อยู่บนดิสก์ในระยะที่ปลอดภัยซึ่งจะช่วยให้กู้คืนข้อมูลได้ง่ายขึ้นในกรณีที่เกิดข้อผิดพลาด

ขนาดข้อมูลเมตาของระบบไฟล์ที่ว่างเปล่าคือประมาณ 0.1% ของขนาดระบบไฟล์นั้นเอง (เช่น ประมาณ 2 GB บนโวลุ่ม 2 TB) ข้อมูลเมตาหลักบางส่วนถูกทำซ้ำเพื่อให้มีความทนทานต่อความล้มเหลวมากขึ้น

ตัวเลือก ReFS ที่เราเห็นใน วินโดวส์เซิร์ฟเวอร์ 8 เบต้ารองรับคลัสเตอร์ข้อมูลขนาด 64 KB และคลัสเตอร์ข้อมูลเมตาขนาด 16 KB เท่านั้น ในตอนนี้ พารามิเตอร์ “ขนาดคลัสเตอร์” จะถูกละเว้นเมื่อสร้างวอลุ่ม ReFS และจะถูกตั้งค่าเป็นค่าเริ่มต้นเสมอ เมื่อจัดรูปแบบระบบไฟล์ ตัวเลือกเดียวที่ใช้ได้สำหรับการเลือกขนาดคลัสเตอร์คือ 64 KB เช่นกัน

ยอมรับเถอะ: ขนาดคลัสเตอร์นี้มากเกินพอที่จะจัดระเบียบระบบไฟล์ทุกขนาด อย่างไรก็ตาม ผลข้างเคียงคือความซ้ำซ้อนที่เห็นได้ชัดเจนในการจัดเก็บข้อมูล (ไฟล์ขนาด 1 ไบต์บนดิสก์จะใช้บล็อกขนาด 64 KB เต็ม)

การรักษาความปลอดภัยรีเอฟเอส

จากมุมมองของสถาปัตยกรรมระบบไฟล์ ReFS มีเครื่องมือทั้งหมดที่คุณต้องการในการกู้คืนไฟล์อย่างปลอดภัย แม้ว่าฮาร์ดแวร์หลักจะล้มเหลวก็ตาม ข้อเสียเปรียบหลักของระบบเจอร์นัลในระบบไฟล์ NTFS และสิ่งที่คล้ายคลึงกันคือการอัปเดตดิสก์อาจทำให้ข้อมูลเมตาที่บันทึกไว้ก่อนหน้านี้เสียหายได้หากมีไฟฟ้าขัดข้องระหว่างการบันทึก - เอฟเฟกต์นี้ได้รับชื่อที่เสถียรแล้ว: สิ่งที่เรียกว่า - บันทึกที่แตกสลาย».

เพื่อป้องกัน บันทึกที่เสียหายนักพัฒนาจาก Microsoft ได้เลือกแนวทางใหม่ที่ส่วนของโครงสร้างข้อมูลเมตามีตัวระบุของตนเอง ซึ่งทำให้สามารถตรวจสอบความเป็นเจ้าของโครงสร้างได้ ลิงก์ข้อมูลเมตาประกอบด้วยการตรวจสอบ 64 บิตของบล็อกที่ถูกอ้างอิง

การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างข้อมูลเมตาเกิดขึ้นในสองขั้นตอน ขั้นแรก สำเนาข้อมูลเมตาใหม่ (เปลี่ยนแปลง) จะถูกสร้างขึ้นในพื้นที่ว่างในดิสก์ และหลังจากนั้นหากสำเร็จ การดำเนินการอัปเดตแบบอะตอมมิกจะย้ายลิงก์จากพื้นที่เมตาดาต้าเก่า (ไม่เปลี่ยนแปลง) ไปยังพื้นที่เมทาดาทาใหม่ (เปลี่ยนแปลง) ที่นี่ช่วยให้คุณทำได้โดยไม่ต้องบันทึก โดยจะรักษาความสมบูรณ์ของข้อมูลโดยอัตโนมัติ

อย่างไรก็ตาม รูปแบบที่อธิบายไว้ใช้ไม่ได้กับข้อมูลผู้ใช้ ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงใดๆ ในเนื้อหาของไฟล์จะถูกเขียนลงในไฟล์โดยตรง การลบไฟล์ทำได้โดยการสร้างโครงสร้างข้อมูลเมตาขึ้นใหม่ ซึ่งจะรักษาบล็อกข้อมูลเมตาเวอร์ชันก่อนหน้าบนดิสก์ วิธีการนี้ช่วยให้คุณสามารถกู้คืนไฟล์ที่ถูกลบได้จนถึงจุดที่เขียนทับด้วยข้อมูลผู้ใช้ใหม่

หัวข้อที่แยกต่างหากคือความทนทานต่อข้อผิดพลาดของ ReFS ในกรณีที่ดิสก์เสียหาย ระบบสามารถตรวจจับความเสียหายของดิสก์ได้ทุกรูปแบบรวมถึงการสูญหายหรือเก็บไว้ในบันทึกที่ไม่ถูกต้องรวมถึงสิ่งที่เรียกว่า ผุเล็กน้อย(การเสื่อมสภาพของข้อมูลในสื่อ)

เมื่อเปิดใช้งานตัวเลือก "สตรีมจำนวนเต็ม" ReFS จะตรวจสอบเนื้อหาของไฟล์และเขียนการเปลี่ยนแปลงไฟล์ไปยังตำแหน่งของบุคคลที่สามเสมอ เพื่อให้แน่ใจว่าข้อมูลที่มีอยู่แล้วจะไม่สูญหายเมื่อถูกเขียนทับ Checksums จะได้รับการอัปเดตโดยอัตโนมัติเมื่อมีการเขียนข้อมูล ดังนั้นหากเกิดความล้มเหลวระหว่างการเขียน ผู้ใช้จะยังคงมีไฟล์เวอร์ชันที่ตรวจสอบได้

อีกหัวข้อที่น่าสนใจเกี่ยวกับการรักษาความปลอดภัย ReFS คือการโต้ตอบกับ พื้นที่เก็บข้อมูล- รีเอฟเอส และ พื้นที่เก็บข้อมูลออกแบบมาเพื่อเสริมซึ่งกันและกันในฐานะสององค์ประกอบของระบบจัดเก็บข้อมูลเดียว นอกจากการปรับปรุงประสิทธิภาพแล้ว พื้นที่เก็บข้อมูลปกป้องข้อมูลจากความล้มเหลวของดิสก์บางส่วนและทั้งหมดโดยการจัดเก็บสำเนาไว้ในดิสก์หลายตัว ในระหว่างความล้มเหลวในการอ่าน พื้นที่เก็บข้อมูลสามารถอ่านสำเนาได้ และในกรณีที่การเขียนล้มเหลว (แม้ว่าข้อมูลสื่อจะสูญหายไปโดยสิ้นเชิงระหว่างการอ่าน/การเขียน) ก็เป็นไปได้ที่จะกระจายข้อมูล "อย่างโปร่งใส" อีกครั้ง ตามที่แสดงในทางปฏิบัติ ความล้มเหลวดังกล่าวส่วนใหญ่ไม่เกี่ยวข้องกับสื่อ - มันเกิดขึ้นเนื่องจากข้อมูลเสียหายหรือเนื่องจากการสูญหายของข้อมูลหรือการบันทึกไว้ในที่ที่ไม่ถูกต้อง

