NTFS a ReFS: który system plików wybrać?

Środowiska Hyper-V nie mogą prawidłowo funkcjonować bez niezawodnego magazynu, ponieważ ma on znaczący wpływ na wydajność maszyn wirtualnych (VM). Wynika to z faktu, że głównym zadaniem magazynu jest zapisywanie i przechowywanie dostępnych danych w odpowiednim formacie. Microsoft Hyper-V oferuje wiele opcji magazynów do wyboru, które różnią się między sobą pod wieloma względami.

Jednak bez systemu plików niemożliwe byłoby przechowywanie, zarządzanie i uzyskiwanie dostępu do danych przechowywanych w magazynie. W tym wpisie na blogu omówimy funkcje systemu plików Hyper-V Resilient File System (ReFS) oraz New Technology File System (NTFS) oraz to, co je odróżnia.

NAKIVO do tworzenia kopii zapasowej Hyper-V

Kopie zapasowe bezagentowe spójne z aplikacją dla Hyper-V. Ochrona przed oprogramowaniem wymuszającym okup, natychmiastowe uruchamianie maszyn wirtualnych z kopii zapasowej, obsługa innych platform wirtualnych i fizycznych oraz wiele innych funkcji.

ODKRYJ ROZWIĄZANIE

Czym jest NTFS?

NTFS to system plików firmy Microsoft, dostępny domyślnie we wcześniejszych wersjach systemu Windows i Windows Server. System plików NTFS oferuje szereg funkcji służących do zarządzania plikami na dysku oraz zapobiegania awariom dysków. Należą do nich: kontrola dostępu (ACL), zarządzanie przestrzenią dyskową, ulepszone metadane, rejestrowanie zmian w systemie plików, szyfrowanie, pliki rozproszone oraz limity przestrzeni dyskowej. Ponadto woluminy współdzielone w klastrze mogą być używane z rolą Hyper-V, co umożliwia dostęp do dysku współdzielonego zawierającego wolumin NTFS przez wiele węzłów w klastrze w Trybie failover.

Czym jest ReFS?

ReFS, znany również jako Protogon, to system plików opracowany przez firmę Microsoft i wprowadzony wraz z systemem Windows Server 2012. Ideą ReFS było stworzenie zaawansowanego systemu plików do bezpiecznego przechowywania większych ilości danych. W tym celu wprowadzono następujące funkcje: wbudowaną odporność, automatyczne sprawdzanie integralności, czyszczenie danych oraz zapobieganie degradacji danych.

Ponadto system plików ReFS może płynnie integrować się z Storage Spaces, czyli warstwą wirtualizacji pamięci masowej używaną do tworzenia kopii lustrzanych i rozdzielania danych, a także do współdzielenia pul pamięci masowej. Dzięki temu ReFS może wykrywać uszkodzone pliki na dysku i automatycznie je naprawiać. Ideą ReFS było stworzenie systemu plików, który jest odporny na uszkodzenia danych i zapewnia skalowalność na żądanie dla dużych środowisk.

ReFS i NTFS Porównanie funkcji

Jak widać, oba systemy zawierają różne funkcje, które różnią się sposobem ochrony pamięci masowej, zwiększania jej wydajności i zapewniania integralności danych. W następnej sekcji omówimy możliwości każdego z systemów.

System plików Niezawodność

Porównując systemy ReFS i NTFS, należy poruszyć kwestię niezawodności. W przypadku awarii systemu NTFS wykorzystuje punkty kontrolne i pliki dziennika, aby przywrócić system do poprzedniego stanu. Jeśli wykryty zostanie błąd sektora uszkodzonego, NTFS oznacza uszkodzony klaster jako uszkodzony, odrzuca go i przypisuje nowy klaster do przechowywania danych. Dzięki funkcji samonaprawy NTFS możliwe jest zabezpieczenie całego systemu plików bez wyłączania woluminu. NTFS okresowo skanuje system w celu wykrycia wszelkich przejściowych problemów z uszkodzeniami i ich naprawienia. Ponadto system plików NTFS zapewnia wysoki poziom niezawodności dzięki zastosowaniu systemu plików z dziennikiem, co oznacza, że śledzi on wszystkie zmiany na dysku, umożliwiając szybkie przywrócenie infrastruktury do poprzedniego stanu w przypadku awarii systemu lub niepowodzenia migracji danych.

