Was ist das ReFS-Dateisystem: Vorteile und Best Practices
& Windows Server 2019 bietet viele spannende Vorteile in allen Bereichen. Wenn wir jedoch über die Speicherfunktionen dieser Version und vor allem darüber nachdenken, wie sie sich auf Backups auswirken, möchten wir uns eine Funktion genauer ansehen: das Windows Server 2019 ReFS-Dateisystem Version 3.4. Es bietet in bestimmten Verwendungsfällen enorme Verbesserungen gegenüber früheren Dateisystemen sowie gegenüber früheren Versionen von ReFS in Windows Server 2012 und 2016.
Was ist das ReFS-Dateisystem?
Das ReFS-Dateisystem, kurz für Resilient File System, ist das neueste von Microsoft entwickelte Dateisystem, dessen erste Version mit Windows Server 2012 freigegeben wurde. Es hat seinen Namen von den Funktionen der Resilienz dieses Dateisystems. Neben der Resilienz wurde das Microsoft-Dateisystem mit dem Ziel entwickelt, die Verfügbarkeit, Skalierbarkeit und Integrität zu maximieren. Sie können mit diesem Dateisystem in Windows Server 2019 und Windows 10 Pro for Arbeitsstationen Volumes erstellen.
Administratoren müssen sich nicht mehr um die Ausführung des Dienstprogramms chkdsk kümmern, das Fehler im Dateisystem erkennt. Dies liegt zum Teil daran, dass ReFS in der Lage ist, Online-Prüfungen des Dateisystemzustands in Echtzeit durchzuführen.
ReFS verwendet Prüfsummen, mit denen es Datenbeschädigungen erkennen und schnell wiederherstellen kann. Wenn Sie sich ein mit ReFS formatiertes Volume ansehen und Tools > Check auf dem Volume ausführen, erhalten Sie die folgende Meldung: Sie müssen dieses Laufwerk nicht überprüfen. Das ReFS-Dateisystem muss nicht überprüft werden.
Vorteile von Windows Server 2019 ReFS
Zwei Verwendungsfälle, in denen ReFS wirklich glänzt, sind die Bereiche Virtualisierung und die Verwendung durch moderne Backup-Lösungen. Einige der wichtigsten Vorteile des Windows Server 2019 ReFS-Dateisystems sind:
- ReFS nutzt B+-Bäume in der Dateistruktur. B+-Bäume sind sehr effizient bei der Speicherung von Daten, da sie eine sehr hohe Fanout-Rate der untergeordneten Knoten in der Struktur aufweisen. Durch die Verwendung von Zeigern kann der B+-Baum die Anzahl der E/A-Operationen zum Abrufen eines Elements im Baum reduzieren.
- Die maximale Größe des Volumens für ReFS beträgt 1 Yottabyte oder 1 Billion Terabyte!
- Dateimetadaten werden periodisch bereinigt, indem die Daten gelesen und Prüfsummenoperationen durchgeführt werden. Dieser neue Scrubber ist ein weiterer Mechanismus, um die Resilienz von Dateien zu gewährleisten.
- Dateiintegritätsströme bieten zusätzliche Dateidaten-Prüfsummen.
Hinweis: Aufgrund der zusätzlichen Resilienz ist ReFS das empfohlene Dateisystem für Datenbank-/Protokoll-Standorte von Exchange Server 2019.
- Windows Server 2019 ReFS umfasst die Blockklontechnologie. Dies ermöglicht Zeigerreferenzen auf Blöcke, die andernfalls verschoben werden müssten.
- Copy on write ist ein Mechanismus, der von ReFS verwendet wird, um die Integrität beim Schreiben von Daten zu gewährleisten und Datenbeschädigungen bei Stromausfall zu vermeiden. Ein resilientes Dateisystem erstellt beim Bearbeiten der Metadaten eine Kopie der Metadaten in neuen Blöcken (anstatt die vorhandenen Metadaten zu überschreiben) und verknüpft die neueste Kopie der Metadaten nach dem Schreiben der Daten auf die Festplatte mit der entsprechenden Datei. Wir werden dies weiter unten genauer betrachten. Was Backups angeht, so steigert das Blockklonen in ReFS jedoch erheblich die Leistung von Backup-Lösungen, die die Blockklon-Technologie nutzen. Synthetische Vollsicherungen müssen keine Daten mehr verschieben, sondern können stattdessen Zeiger auf vorhandene Blöcke für den synthetischen Vorgang verwenden.
- Sparse VDL. Sparse VDL oder gültige Datenlänge ermöglicht es ReFS, Dateien sehr schnell auf Null zu setzen. Beim Erstellen einer VHD-Festplatte mit fester Größe in Hyper-V kann es mehrere Minuten dauern, bis die Größe der Festplatte zugewiesen ist. Mit Sparse VDL kann ReFS die Hyper-V-Festplattendateien jedoch schnell auf Null setzen. Das Erstellen einer großen Festplatte mit fester Größe auf einem ReFS-Volume dauert nun nur noch Sekunden.
Das Erstellen einer Festplatte mit fester Größe von 127 GB (Standardgröße) in einem Hyper-V-Cluster mit einem ReFS-Cluster-Freigabevolume (siehe unten) dauerte nur wenige Sekunden. Bei einem herkömmlichen NTFS-formatierten Volume hätte dieser Vorgang mehrere Minuten gedauert. Die Zeit zum Erstellen von Festplatten mit fester Größe wird in diesem Fall reduziert.