นี่เป็นประเภทของความล้มเหลวที่ ReFS สามารถตรวจพบได้โดยใช้เช็คซัม เมื่อตรวจพบความล้มเหลว ผู้ติดต่อ ReFS พื้นที่เก็บข้อมูลเพื่ออ่านสำเนาข้อมูลที่เป็นไปได้ทั้งหมด และเลือกสำเนาที่ต้องการโดยพิจารณาจากการตรวจสอบผลรวม หลังจากนี้ระบบจะให้ พื้นที่เก็บข้อมูลคำสั่งเพื่อกู้คืนสำเนาที่เสียหายตามสำเนาที่ถูกต้อง ทั้งหมดนี้เกิดขึ้นอย่างโปร่งใสจากมุมมองของแอปพลิเคชัน

ตามที่ระบุไว้บนเว็บไซต์ Microsoft ที่ทุ่มเทให้กับ วินโดวส์เซิร์ฟเวอร์ 8การตรวจสอบความถูกต้องจะเปิดใช้งานสำหรับข้อมูลเมตา ReFS เสมอ และหากไดรฟ์ข้อมูลถูกโฮสต์บนมิเรอร์ พื้นที่เก็บข้อมูลการแก้ไขอัตโนมัติก็เปิดใช้งานอยู่เช่นกัน กระแสข้อมูลที่สมบูรณ์ทั้งหมดได้รับการคุ้มครองในลักษณะเดียวกัน สิ่งนี้จะสร้างโซลูชันแบบ end-to-end ที่มีความสมบูรณ์สูงสำหรับผู้ใช้ โดยที่พื้นที่จัดเก็บข้อมูลที่ค่อนข้างไม่น่าเชื่อถือสามารถทำให้มีความน่าเชื่อถือสูงได้

สตรีมความสมบูรณ์ดังกล่าวจะปกป้องเนื้อหาไฟล์จากความเสียหายของข้อมูลทุกประเภท อย่างไรก็ตาม คุณลักษณะนี้ใช้ไม่ได้ในบางกรณี

ตัวอย่างเช่น แอปพลิเคชันบางตัวต้องการการจัดการพื้นที่จัดเก็บไฟล์อย่างระมัดระวังโดยมีการจัดเรียงไฟล์บนดิสก์โดยเฉพาะ เนื่องจากเธรดรวมจะจัดสรรบล็อกใหม่ทุกครั้งที่เนื้อหาของไฟล์เปลี่ยนแปลง เลย์เอาต์ของไฟล์จึงคาดเดาไม่ได้สำหรับแอปพลิเคชันเหล่านี้ ระบบฐานข้อมูลเป็นตัวอย่างสำคัญของสิ่งนี้ ตามกฎแล้ว แอปพลิเคชันดังกล่าวจะติดตามเช็คซัมของเนื้อหาไฟล์อย่างเป็นอิสระ และมีความสามารถในการตรวจสอบและแก้ไขข้อมูลโดยการโต้ตอบกับอินเทอร์เฟซ API โดยตรง

ฉันคิดว่ามันชัดเจนว่า ReFS ทำหน้าที่อย่างไรในกรณีที่ดิสก์เสียหายหรือพื้นที่จัดเก็บข้อมูลล้มเหลว การระบุและเอาชนะการสูญเสียข้อมูลที่เกี่ยวข้องกับ “ ผุเล็กน้อย“เมื่อความเสียหายต่อส่วนที่ยากจะอ่านได้ของดิสก์ ซึ่งตรวจไม่พบทันเวลา ก็เริ่มเติบโตอย่างรวดเร็ว เมื่อถึงเวลาที่อ่านและตรวจพบความเสียหายดังกล่าว อาจส่งผลกระทบต่อสำเนาอยู่แล้ว หรือข้อมูลอาจสูญหายเนื่องจากความล้มเหลวอื่นๆ

เพื่อเอาชนะกระบวนการ ผุเล็กน้อย Microsoft ได้เพิ่มงานระบบพื้นหลังที่จะล้างข้อมูลเมตาและข้อมูลสตรีมความสมบูรณ์เป็นระยะๆ บนวอลุ่ม ReFS ที่อยู่ในพื้นที่เก็บข้อมูลแบบมิเรอร์ การทำความสะอาดเกิดขึ้นโดยการอ่านสำเนาพิเศษทั้งหมดและตรวจสอบความถูกต้องโดยใช้การตรวจสอบ ReFS หากผลรวมตรวจสอบไม่ตรงกัน สำเนาที่มีข้อผิดพลาดจะได้รับการแก้ไขโดยใช้สำเนาที่ดี

ยังคงมีภัยคุกคามที่อาจเรียกได้ว่าเป็น "ฝันร้ายของผู้ดูแลระบบ" มีหลายกรณีที่แม้แต่ไดรฟ์ข้อมูลบนพื้นที่ที่ทำมิเรอร์ก็อาจเสียหายได้ แม้จะเกิดขึ้นไม่บ่อยนัก ตัวอย่างเช่น หน่วยความจำของระบบที่ผิดพลาดอาจทำให้ข้อมูลเสียหาย ซึ่งอาจไปจบลงที่ดิสก์และสำเนาที่ซ้ำซ้อนเสียหายได้ นอกจากนี้ ผู้ใช้จำนวนมากอาจตัดสินใจที่จะไม่ใช้พื้นที่เก็บข้อมูลแบบมิเรอร์ภายใต้ ReFS

ในกรณีเช่นนี้ เมื่อโวลุ่มเสียหาย ReFS จะดำเนินการ "กู้คืน" ซึ่งเป็นฟังก์ชันที่จะลบข้อมูลออกจากเนมสเปซบนโวลุ่มที่ใช้งานอยู่ โดยมีวัตถุประสงค์คือเพื่อป้องกันความเสียหายที่แก้ไขไม่ได้ซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อความพร้อมของข้อมูลที่ถูกต้อง ตัวอย่างเช่น หากไฟล์เดียวในไดเร็กทอรีเสียหายและไม่สามารถกู้คืนได้โดยอัตโนมัติ ReFS จะลบไฟล์นั้นออกจากเนมสเปซของระบบไฟล์ และกู้คืนส่วนที่เหลือของโวลุ่ม

เราคุ้นเคยกับความจริงที่ว่าระบบไฟล์ไม่สามารถเปิดหรือลบไฟล์ที่เสียหายได้และผู้ดูแลระบบไม่สามารถทำอะไรกับมันได้

แต่เนื่องจาก ReFS สามารถกู้คืนข้อมูลที่เสียหายได้ ผู้ดูแลระบบจึงสามารถกู้คืนไฟล์จากข้อมูลสำรอง หรือใช้แอปพลิเคชันเพื่อสร้างใหม่อีกครั้ง โดยไม่จำเป็นต้องปิดระบบ ซึ่งหมายความว่าผู้ใช้หรือผู้ดูแลระบบไม่จำเป็นต้องทำการตรวจสอบและซ่อมแซมดิสก์แบบออฟไลน์อีกต่อไป สำหรับเซิร์ฟเวอร์ สิ่งนี้ทำให้สามารถปรับใช้ข้อมูลจำนวนมากได้โดยไม่ต้องเสี่ยงต่ออายุการใช้งานแบตเตอรี่ที่ยาวนานเนื่องจากความเสียหาย

ReFS ในทางปฏิบัติ

แน่นอนว่าการปฏิบัติจริงและความสะดวกสบาย (หรือคุณสมบัติผกผัน) ของ ReFS สามารถตัดสินได้หลังจากที่คอมพิวเตอร์ที่ใช้ Windows 8 แพร่หลายและผ่านไปอย่างน้อยหกเดือนของการทำงานร่วมกับพวกเขา ในระหว่างนี้ ผู้มีโอกาสเป็นผู้ใช้ G8 จะมีคำถามมากกว่าคำตอบ