Z drugiej strony, ReFS zawiera również szereg funkcji, które zapewniają niezawodność przechowywania danych. Jak wspomniano powyżej, ReFS może integrować się z Storage Spaces, co umożliwia automatyczne procesy naprawcze w systemie bez powodowania przestojów woluminu. Ponadto ReFS stosuje technikę kopiowania przy zapisie, co oznacza, że wszelkie zmiany w pliku są zapisywane w nowo przydzielonym bloku na dysku. Wszystkie metadane ReFS i dane plików posiadają sumy kontrolne, które pozwalają wykrywać wszelkie błędy uszkodzenia danych i wspierają integralność danych systemu. Dzięki funkcji czyszczenia danych ReFS może okresowo skanować środowisko w celu weryfikacji odpowiednich sum kontrolnych, identyfikacji wszelkich uszkodzeń i naprawy uszkodzonych danych.

Wydajność ReFS vs NTFS

Zarówno NTFS, jak i ReFS posiadają specyficzne funkcje, które pozwalają im znacznie poprawić wydajność systemu plików.

W systemie Windows Server 2008 wprowadzono transakcyjny system plików NTFS, który umożliwił monitorowanie wydajności systemu za pomocą transakcji. W tym przypadku operacje na plikach są wykonywane za pomocą transakcji atomowych, co oznacza, że można skonfigurować transakcję tak, aby zastosowała wiele zmian do plików w systemie. Transakcja jest skonfigurowana w taki sposób, aby zapewnić, że albo wszystkie operacje zakończą się powodzeniem, albo żadna z nich. W przypadku awarii systemu przyjęte zmiany są zapisywane na dysku, a niekompletne operacje transakcyjne są cofane. Dzięki temu transakcje pozwalają na wykonywanie operacji bez przerw i błędów oraz zapisywanie dotychczasowych postępów.

Inne opcje pozwalające na zwiększenie wydajności to limity dyskowe, kompresja plików oraz zmiana rozmiaru. Dzięki limitom dyskowym administrator może przydzielić użytkownikom określoną ilość miejsca na dysku oraz sprawdzić, czy limit został przekroczony. Ponadto system plików NTFS może kompresować pliki systemowe przy użyciu algorytmów kompresji, zwiększając w ten sposób pojemność pamięci masowej. Funkcja zmiany rozmiaru pozwala na zwiększenie lub zmniejszenie rozmiaru woluminu NTFS poprzez wykorzystanie nieprzydzielonego miejsca na dysku w systemie.

Jak wspomniano powyżej, system plików ReFS może być zintegrowany z funkcją Windows Storage Spaces, co umożliwia obsługę warstw w czasie rzeczywistym. Wolumin w systemie ReFS dzieli się na dwa sektory: warstwę wydajnościową i warstwę pojemnościową. Każdej z tych warstw przypisane są własne typy dysków i odporności, co zapewnia optymalizację na wysokim poziomie. Operacje zapisu będą wykonywane w warstwie wydajnościowej, a duże fragmenty danych przechowywane w tej warstwie będą przenoszone do warstwy pojemnościowej w czasie rzeczywistym.

Wprowadzono następujące funkcje specjalnie w celu przyspieszenia działania maszyn wirtualnych Hyper-V. Dzięki funkcji sparse VDL (Valid Data Length) system plików ReFS może szybko zerować pliki, co pozwala na tworzenie plików wirtualnych dysków twardych (VHD) w ciągu kilku sekund. Kolejną funkcją jest klonowanie bloków, które ma zastosowanie podczas pracy z dynamicznymi obciążeniami, takimi jak klonowanie maszyn wirtualnych i operacje scalania punktów kontrolnych. W tym przypadku klonowanie bloków odbywa się na podstawie metadanych, a nie danych plików. W ten sposób przyspiesza się wydajność operacji kopiowania i zmniejsza się obciążenie dysku.

Skalowalność

Porównując skalowalność systemów plików ReFS i NTFS, ten pierwszy może obsługiwać niezwykle duże ilości danych. NTFS teoretycznie zapewnia maksymalną pojemność 16 eksabajtów, podczas gdy ReFS ma 262 144 eksabajty. Dzięki temu ReFS jest łatwiej skalowalny niż NTFS i zapewnia wydajność magazynu.

Warto również zauważyć, że maksymalna długość nazwy pliku w systemach NTFS i ReFS wynosi 255 znaków, podczas gdy maksymalna długość ścieżki to 32 768 znaków. Jednak system plików ReFS domyślnie oferuje wsparcie dla dłuższych nazw plików i ścieżek. W przypadku systemu plików NTFS konieczne jest ręczne wyłączenie ograniczenia długości znaków.

Porównanie funkcjonalności

Ponieważ system plików NTFS jest poprzednikiem systemu ReFS, ten ostatni przejął większość jego funkcji. Poniższa tabela pokazuje, czym różnią się te dwa systemy plików pod względem funkcji oraz który z nich oferuje bardziej wszechstronny zestaw narzędzi.