Verwendungsfälle für Backup-Technologie
Die Verwendung von ReFS-Blockklonen in modernen Backup-Lösungen kann zu hervorragenden Ergebnissen führen. Viele Backup-Lösungen, die virtuelle Umgebungen sichern, verwenden einen Prozess namens Synthetische Vollbackups. Bevor wir ein Synthetisches Vollbackupdefinieren, betrachten wir zunächst ein herkömmliches Vollbackup.
Bei einem herkömmlichen aktiven Vollbackup einer virtuellen Maschine werden alle für das Vollbackup erforderlichen Daten von der Produktions-VMware- oder Hyper-V-VM selbst abgerufen. Dabei werden im Wesentlichen sowohl das Produktionsnetzwerk als auch der Speicher für die Erstellung dieses Vollbackups verwendet.
Bei synthetischen Sicherungen werden die Daten für das Vollbackup aus den Sicherungsdaten synthetisiert, die Sie bereits im Backup-Repository haben. Es werden neue Vollbackups synthetisiert und die Sicherungskette wird vorwärts verschoben. Die Block-Klon-Technologie mit Windows Server 2019 ReFS kann den Prozess, in dem ältere Backup-Lösungen Backups synthetisieren können, erheblich beschleunigen, da nicht die Blöcke selbst, sondern die Zeiger verschoben werden.
Bei modernen Backup-Lösungen wie NAKIVO Backup & Replikation ist dies jedoch nicht erforderlich. VM-Backups werden im vollständig synthetischen Modus gespeichert. Jeder Wiederherstellungspunkt kennt die Blöcke, die für die vollständige Wiederherstellung einer Virtuellen Maschine erforderlich sind. Das bedeutet, dass keine Transformation von Backup-Dateien durchgeführt oder vollständige Backups mithilfe des synthetischen Prozesses neu erstellt werden müssen.
Windows Server 2019 ReFS Best Practices
ReFS ist zwar zweifellos ein bemerkenswertes Dateisystem, das viele Verbesserungen mit sich bringt, aber gibt es Verwendungsfälle, in denen wir ReFS nicht verwenden? Ja, es gibt einige Nachteile von ReFS. Im Folgenden sind einige Bereiche aufgeführt, die zu beachten sind:
- ReFS kann nicht für das Systemlaufwerk/Bootlaufwerk des Windows-Betriebssystems verwendet werden. Tatsächlich wird während der Windows-Installation keine Option zum Formatieren Ihres Startlaufwerks mit ReFS angezeigt, da NTFS nach wie vor die erste Wahl für das Betriebssystem ist.
- ReFS unterstützt die Windows-Datendeduplizierung ab Windows Server 2019 1809 LTSC. Wenn Sie eine ältere Version verwenden und die Deduplizierung für ein Windows-Volume mithilfe der nativen Windows-Deduplizierungsfunktion nutzen möchten, müssen Sie bei NTFS bleiben.
- ReFS unterstützt keine Verschlüsselung auf Dateiebene. Sie können die BitLocker-Verschlüsselung mit ReFS verwenden. Dabei handelt es sich jedoch um eine Verschlüsselungstechnologie auf Volume-Ebene. Wenn Sie auf Datei-/Ordnerebene die Verschlüsselung durchführen möchten, müssen Sie NTFS verwenden.
- Festplattenkontingente werden von Microsoft ReFS nicht unterstützt.
- ReFS unterstützt keine kurzen 8.3 (DOS-kompatiblen) Namen für Dateien wie progra~1.txt, die in NTFS aus Kompatibilitätsgründen unterstützt werden.
- ReFS verbraucht mehr Systemressourcen für den Betrieb. Ein größeres ReFS-Array verbraucht mehr RAM, CPU-Ressourcen und Festplatten-Eingabe-/Ausgabeoperationen pro Sekunde (IOPS).
- Es wird nicht empfohlen, Anwendungen auf ReFS-Volumes zu installieren. ReFS unterstützt keine Hardlinks (bis ReFS v.3.5).
Um die Vorteile von Microsoft ReFS zu nutzen, wird empfohlen, dieses Server-Dateisystem in den folgenden Szenarien zu verwenden:
- Aufbau eines Dateiservers mit Support für besonders große Volumes und Dateien.
- Erstellen von Volumes zum Speichern von virtuellen Hyper-V-Maschinen.
- Entscheiden Sie sich für ReFS auf Windows-Servern statt auf Windows-Arbeitsstationen.
- ReFS wird bevorzugt, wenn Sie Storage Spaces und Storage Space Direct auf Ihrem Server verwenden.
Hinweis: Storage Spaces ist eine Funktion, mit der Sie ein virtuelles Volume erstellen können, indem Sie mehrere physische Festplatten auf einem Computer verwenden. Storage Spaces unterstützt Spiegelung wie RAID 1.
Gedanken
Die in Windows Server 2019 ReFS enthaltenen Funktionen bieten große Vorteile für Umgebungen mit Verbesserungen in Bezug auf Resilienz, Skalierbarkeit und Leistung. Jetzt kennen Sie die Vorteile von ReFS, die Einschränkungen und wissen, wann Sie dieses Dateisystem nicht verwenden sollten. Die Version 3.4 von ReFS hat in einigen Aspekten Vorteile, ist jedoch kein direkter Ersatz für NTFS. Sie können Hyper-V-VMs auf ReFS-Volumes speichern, um bessere Ergebnisse zu erzielen, aber vergessen Sie nicht die Hyper-V-Backups.
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