ตัวอย่างเช่นสิ่งนี้: เป็นไปได้หรือไม่ใน Windows 8 ที่จะแปลงข้อมูลจากระบบ NTFS เป็น ReFS และในทางกลับกันได้อย่างง่ายดายและง่ายดาย ตัวแทนของ Microsoft กล่าวว่าไม่มีฟังก์ชันการแปลงรูปแบบในตัว แต่ยังสามารถคัดลอกข้อมูลได้ ขอบเขตของ ReFS นั้นชัดเจน: ในตอนแรกสามารถใช้เป็นตัวจัดการข้อมูลขนาดใหญ่สำหรับเซิร์ฟเวอร์ได้เท่านั้น (อันที่จริงมันถูกใช้ไปแล้ว) ยังไม่มีไดรฟ์ภายนอกที่มี ReFS - มีเพียงไดรฟ์ภายในเท่านั้น แน่นอนว่าเมื่อเวลาผ่านไป ReFS จะมีฟีเจอร์เพิ่มมากขึ้น และจะสามารถแทนที่ระบบเดิมได้

Microsoft กล่าวว่าเป็นไปได้มากว่าสิ่งนี้จะเกิดขึ้นพร้อมกับการเปิดตัวแพ็คเกจอัปเดตแรกสำหรับ Windows 8

Microsoft ยังอ้างว่าได้ทดสอบ ReFS แล้ว:

“ใช้ชุดการทดสอบที่ซับซ้อนและกว้างขวางนับหมื่นชุดที่สร้างขึ้นสำหรับ NTFS มานานกว่าสองทศวรรษ การทดสอบเหล่านี้จะสร้างเงื่อนไขการปรับใช้งานที่ซับซ้อนซึ่งเราคิดว่าระบบอาจพบ เช่น ปัญหาไฟฟ้าขัดข้อง ซึ่งมักเกี่ยวข้องกับความสามารถในการปรับขนาดและประสิทธิภาพ ดังนั้นเราจึงสามารถพูดได้ว่าระบบ ReFS พร้อมสำหรับการทดสอบการใช้งานในสภาพแวดล้อมที่มีการจัดการ”

อย่างไรก็ตาม ในเวลาเดียวกัน นักพัฒนายอมรับว่า ReFS เป็นระบบไฟล์ขนาดใหญ่เวอร์ชันแรกอาจต้องใช้ความระมัดระวังในการจัดการ:

“เราไม่ได้กำหนดลักษณะ ReFS สำหรับ Windows 8 ให้เป็นเวอร์ชันเบต้า ระบบไฟล์ใหม่จะพร้อมสำหรับการเปิดตัวเมื่อ Windows 8 ออกจากรุ่นเบต้า เนื่องจากไม่มีอะไรสำคัญไปกว่าความน่าเชื่อถือของข้อมูล ดังนั้นจึงแตกต่างจากแง่มุมอื่นๆ ของระบบตรงที่ต้องใช้แนวทางอนุรักษ์นิยมในการใช้งานและการทดสอบเบื้องต้น”

ด้วยเหตุผลนี้ส่วนใหญ่ ReFS จะถูกนำมาใช้ตามแผนที่จะแบ่งเป็นระยะ ประการแรก - เป็นระบบจัดเก็บข้อมูลสำหรับ Windows Server จากนั้น - เป็นระบบจัดเก็บข้อมูลสำหรับผู้ใช้และสุดท้าย - เป็นวอลลุมสำหรับบูต อย่างไรก็ตาม เคยใช้ "แนวทางระมัดระวัง" ที่คล้ายกันในการเปิดตัวระบบไฟล์ใหม่มาก่อน

ไม่นานมานี้ Microsoft Windows 8 Server รุ่นเบต้าสาธารณะได้เปิดตัวพร้อมรองรับระบบไฟล์ ReFS (Resilient File System) ที่ประกาศไว้ ซึ่งก่อนหน้านี้รู้จักกันในชื่อรหัส “Protogon” ระบบไฟล์นี้ถูกนำเสนอเป็นทางเลือกแทนระบบไฟล์ NTFS ซึ่งได้รับการพิสูจน์ตัวเองในช่วงหลายปีที่ผ่านมาในส่วนของระบบจัดเก็บข้อมูลที่ใช้ผลิตภัณฑ์ของ Microsoft โดยมีการโยกย้ายเพิ่มเติมไปยังพื้นที่ของระบบไคลเอนต์

วัตถุประสงค์ของบทความนี้คือการอธิบายโครงสร้างระบบไฟล์แบบผิวเผินข้อดีและข้อเสียรวมถึงการวิเคราะห์สถาปัตยกรรมจากมุมมองของการรักษาความสมบูรณ์ของข้อมูลและโอกาสในการกู้คืนข้อมูลในกรณีที่เกิดความเสียหายหรือ การลบโดยผู้ใช้ บทความนี้ยังเปิดเผยการศึกษาคุณลักษณะทางสถาปัตยกรรมของระบบไฟล์และประสิทธิภาพที่เป็นไปได้อีกด้วย

วินโดวส์เซิร์ฟเวอร์ 8 เบต้า

ตัวเลือกระบบไฟล์ที่มีอยู่ในระบบปฏิบัติการเวอร์ชันนี้รองรับเฉพาะคลัสเตอร์ข้อมูล 64KB และคลัสเตอร์ข้อมูลเมตา 16KB ยังไม่ชัดเจนว่าจะมีการรองรับระบบไฟล์ ReFS ที่มีขนาดคลัสเตอร์อื่นหรือไม่: ปัจจุบันพารามิเตอร์ขนาดคลัสเตอร์เมื่อสร้างโวลุ่ม ReFS จะถูกละเว้นและตั้งค่าเป็นค่าเริ่มต้นเสมอ เมื่อจัดรูปแบบ FS ตัวเลือกเดียวที่ใช้ได้ในการเลือกขนาดคลัสเตอร์คือ 64KB เขายังเป็นคนเดียวที่กล่าวถึงในบล็อกของนักพัฒนา

ขนาดคลัสเตอร์นี้เพียงพอที่จะจัดระเบียบระบบไฟล์ทุกขนาดที่ใช้งานจริงได้ แต่ในขณะเดียวกันก็นำไปสู่ความซ้ำซ้อนในการจัดเก็บข้อมูลอย่างมีนัยสำคัญ

สถาปัตยกรรมระบบไฟล์

แม้จะมีการกล่าวถึงความคล้ายคลึงกันระหว่าง ReFS และ NTFS ในระดับสูงบ่อยครั้ง แต่เรากำลังพูดถึงความเข้ากันได้ของโครงสร้างข้อมูลเมตาบางอย่างเท่านั้น เช่น "ข้อมูลมาตรฐาน", "ชื่อไฟล์", ความเข้ากันได้ในค่าของแฟล็กแอตทริบิวต์บางตัว ฯลฯ การใช้งานดิสก์ของโครงสร้าง ReFS นั้นแตกต่างโดยพื้นฐานจากระบบไฟล์ Microsoft อื่น ๆ