Dlaczego ReFS nie może jeszcze zastąpić NTFS

Jak widać z powyższej tabeli, kwestia ReFS vs NTFS jest nadal aktualna, ponieważ ReFS ma wciąż bardzo ograniczoną funkcjonalność w porównaniu z NTFS. Kluczowe funkcje NTFS, takie jak kompresja danych, szyfrowanie, transakcje, dowiązania twarde, limity dyskowe i atrybuty rozszerzone, nie są dostępne w ReFS. Kolejnym ograniczeniem jest to, że w przeciwieństwie do NTFS, ReFS nie daje możliwości uruchomienia systemu Windows z woluminu ReFS.

Jego ograniczoną funkcję można wyjaśnić powodem, dla którego został stworzony, a mianowicie zapewnieniem ochrony przed uszkodzeniem danych i zapewnieniem większej skalowalności systemu plików. Nie można jednak uznać systemu plików ReFS za mniej wydajny, ponieważ posiada on wiele funkcji, które mogą poprawić jego wydajność. Na przykład ReFS nie zawiera funkcji Encrypting File System (EFS) stosowanej w NTFS, która umożliwia szyfrowanie na poziomie systemu plików. Zamiast tego ReFS posiada funkcję szyfrowania BitLocker, która zapewnia szyfrowanie całego dysku.

W związku z tym wybór między ReFS a NTFS zależy przede wszystkim od konkretnego zadania, do którego będzie używany. Obecnie NTFS jest bardziej preferowaną opcją, jeśli chodzi o przechowywanie mniej wrażliwych danych i posiadanie bardziej szczegółowej kontroli nad plikami w systemie. Z drugiej strony ReFS może przyciągnąć użytkowników, którzy muszą zarządzać danymi w środowiskach na dużą skalę i chcą zapewnić integralność swoich danych w przypadku uszkodzenia plików.

Optymalizacja pamięci masowej Funkcje w NAKIVO Backup & Replication

Jeśli chodzi o ochronę środowiska wirtualnego, instalacja oprogramowania do ochrony danych innych firm jest najlepszym rozwiązaniem. W ten sposób można zapewnić, że firma będzie zawsze gotowa do działania i obsługi klientów, nawet w przypadku nieoczekiwanej awarii. NAKIVO Backup & Replication to niezawodne i ekonomiczne rozwiązanie do ochrony danych, które oprócz wielu korzyści, jakie zapewnia, pozwala również na najbardziej efektywne wykorzystanie przestrzeni dyskowej. Aby osiągnąć optymalizację pamięci masowej, NAKIVO Backup & Replication zawiera szereg zaawansowanych funkcji opisanych poniżej.

Wykluczanie plików wymiany i partycji

Plik wymiany w systemie Windows oraz partycja wymiany w systemie Linux służą do zapewnienia dodatkowej pamięci wirtualnej i zasadniczo funkcjonują jako rozszerzenie fizycznej pamięci RAM. Pliki i partycje wymiany pomagają zwiększyć rozmiar fizycznej pamięci komputera poprzez jej symulację. Wadą tego rozwiązania jest to, że pliki wymiany mają tendencję do powiększania się z upływem czasu, co ostatecznie może wpłynąć na wydajność zadań tworzenia kopii zapasowych i replikacji. Aby uniknąć problemu z przepełnieniem pamięci masowej, NAKIVO Backup & Replication może automatycznie wykluczyć pliki wymiany i partycje z kopii zapasowych i replik maszyn wirtualnych. W ten sposób można zmniejszyć rozmiar zajmowanej przestrzeni dyskowej i zwiększyć szybkość zadań wykonywania kopii zapasowych oraz replikacji.

Deduplikacja oraz kompresja

NAKIVO Backup & Replication stosuje techniki deduplikacji i kompresji w celu optymalizacji wykorzystania przestrzeni dyskowej przez kopie zapasowe. Deduplikacja zapewnia usunięcie wszystkich zduplikowanych kopii powtarzających się bloków danych z kopii zapasowych maszyn wirtualnych. W ten sposób do repozytorium kopii zapasowych zapisywane są wyłącznie unikalne bloki danych. Ponadto NAKIVO Backup & Replication może kompresować każdy blok danych, zmniejszając w ten sposób rozmiar danych. Zarówno deduplikacja, jak i kompresja danych są domyślnie włączone i działają automatycznie.