องค์ประกอบโครงสร้างหลักของระบบไฟล์ใหม่คือแผนผัง B+ องค์ประกอบทั้งหมดของโครงสร้างระบบไฟล์จะแสดงด้วยแผนผัง B+ ระดับเดียว (รายการ) หรือหลายระดับ ซึ่งช่วยให้คุณสามารถปรับขนาดองค์ประกอบระบบไฟล์ได้เกือบทั้งหมดอย่างมีนัยสำคัญ นอกเหนือจากการกำหนดหมายเลของค์ประกอบระบบทั้งหมดแบบ 64 บิตแล้ว ยังช่วยขจัดปัญหาคอขวดในระหว่างการปรับขนาดเพิ่มเติม

นอกเหนือจากบันทึกรากของแผนผัง B+ แล้ว บันทึกอื่นๆ ทั้งหมดยังมีขนาดของบล็อกข้อมูลเมตาทั้งหมด (ในกรณีนี้คือ 16KB) โหนดระดับกลาง (ที่อยู่) มีขนาดเล็กรวม (ประมาณ 60 ไบต์) ดังนั้น โดยปกติแล้ว ระดับต้นไม้จำนวนเล็กน้อยจะต้องอธิบายแม้แต่โครงสร้างที่มีขนาดใหญ่มาก ซึ่งมีผลค่อนข้างดีต่อประสิทธิภาพโดยรวมของระบบ

องค์ประกอบโครงสร้างหลักของระบบไฟล์คือ "ไดเร็กทอรี" ซึ่งนำเสนอในรูปแบบของ B+-tree ซึ่งเป็นคีย์ซึ่งเป็นหมายเลขของออบเจ็กต์โฟลเดอร์ ต่างจากระบบไฟล์อื่นที่คล้ายคลึงกัน ไฟล์ใน ReFS ไม่ใช่องค์ประกอบหลักแยกต่างหากของ "ไดเร็กทอรี" แต่มีอยู่เป็นรายการในโฟลเดอร์ที่มีอยู่เท่านั้น อาจเป็นเพราะคุณสมบัติทางสถาปัตยกรรมนี้ไม่รองรับฮาร์ดลิงก์ไปยัง ReFS

“Leaves of the Directory” เป็นบันทึกที่พิมพ์ มีรายการหลักสามประเภทสำหรับวัตถุโฟลเดอร์: หมายเลขอ้างอิงไดเร็กทอรี รายการดัชนี และหมายเลขอ้างอิงวัตถุที่ซ้อนกัน บันทึกดังกล่าวทั้งหมดได้รับการบรรจุเป็นแผนผัง B+ แยกต่างหากพร้อม ID โฟลเดอร์ รากของแผนผังนี้คือใบไม้ของแผนผัง B+ ของ "ไดเร็กทอรี" ซึ่งช่วยให้คุณสามารถบรรจุบันทึกได้เกือบจำนวนเท่าใดก็ได้ลงในโฟลเดอร์ ที่ระดับล่างสุดในแผนผัง B+ ของโฟลเดอร์ ส่วนใหญ่เป็นรายการตัวอธิบายไดเร็กทอรีที่มีข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับโฟลเดอร์ (เช่น ชื่อ "ข้อมูลมาตรฐาน" คุณลักษณะของชื่อไฟล์ ฯลฯ) โครงสร้างข้อมูลมีความเหมือนกันมากกับโครงสร้างที่นำมาใช้ใน NTFS แม้ว่าจะมีความแตกต่างหลายประการ แต่โครงสร้างหลักคือไม่มีรายการที่พิมพ์ของแอตทริบิวต์ที่มีชื่อ

ถัดไปในไดเร็กทอรีคือรายการดัชนีที่เรียกว่า: โครงสร้างแบบสั้นที่มีข้อมูลเกี่ยวกับองค์ประกอบที่มีอยู่ในโฟลเดอร์ เมื่อเปรียบเทียบกับ NTFS บันทึกเหล่านี้จะสั้นกว่ามาก ซึ่งช่วยลดภาระของวอลุ่มกับเมตาดาต้า สุดท้ายคือรายการรายการไดเร็กทอรี สำหรับโฟลเดอร์ องค์ประกอบเหล่านี้ประกอบด้วยชื่อของแพ็ก ตัวระบุโฟลเดอร์ใน “ไดเร็กทอรี” และโครงสร้างของ “ข้อมูลมาตรฐาน” สำหรับไฟล์นั้น จะไม่มีตัวระบุ แต่โครงสร้างกลับประกอบด้วยข้อมูลพื้นฐานทั้งหมดเกี่ยวกับไฟล์ รวมถึงรากของแผนผัง B+ ของแฟรกเมนต์ของไฟล์ ดังนั้นไฟล์จึงสามารถประกอบด้วยแฟรกเมนต์ได้เกือบจำนวนเท่าใดก็ได้

บนดิสก์ ไฟล์จะอยู่ในบล็อกขนาด 64KB แม้ว่าไฟล์เหล่านั้นจะได้รับการจัดการในลักษณะเดียวกับบล็อกข้อมูลเมตา (ในคลัสเตอร์ขนาด 16KB) ข้อมูลไฟล์ “ที่อยู่” ไม่ได้รับการสนับสนุนบน ReFS ดังนั้นไฟล์ขนาด 1 ไบต์บนดิสก์จะครอบครองบล็อกขนาด 64KB ทั้งหมด ซึ่งนำไปสู่ความซ้ำซ้อนในการจัดเก็บข้อมูลอย่างมีนัยสำคัญในไฟล์ขนาดเล็ก ในทางกลับกัน มันทำให้การจัดการพื้นที่ว่างง่ายขึ้นและการจัดสรรพื้นที่ว่างสำหรับไฟล์ใหม่นั้นเร็วกว่ามาก

ขนาดข้อมูลเมตาของระบบไฟล์ที่ว่างเปล่าคือประมาณ 0.1% ของขนาดระบบไฟล์นั้นเอง (เช่น ประมาณ 2GB บนโวลุ่ม 2TB) ข้อมูลเมตาหลักบางส่วนถูกทำซ้ำเพื่อให้ทนทานต่อข้อผิดพลาดได้ดีขึ้น

หลักฐานความล้มเหลว

ไม่มีเป้าหมายในการทดสอบความเสถียรของการนำ ReFS ที่มีอยู่ไปใช้ จากมุมมองของสถาปัตยกรรมระบบไฟล์ มันมีเครื่องมือที่จำเป็นทั้งหมดสำหรับการกู้คืนไฟล์อย่างปลอดภัย แม้ว่าฮาร์ดแวร์จะล้มเหลวอย่างร้ายแรงก็ตาม ส่วนของโครงสร้างข้อมูลเมตามีตัวระบุของตัวเอง ซึ่งช่วยให้คุณสามารถตรวจสอบความเป็นเจ้าของโครงสร้างได้ ลิงก์ข้อมูลเมตาประกอบด้วยการตรวจสอบ 64 บิตของบล็อกที่ถูกอ้างอิง ซึ่งทำให้สามารถประเมินความสมบูรณ์ของบล็อกที่อ่านจากลิงก์ได้

เป็นที่น่าสังเกตว่าไม่มีการคำนวณการตรวจสอบข้อมูลผู้ใช้ (เนื้อหาไฟล์) ในอีกด้านหนึ่ง สิ่งนี้จะปิดใช้งานกลไกการตรวจสอบความสมบูรณ์ในพื้นที่ข้อมูล ในทางกลับกัน จะทำให้การทำงานของระบบเร็วขึ้นเนื่องจากจำนวนการเปลี่ยนแปลงขั้นต่ำในพื้นที่ข้อมูลเมตา

การเปลี่ยนแปลงใด ๆ ในโครงสร้างข้อมูลเมตาจะดำเนินการในสองขั้นตอน: ขั้นแรกสำเนาข้อมูลเมตาใหม่ (ที่เปลี่ยนแปลง) จะถูกสร้างขึ้นในพื้นที่ว่างในดิสก์ จากนั้นหากสำเร็จ การดำเนินการอัปเดตแบบอะตอมมิกจะถ่ายโอนลิงก์จากเวอร์ชันเก่า (ไม่มีการเปลี่ยนแปลง) ไปยัง พื้นที่เมทาดาทาใหม่ (เปลี่ยนแปลง) กลยุทธ์นี้ (Copy-on-Write (CoW)) ช่วยให้คุณดำเนินการได้โดยไม่ต้องบันทึก และรักษาความสมบูรณ์ของข้อมูลโดยอัตโนมัติ

การยืนยันการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวบนดิสก์อาจใช้เวลาไม่นานเพียงพอ ทำให้สามารถรวมการเปลี่ยนแปลงสถานะของระบบไฟล์หลายรายการเป็นรายการเดียวได้

รูปแบบนี้ใช้ไม่ได้กับข้อมูลผู้ใช้ ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงใดๆ ในเนื้อหาของไฟล์จะถูกเขียนลงในไฟล์โดยตรง การลบไฟล์ทำได้โดยการสร้างโครงสร้างข้อมูลเมตาขึ้นใหม่ (โดยใช้ CoW) ซึ่งจะรักษาบล็อกข้อมูลเมตาเวอร์ชันก่อนหน้าบนดิสก์ ทำให้สามารถกู้คืนไฟล์ที่ถูกลบได้ก่อนที่จะถูกเขียนทับด้วยข้อมูลผู้ใช้ใหม่

ความซ้ำซ้อนในการจัดเก็บข้อมูล

ในกรณีนี้เรากำลังพูดถึงการใช้พื้นที่ดิสก์เนื่องจากรูปแบบการจัดเก็บข้อมูล เพื่อวัตถุประสงค์ในการทดสอบ Windows Server ที่ติดตั้งไว้จะถูกคัดลอกไปยังพาร์ติชัน ReFS ขนาด 580GB ขนาดของข้อมูลเมตาบนระบบไฟล์ว่างคือประมาณ 0.73GB

เมื่อคัดลอก Windows Server ที่ติดตั้งไปยังพาร์ติชันด้วย ReFS ความซ้ำซ้อนในการจัดเก็บข้อมูลไฟล์จะเพิ่มขึ้นจาก 0.1% บน NTFS เป็นเกือบ 30% บน ReFS ในเวลาเดียวกัน มีการเพิ่มความซ้ำซ้อนประมาณ 10% เนื่องจากข้อมูลเมตา เป็นผลให้ "ข้อมูลผู้ใช้" ขนาด 11GB (มากกว่า 70,000 ไฟล์) บน NTFS เมื่อคำนึงถึงเมตาดาต้าของบัญชีใช้เวลา 11.3GB ในขณะที่ ReFS ข้อมูลเดียวกันใช้เวลา 16.2GB ซึ่งหมายความว่าความซ้ำซ้อนในการจัดเก็บข้อมูลบน ReFS เกือบ 50% สำหรับข้อมูลประเภทนี้ ด้วยไฟล์ขนาดใหญ่จำนวนน้อย เอฟเฟกต์นี้จะไม่สังเกตเห็นโดยธรรมชาติ

ความเร็วในการทำงาน

เนื่องจากเรากำลังพูดถึงเบต้า จึงไม่มีการวัดประสิทธิภาพของ FS จากมุมมองของสถาปัตยกรรม FS สามารถสรุปข้อสรุปบางประการได้ เมื่อคัดลอกไฟล์มากกว่า 70,000 ไฟล์ไปยัง ReFS สิ่งนี้จะสร้าง B+-tree ของ "Directory" ที่มีขนาด 4 ระดับ: "root", ระดับกลาง 1, ระดับกลาง 2, "ออก"

ดังนั้น การค้นหาคุณลักษณะของโฟลเดอร์ (สมมติว่ารากต้นไม้ถูกแคชไว้) จำเป็นต้องอ่านบล็อกขนาด 16KB สามครั้ง สำหรับการเปรียบเทียบ บน NTFS การดำเนินการนี้จะใช้เวลาอ่านหนึ่งครั้งในขนาด 1-4KB (สมมติว่าแผนที่ตำแหน่ง $MFT ถูกแคชไว้)

การค้นหาแอตทริบิวต์ของไฟล์ตามโฟลเดอร์และชื่อไฟล์ในโฟลเดอร์ (โฟลเดอร์ขนาดเล็กที่มีหลายรายการ) บน ReFS จะต้องมีการอ่าน 3 ครั้งเหมือนกัน ใน NTFS จะต้องอ่าน 2 ครั้งๆ ละ 1 KB หรืออ่าน 3-4 ครั้ง (หากรายการไฟล์อยู่ในแอตทริบิวต์ "index") ที่ไม่มีถิ่นที่อยู่) ในแพ็กขนาดใหญ่ จำนวนการอ่าน NTFS จะเพิ่มขึ้นเร็วกว่าจำนวนการอ่านที่ ReFS ต้องการมาก

สถานการณ์จะเหมือนกันทุกประการสำหรับเนื้อหาของไฟล์: โดยที่การเพิ่มจำนวนแฟรกเมนต์ของไฟล์บน NTFS นำไปสู่การแจกแจงรายการแบบยาวที่กระจายไปตามแฟรกเมนต์ $MFT ที่แตกต่างกัน บน ReFS สิ่งนี้จะดำเนินการโดยการค้นหาที่มีประสิทธิภาพผ่าน B+ -ต้นไม้.

ข้อสรุป

ยังเร็วเกินไปที่จะสรุปผลขั้นสุดท้าย แต่จากการใช้งานระบบไฟล์ในปัจจุบัน เราสามารถเห็นการยืนยันการมุ่งเน้นเริ่มต้นของระบบไฟล์บนเซ็กเมนต์เซิร์ฟเวอร์ และเหนือสิ่งอื่นใด บนระบบเวอร์ช่วลไลเซชัน DBMS และเซิร์ฟเวอร์จัดเก็บข้อมูลถาวร โดยที่ความเร็วและความน่าเชื่อถือในการทำงานเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง ข้อเสียเปรียบหลักของระบบไฟล์ เช่น การแพ็กข้อมูลบนดิสก์ที่ไม่มีประสิทธิภาพ จะถูกลบล้างในระบบที่ทำงานด้วยไฟล์ขนาดใหญ่

SysDev Laboratories จะติดตามการพัฒนาระบบไฟล์นี้ และวางแผนที่จะรวมการสนับสนุนสำหรับการกู้คืนข้อมูลจากระบบไฟล์นี้ การสนับสนุน ReFS แบบทดลองสำหรับ Microsoft Windows 8 Server รุ่นเบต้าได้ถูกนำมาใช้เรียบร้อยแล้วในผลิตภัณฑ์ UFS Explorer และพร้อมสำหรับการทดสอบเบต้าแบบปิดระหว่างพันธมิตร เครื่องมือการเปิดตัวอย่างเป็นทางการสำหรับการกู้คืนไฟล์ที่ถูกลบจาก ReFS รวมถึงการกู้คืนข้อมูลหลังจากระบบไฟล์เสียหายอันเป็นผลมาจากความล้มเหลวของฮาร์ดแวร์ได้รับการวางแผนไว้ก่อนหน้านี้เล็กน้อยหรือพร้อมกันกับการเปิดตัว Microsoft Windows 8 Server พร้อมรองรับ ReFS