Zadania przyrostowe

Zadania tworzenia kopii zapasowych i replikacji w NAKIVO Backup & Replication mają charakter przyrostowy, co oznacza, że po początkowym pełnym zadaniu tworzenia kopii zapasowej lub replikacji wszystkie kolejne uruchomienia zadania przenoszą wyłącznie zmienione bloki danych. W tym celu wykorzystywane są funkcje Śledzenie zmienionych bloków w VMware (CBT) lub Hyper-V Resilient Change Tracking (RCT), które pozwalają zidentyfikować dane, które uległy zmianie od ostatniej kopii zapasowej lub replikacji. Uruchamianie zadań przyrostowych skraca czas poświęcany na zadania wykonywania kopii zapasowych i replikacji oraz zmniejsza obciążenie sieci.

Pełne syntetyczne przechowywanie danych

NAKIVO Backup & Replication stosuje podejście syntetyczne do tworzenia i przechowywania kopii zapasowych maszyn wirtualnych. Dzięki zastosowaniu trybu syntetycznego produkt może zidentyfikować zmienione bloki danych w maszynie wirtualnej, a następnie wysłać je do repozytorium kopii zapasowych. Po zakończeniu zadania wykonania kopii zapasowej NAKIVO Backup & Replication może utworzyć punkt odzyskiwania, który służy jako odniesienie do konkretnych bloków danych potrzebnych do przywrócenia maszyny wirtualnej w określonym momencie. Syntetyczne kopie zapasowe zapewniają, że proces tworzenia kopii zapasowych przebiega szybko i bezpiecznie, przestrzeń dyskowa jest efektywnie wykorzystywana, a maszyna wirtualna z określonego momentu w czasie może zostać szybko przywrócona.

Obsługa urządzeń deduplikacyjnych

Urządzenie do deduplikacji danych to specjalny rodzaj sprzętu, który eliminuje zduplikowane kopie powtarzających się danych. NAKIVO Backup & Replication zapewnia wsparcie dla różnych urządzeń deduplikacyjnych, takich jak NEC HYDRAstor, Data Domain, Quantum DXi, HP StoreOnce itp. Każde z tych urządzeń deduplikacyjnych może służyć jako główny lub dodatkowy cel kopii zapasowej. W przeciwieństwie do kopii zapasowej typu „forever-incremental”, która przechowuje tylko przyrostowe bloki danych, nowy typ repozytorium kopii zapasowych przechowuje łańcuchy kopii zapasowych maszyn wirtualnych, które obejmują okresowe pełne kopie zapasowe oraz pliki przyrostowych kopii zapasowych śledzone pomiędzy tymi pełnymi kopiami.

Wsparcie dla urządzeń deduplikacyjnych pozwala na wykonanie kopii zapasowej maszyn wirtualnych 53 razy szybciej niż w przypadku tradycyjnego repozytorium kopii zapasowych. Ponadto dzięki urządzeniu deduplikacyjnemu łatwiej jest zarządzać przestrzenią dyskową i operacjami wykonania kopii zapasowej.

Wnioski

Microsoft Hyper-V to wydajne oprogramowanie do wirtualizacji, które nieustannie pracuje nad ulepszaniem swojej funkcji. W związku z tym, że wymagania dotyczące przechowywania danych uległy z czasem radykalnej zmianie, wprowadzono nowatorski system plików ReFS, który pozwala przezwyciężyć problemy występujące w systemie NTFS.

W porównaniu z NTFS głównym celem systemu ReFS jest zwiększenie odporności systemu na uszkodzenia danych oraz zapewnienie dużej skalowalności. Jednak ReFS jest wciąż stosunkowo nowym systemem plików, a jego funkcja nie jest tak rozbudowana jak w przypadku NTFS. Dlatego przy wyborze między tymi dwiema opcjami należy wziąć pod uwagę skalę działalności firmy, potrzeby środowiska wirtualnego oraz wrażliwość danych.

Aby zapewnić bezpieczną ochronę środowiska wirtualnego, zainstaluj NAKIVO Backup & Replication, który zawiera zestaw zaawansowanych funkcji usprawniających zadania tworzenia kopii zapasowych i replikacji maszyn wirtualnych oraz udoskonalających strategie odzyskiwania po awarii. Dzięki NAKIVO Backup & Replication możesz nie tylko zaoszczędzić czas i pieniądze, ale także zmniejszyć wymagania dotyczące przestrzeni dyskowej.

Roczny bezpłatny dostęp do usługi ochrony danych: NAKIVO Backup & Replication

Wdrażanie w 2 minuty i ochrona danych wirtualnych, w chmurze, fizycznych oraz w modelu SaaS. Opcje tworzenia kopii zapasowych, replikacji i natychmiastowego odzyskiwania danych.

Pobierz edycję bezpłatną