เวอร์ชันลงวันที่ 16/03/2555
ขึ้นอยู่กับวัสดุจาก SisDev Laboratories

อนุญาตให้ทำซ้ำหรือเสนอราคาได้ โดยมีเงื่อนไขว่าต้องคงการอ้างอิงถึงต้นฉบับ

หากคุณได้ติดตั้งและทำงานกับระบบปฏิบัติการใหม่จาก Microsoft แล้ว: Windows Server 2012 และ Windows 8 คุณอาจสังเกตเห็นแล้วว่าขณะนี้สามารถจัดรูปแบบโวลุ่มใหม่ในระบบไฟล์ ReFS ได้แล้ว ระบบไฟล์คืออะไร? รีเอฟเอส- อักษรย่อ ReFS ย่อมาจาก ระบบไฟล์ที่ยืดหยุ่น, เช่น. ในภาษารัสเซีย “ระบบไฟล์ที่ทนต่อข้อผิดพลาด”

Microsoft อ่านระบบไฟล์ ReFS ในฐานะผู้สืบทอดต่อจากระบบไฟล์ NTFS ที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในปัจจุบัน ซึ่งความสามารถทางเทคโนโลยีได้มาถึงขีดจำกัดแล้ว โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เมื่อทำงานกับสื่อจัดเก็บข้อมูลขนาดใหญ่ จะเกิดปัญหากับการดำเนินงาน: การดำเนินการตรวจสอบข้อผิดพลาดใช้เวลานานเกินไป การดำเนินการบันทึกช้า และถึงขีดจำกัดขนาดไฟล์สูงสุดในระบบไฟล์ NTFS

คุณสมบัติของระบบไฟล์ ReFS

นวัตกรรมส่วนใหญ่ของ ReFS อยู่ในขอบเขตของการสร้างและจัดการโครงสร้างไฟล์และโฟลเดอร์ ฟังก์ชันเหล่านี้ถูกนำมาใช้เพื่อแก้ไขข้อผิดพลาดโดยอัตโนมัติ รับประกันความสามารถในการปรับขนาดสูงและทำงานในโหมดออนไลน์ตลอดเวลา (การเชื่อมต่อแบบถาวร) โฟลเดอร์ในระบบไฟล์ ReFS มีโครงสร้างในรูปแบบของตารางที่มีไฟล์เป็นบันทึก ซึ่งสามารถมีคุณสมบัติของตัวเอง จัดระเบียบในรูปแบบของตารางย่อย โดยใช้โครงสร้างแบบลำดับชั้นของแผนผัง B+ ที่เราคุ้นเคยจากฐานข้อมูล พื้นที่ว่างในดิสก์ยังจัดอยู่ในตารางด้วย

เป้าหมายต่อไปนี้ถูกติดตามเมื่อพัฒนา ReFS:

รับประกันความเข้ากันได้สูงสุดกับฟีเจอร์ NTFS ที่มีอยู่ และกำจัดฟีเจอร์ที่ไม่จำเป็นซึ่งเพิ่มความซับซ้อนให้กับระบบ
การตรวจสอบและการแก้ไขข้อมูลอัตโนมัติ
ความสามารถในการขยายขนาด
ความยืดหยุ่นของสถาปัตยกรรมโดยใช้ฟังก์ชันที่คิดขึ้นจริงสำหรับ ReFS

คุณสมบัติหลักของ ReFS

เพิ่มขีดจำกัดขนาดของพาร์ติชั่น ไดเร็กทอรี และไฟล์ (ตารางด้านล่าง)
ความสมบูรณ์ของข้อมูลเมตาพร้อมเช็คซัม
เทคนิคพิเศษสำหรับการเขียนลงดิสก์คือ Integrity streams ซึ่งให้การปกป้องข้อมูลเพิ่มเติมหากส่วนหนึ่งของดิสก์เสียหาย
รูปแบบธุรกรรมใหม่ “จัดสรรเมื่อเขียน” (คัดลอกเมื่อเขียน)
การขัดดิสก์ – เทคโนโลยีสำหรับการทำความสะอาดดิสก์ในพื้นหลัง
ความเป็นไปได้ของการจัดระเบียบพูลการจัดเก็บข้อมูลที่สามารถใช้ในการจำลองเสมือนได้ รวมถึง เพื่อให้แน่ใจว่าเครื่องเสมือนสามารถทนต่อข้อผิดพลาดและการปรับสมดุลโหลดได้
การแบ่งส่วนข้อมูลแบบอนุกรม (การริปข้อมูล) ใช้เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ
การช่วยเหลือข้อมูลรอบพื้นที่ที่เสียหายบนดิสก์

ข้อจำกัดของระบบไฟล์ ReFS

คุณสมบัติ NTFS ที่รองรับ

ReFS สืบทอดคุณสมบัติและความหมายของ NTFS รุ่นก่อนมากมาย ซึ่งรวมถึง:

การรักษาความปลอดภัยด้วย BitLocker
นิตยสารยูเอสเอ็น
รายการควบคุมการเข้าถึง (ACL)
ลิงก์สัญลักษณ์สำหรับห้องสมุด
จุดเมานต์
จุดเชื่อมต่อ
แบ่งคะแนน

ข้อมูลทั้งหมดบนระบบไฟล์ ReFS จะสามารถเข้าถึงได้ผ่าน API เดียวกับที่ใช้เข้าถึงพาร์ติชัน NTFS ในปัจจุบัน

ReFS ละทิ้งคุณสมบัติ NTFS ต่อไปนี้:

การบีบอัดข้อมูล
การเข้ารหัสระดับไฟล์ EFS
ชื่อไฟล์แบบสั้น 8.3
ฮาร์ดลิงก์

ReFS บน Windows 8

การสนับสนุน ReFS ปรากฏใน Windows 8 และ Windows Server 2012 และสำหรับปริมาณข้อมูลเท่านั้น นั่นคือพาร์ติชันที่มี ReFS ไม่สามารถใช้ในการติดตั้งระบบปฏิบัติการและบูตได้ เมื่อเวลาผ่านไป ReFS จะมีคุณสมบัติเพิ่มเติมและจะสามารถแทนที่ระบบ NTFS ที่ล้าสมัยได้อย่างสมบูรณ์ เป็นไปได้มากว่าฟีเจอร์ใหม่ทั้งหมดจะปรากฏใน Service Pack แรกสำหรับ Windows 8

นอกจากนี้ ReFS ยังไม่สามารถใช้กับอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลแบบถอดได้และพกพาได้ (ปัจจุบัน ReFS ใช้สำหรับสื่อภายในเท่านั้น)

จุดที่ไม่พึงประสงค์คือความจริงที่ว่าไดรฟ์ข้อมูล NTFS ที่มีอยู่ไม่สามารถแปลงเป็น ReFS ได้ทันที ข้อมูลจะต้องถูกถ่ายโอนโดยการคัดลอกเป็นประจำ

สามารถจัดรูปแบบโวลุ่มเป็นระบบไฟล์ ReFS ผ่านทางคอนโซลการจัดการดิสก์ แต่ตัวเลือกเพิ่มเติม เช่น การเปิดใช้งานการตรวจสอบความสมบูรณ์ สามารถเปิดใช้งานได้จากบรรทัดคำสั่งเท่านั้น

ตัวอย่างเช่น คุณสามารถเปิดใช้งานการตรวจสอบความสมบูรณ์ของ ReFS ด้วยคำสั่ง:

รูปแบบ /fs:refs /q /i:enable

ปิดใช้งานการตรวจสอบความสมบูรณ์

ในบทความนี้เราจะมาทำความเข้าใจกัน ReFS มีคุณสมบัติอะไรบ้างและเหตุใดจึงดีกว่าระบบไฟล์ NTFS- วิธีการกู้คืนข้อมูลจากพื้นที่ดิสก์ ReFS ระบบไฟล์ ReFS ใหม่ของ Microsoft เปิดตัวครั้งแรกใน Windows Server 2012 และยังรวมอยู่ใน Windows 10 โดยเป็นส่วนหนึ่งของเครื่องมือ Disk Space ReFS สามารถใช้สำหรับดิสก์พูลได้ ระบบไฟล์ได้รับการปรับปรุงด้วยการเปิดตัว Windows Server 2016 และจะพร้อมใช้งานใน Windows 10 เวอร์ชันใหม่เร็วๆ นี้

ReFS มีฟีเจอร์อะไรบ้างและดีกว่าระบบ NTFS ในปัจจุบันอย่างไร

เนื้อหา:

ReFS หมายถึงอะไร?

อักษรย่อสำหรับ "ระบบไฟล์ที่ยืดหยุ่น" ReFS เป็นระบบใหม่ที่ใช้ NTFS ในขั้นตอนนี้ ReFS ไม่มีการทดแทน NTFS ที่ครอบคลุมสำหรับการใช้ดิสก์ของผู้ใช้ตามบ้าน ระบบไฟล์มีข้อดีและข้อเสีย

ReFS มีวัตถุประสงค์เพื่อแก้ไขปัญหาหลักของ NTFS มีความยืดหยุ่นต่อความเสียหายของข้อมูลมากกว่า จัดการปริมาณงานที่สูงขึ้นได้ดีกว่า และปรับขนาดเป็นระบบไฟล์ที่มีขนาดใหญ่มากได้อย่างง่ายดาย มาดูกันว่านี่หมายถึงอะไร?

ReFS ปกป้องข้อมูลจากความเสียหาย

ระบบไฟล์ใช้เช็คซัมสำหรับข้อมูลเมตาและอาจใช้เช็คซัมสำหรับข้อมูลไฟล์ด้วย เมื่ออ่านหรือเขียนไฟล์ ระบบจะตรวจสอบเช็คซัมเพื่อให้แน่ใจว่าถูกต้อง ช่วยให้สามารถตรวจจับข้อมูลที่เสียหายได้แบบเรียลไทม์

ReFS ถูกรวมเข้ากับคุณสมบัติ Disk Space หากคุณได้กำหนดค่าที่เก็บข้อมูลแบบมิเรอร์ ReFS จะอนุญาตให้ Windows ตรวจจับและซ่อมแซมความเสียหายของระบบไฟล์โดยอัตโนมัติโดยการคัดลอกข้อมูลจากไดรฟ์อื่น คุณลักษณะนี้ใช้ได้ทั้งใน Windows 10 และ Windows 8.1

หากระบบไฟล์ตรวจพบข้อมูลที่เสียหายซึ่งไม่มีสำเนาสำรองสำหรับการกู้คืน ReFS จะลบข้อมูลดังกล่าวออกจากดิสก์ทันที ซึ่งไม่จำเป็นต้องรีบูตระบบหรือถอดปลั๊กอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูล เช่นเดียวกับในกรณีของ NTFS

ความจำเป็นในการใช้ยูทิลิตี้ chkdsk จะหายไปโดยสิ้นเชิงเนื่องจากระบบไฟล์จะได้รับการแก้ไขโดยอัตโนมัติทันทีที่เกิดข้อผิดพลาด ระบบใหม่นี้ยังทนทานต่อความเสียหายของข้อมูลประเภทอื่นๆ อีกด้วย NTFS เมื่อเขียนข้อมูลเมตาของไฟล์ ให้เขียนโดยตรง หากไฟฟ้าดับหรือคอมพิวเตอร์ขัดข้องในช่วงเวลานี้ ข้อมูลจะเสียหาย

เมื่อข้อมูลเมตาเปลี่ยนแปลง ReFS จะสร้างสำเนาข้อมูลใหม่และเชื่อมโยงข้อมูลกับไฟล์หลังจากเขียนข้อมูลเมตาลงดิสก์แล้วเท่านั้น ซึ่งจะช่วยลดโอกาสที่ข้อมูลจะเสียหาย ฟังก์ชันนี้เรียกว่า copy-on-write และมีอยู่ในระบบปฏิบัติการ Linux ยอดนิยมอื่น ๆ เช่น ZFS, BtrFS รวมถึงระบบไฟล์ Apple APFS

ReFS ลบข้อจำกัด NTFS บางอย่าง

ReFS มีความทันสมัยกว่าและรองรับปริมาณที่มากขึ้นและชื่อไฟล์ที่ยาวกว่า NTFS ในระยะยาว สิ่งเหล่านี้คือการปรับปรุงที่สำคัญ ในระบบไฟล์ NTFS ชื่อไฟล์จะถูกจำกัดไว้ที่ 255 อักขระ ส่วนใน ReFS ชื่อไฟล์สามารถมีอักขระได้สูงสุด 32,768 ตัว Windows 10 อนุญาตให้คุณปิดใช้งานขีดจำกัดอักขระสำหรับระบบไฟล์ NTFS แต่จะถูกปิดใช้งานเสมอบนไดรฟ์ข้อมูล ReFS

ReFS ไม่รองรับชื่อไฟล์แบบสั้นในรูปแบบ DOS 8.3 อีกต่อไป บนโวลุ่ม NTFS คุณสามารถเข้าถึงได้ C:\ไฟล์โปรแกรม\วี C:\โปรแกรม~1\เพื่อให้แน่ใจว่าเข้ากันได้กับซอฟต์แวร์รุ่นเก่า

NTFS มีความจุสูงสุดทางทฤษฎีที่ 16 exabyte ในขณะที่ ReFS มีความจุสูงสุดทางทฤษฎีที่ 262,144 exabyte แม้ว่าตอนนี้จะไม่สำคัญแล้ว แต่คอมพิวเตอร์ก็มีการพัฒนาอยู่ตลอดเวลา

ระบบไฟล์ใดเร็วกว่า ReFS หรือ NTFS

ReFS ไม่ได้ออกแบบมาเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบไฟล์ผ่าน NTFS Microsoft ทำให้ ReFS มีประสิทธิภาพมากขึ้นในบางกรณี

ตัวอย่างเช่น เมื่อใช้กับ Disk Space ReFS จะรองรับ "การเพิ่มประสิทธิภาพแบบเรียลไทม์" สมมติว่าคุณมีพูลพื้นที่จัดเก็บข้อมูลที่มีดิสก์สองตัว ดิสก์หนึ่งให้ประสิทธิภาพสูงสุด ส่วนอีกดิสก์หนึ่งใช้สำหรับความจุ ReFS จะเขียนข้อมูลลงดิสก์ที่เร็วกว่าเสมอ เพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพสูงสุด ในเบื้องหลัง ระบบไฟล์จะย้ายข้อมูลขนาดใหญ่ไปยังไดรฟ์ที่ช้าลงโดยอัตโนมัติเพื่อการจัดเก็บข้อมูลระยะยาว

ใน Windows Server 2016 Microsoft ได้ปรับปรุง ReFS เพื่อให้ประสิทธิภาพที่ดีขึ้นสำหรับฟังก์ชันเครื่องเสมือน เครื่องเสมือน Microsoft Hyper-V ใช้ประโยชน์จากสิทธิประโยชน์เหล่านี้ (ตามทฤษฎีแล้ว เครื่องเสมือนใดๆ ก็สามารถใช้ประโยชน์จาก ReFS ได้)

ตัวอย่างเช่น ReFS รองรับการโคลนบล็อก ซึ่งเร่งกระบวนการของการโคลนเครื่องเสมือนและการรวมการดำเนินการของจุดตรวจสอบ หากต้องการสร้างสำเนาของเครื่องเสมือน ReFS จะต้องเขียนข้อมูลเมตาใหม่ลงในดิสก์และจัดเตรียมลิงก์ไปยังข้อมูลที่มีอยู่เท่านั้น เนื่องจากใน ReFS ไฟล์หลายไฟล์สามารถชี้ไปยังข้อมูลพื้นฐานเดียวกันบนดิสก์ได้

เมื่อเครื่องเสมือนเขียนข้อมูลใหม่ลงดิสก์ เครื่องเสมือนจะถูกเขียนไปยังตำแหน่งอื่น แต่ข้อมูลเครื่องเสมือนเดิมจะยังคงอยู่ในดิสก์ สิ่งนี้จะช่วยเร่งกระบวนการโคลนให้เร็วขึ้นอย่างมากและต้องการแบนด์วิดท์ของดิสก์น้อยลงมาก

ReFS ยังมีคุณสมบัติใหม่ "VDL หายาก"ซึ่งช่วยให้ ReFS เขียนเลขศูนย์ลงในไฟล์ขนาดใหญ่ได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งจะช่วยเร่งความเร็วในการสร้างแฟ้มเสมือนฮาร์ดดิสก์ (VHD) ใหม่ ว่างเปล่า ขนาดคงที่ได้อย่างมาก ใน NTFS การดำเนินการนี้อาจใช้เวลา 10 นาที ใน ReFS – ไม่กี่วินาที

เหตุใด ReFS จึงไม่สามารถแทนที่ NTFS ได้

แม้จะมีข้อดีหลายประการ แต่ ReFS ยังไม่สามารถแทนที่ NTFS ได้ Windows ไม่สามารถบูตจากพาร์ติชัน ReFS และต้องใช้ NTFS ReFS ไม่รองรับฟีเจอร์ NTFS เช่น การบีบอัดข้อมูล การเข้ารหัสระบบไฟล์ ฮาร์ดลิงก์ คุณลักษณะเพิ่มเติม การขจัดข้อมูลซ้ำซ้อน และโควต้าดิสก์ แต่แตกต่างจาก NTFS ตรงที่ ReFS ให้คุณทำการเข้ารหัสดิสก์ทั้งหมดโดยใช้ BitLocker รวมถึงโครงสร้างระบบดิสก์ด้วย

Windows 10 ไม่อนุญาตให้คุณฟอร์แมตพาร์ติชันใน ReFS ระบบไฟล์นี้มีเฉพาะใน Disk Space เท่านั้น ReFS ปกป้องข้อมูลที่ใช้ในพูลของฮาร์ดไดรฟ์หลายตัวจากความเสียหาย ใน Windows Server 2016 คุณสามารถฟอร์แมตไดรฟ์ข้อมูลโดยใช้ ReFS แทน NTFS ไดรฟ์ข้อมูลดังกล่าวสามารถใช้เพื่อจัดเก็บเครื่องเสมือนได้ แต่ระบบปฏิบัติการยังสามารถบูตได้จาก NTFS เท่านั้น

Hetman Partition Recovery ช่วยให้คุณสามารถวิเคราะห์พื้นที่ดิสก์ที่จัดการโดยระบบไฟล์ ReFS โดยใช้อัลกอริธึมการวิเคราะห์ลายเซ็น การวิเคราะห์เซกเตอร์อุปกรณ์ตามเซกเตอร์ โปรแกรมจะค้นหาลำดับไบต์ที่แน่นอนและแสดงให้ผู้ใช้เห็น การกู้คืนข้อมูลจากพื้นที่ดิสก์ ReFS ไม่แตกต่างจากการทำงานกับระบบไฟล์ NTFS:

ดาวน์โหลดและติดตั้งโปรแกรม
วิเคราะห์ฟิสิคัลดิสก์ที่รวมอยู่ในเนื้อที่ดิสก์
เลือกและบันทึกไฟล์ที่ต้องการกู้คืน
ทำซ้ำขั้นตอนที่ 2 และ 3 สำหรับดิสก์ทั้งหมดที่รวมอยู่ในพื้นที่ดิสก์

อนาคตของระบบไฟล์ใหม่ค่อนข้างไม่ชัดเจน Microsoft อาจพัฒนา ReFS เพื่อแทนที่ NTFS ดั้งเดิมใน Windows ทุกเวอร์ชัน ในขณะนี้ ReFS ไม่สามารถใช้งานได้ทุกที่และให้บริการเฉพาะบางงานเท่านั้น

Windows 10 รองรับระบบไฟล์หลายระบบตั้งแต่แกะกล่อง บางตัวเป็นแบบเดิมและมีไว้สำหรับความเข้ากันได้แบบย้อนหลังเป็นหลัก ส่วนบางตัวก็ทันสมัยและมีการใช้งานที่หลากหลาย บทความนี้จะอธิบายวิธีการต่างๆ ที่คุณสามารถใช้เพื่อดูว่าไดรฟ์ของคุณฟอร์แมตด้วยระบบไฟล์ใด

ระบบไฟล์เป็นวิธีพิเศษในการจัดเก็บและจัดระเบียบข้อมูลของคุณผ่านสื่อต่างๆ รวมถึงฮาร์ดไดรฟ์ โซลิดสเตทไดรฟ์ ไดรฟ์ USB และอุปกรณ์อื่นๆ ช่วยให้คุณสามารถจัดเก็บ แก้ไข อ่านไฟล์และโฟลเดอร์สำหรับแอปพลิเคชันและระบบปฏิบัติการที่ติดตั้งบนคอมพิวเตอร์ของคุณ

เมื่อคุณฟอร์แมตไดรฟ์ภายในหรือแฟลชไดรฟ์ คุณกำลังเตรียมเพื่อใช้เป็นสื่อบันทึกข้อมูลสำหรับระบบปฏิบัติการของคุณ ในระหว่างกระบวนการนี้ ระบบไฟล์จะถูกสร้างขึ้น ในระหว่างการฟอร์แมต ข้อมูลทั้งหมดที่จัดเก็บไว้ในดิสก์หรือพาร์ติชั่นจะถูกลบ

Windows 10 รองรับระบบไฟล์ ไขมัน, FAT32, exFAT, NTFSและ รีเอฟเอสโดยไม่ต้องใช้ซอฟต์แวร์เพิ่มเติม

มีหน้าที่และคุณสมบัติต่างกัน ตัวอย่างเช่น FAT และ FAT32 เป็นระบบไฟล์แบบเดิม FAT รองรับความจุสูงสุด 4GB, FAT32 รองรับ 32GB ระบบไฟล์ FAT ยังมีข้อจำกัดเกี่ยวกับขนาดไฟล์สูงสุดอีกด้วย NTFS เป็นระบบไฟล์เดียวที่รองรับการบีบอัดและการเข้ารหัสไฟล์ และมีคุณสมบัติขั้นสูง

มีหลายวิธีที่คุณสามารถใช้เพื่อค้นหาระบบไฟล์ที่ใช้ในไดรฟ์ของคุณ