NTFS 與 ReFS：該選擇哪一個？
若未配備可靠的儲存裝置,Hyper-V 環境將無法正常運作,因為這會對虛擬機器 (VM) 的效能產生重大影響。這是因為儲存裝置的主要目的,在於以適當的格式儲存並保留可用資料。 Microsoft Hyper-V 提供了多種儲存選項供使用者選擇,這些選項在多個方面存在差異。
然而,若沒有檔案系統,便無法儲存、管理及存取儲存裝置中的資料。在本篇部落格文章中,我們將探討 Hyper-V 韌性檔案系統 (ReFS) 與新技術檔案系統 (NTFS) 的特點,以及兩者之間的差異。
什麼是 NTFS？
NTFS 是一種微軟檔案系統,在較早版本的 Windows 與 Windows Server. NTFS 檔案系統提供多項用於管理磁碟檔案及預防磁碟故障的特點。這些特點包括安全性存取控制 (ACL)、磁碟空間使用率監控、改良的元資料、檔案系統日誌記錄、加密、稀疏檔案以及磁碟配額。此外,叢集共用磁碟區可與 Hyper-V 角色搭配使用,使故障移轉叢集中的多個節點能夠存取包含 NTFS 磁碟區的共用磁碟。
什麼是 ReFS？
ReFS(亦稱為 Protogon)是由微軟開發,並於 Windows Server 2012 中首次推出的檔案系統。ReFS 的設計理念在於建立一個先進的檔案系統,以安全地儲存大量資料。為此,該系統引入了以下特點:內建的韌性、自動完整性檢查、資料清理,以及防止資料退化。
此外,ReFS 檔案系統可與"儲存空間"(Storage Spaces)無縫整合,這是一層用於資料鏡像、條帶化以及儲存池共享的儲存虛擬化層。因此,ReFS 能夠偵測磁碟中的損壞檔案並自動修復。ReFS 的設計理念在於打造一種具有韌性且為大型環境提供隨需擴展能力的檔案系統。
ReFS 和 NTFS 特點比較
如您所見,這兩套系統均具備多種特點,在保護儲存裝置、提升效能以及確保資料完整性方面各有不同。以下章節將說明每套系統的特點。
檔案系統 可靠性
若要比較 ReFS 與 NTFS,我們必須談談可靠性。一旦發生系統故障,NTFS 會利用檢查點和日誌檔案將系統恢復至先前狀態。若偵測到壞軌錯誤,NTFS 會將受損的簇標記為壞簇、捨棄該簇,並為資料儲存分配新的簇。憑藉 NTFS 的自我修復特點,無需將磁碟區離線即可保護整個檔案系統。 NTFS 會定期掃描系統,以找出任何暫時性的損壞問題並加以修復。此外,由於採用日誌式檔案系統,NTFS 提供了高度的可靠性,這意味著該檔案系統會追蹤磁碟上的所有變更,讓您在發生系統當機或資料遷移失敗時,能夠迅速將基礎架構還原至先前狀態。
另一方面,ReFS 亦具備多項確保資料儲存可靠性的特點。如前所述,ReFS 可與儲存空間 (Storage Spaces) 整合,使系統能在不造成卷宗停機的情況下執行自動修復程序。 此外,ReFS 採用"寫入時複製"技術,意即檔案的任何變更都會寫入磁碟上新分配的區塊。所有 ReFS 元資料與檔案資料皆具備校驗和,讓您能偵測任何資料損毀錯誤,並支援系統的資料完整性。透過資料掃描特點,ReFS 可定期掃描環境以驗證對應的校驗和、識別任何損毀,並修復受損的資料。
ReFS 與 NTFS 的效能比較
NTFS 和 ReFS 均具備特定特點,可顯著提升檔案系統的效能。
在 Windows Server 2008 中,引入了"事務性 NTFS",使其能夠透過事務來監控系統效能。在此情況下,檔案操作是透過原子性事務執行的,這意味著您可以設定一個事務,使其對系統中的檔案套用多項變更。 此類交易機制的設計旨在確保所有操作皆成功執行,否則全部失敗。若發生系統故障,已採用的變更會寫入磁碟,而未完成的事務則會回滾。因此,透過交易機制,您可無中斷且無錯誤地執行操作,並儲存已取得的進度。
其他可提升效能的選項包括磁碟配額、檔案壓縮及調整大小。透過磁碟配額,系統管理員可為使用者分配特定量的磁碟空間,並偵測是否已超過限制。此外,NTFS 可利用壓縮演算法壓縮系統檔案,從而增加儲存容量。調整大小特點則允許您利用系統內的未分配磁碟空間,來增加或減少 NTFS 磁區的大小。
如前所述,ReFS 可與 Windows 儲存空間整合,從而實現即時分層優化。ReFS 中的磁碟區分為兩個層級,即效能層與容量層。每個層級皆被指派專屬的磁碟機與韌性類型,以確保高階的優化效果。 寫入操作將在效能層執行,而儲存於效能層的大量資料塊將即時轉移至容量層。
以下特點專為加速 Hyper-V 虛擬機器的效能而設計。透過稀疏 VDL(有效資料長度)特點,ReFS 能快速將檔案清零,讓您在數秒內建立虛擬硬碟 (VHD) 檔案。 另一項特點是區塊複製,此特點適用於處理動態工作負載,例如虛擬機器複製和檢查點合併操作。在此情況下,區塊複製是基於元資料而非檔案資料進行的。因此,複製操作的效能得以提升,同時也降低了磁碟開銷。
可擴展性
若比較 ReFS 與 NTFS 的可擴展性,前者能支援極大的資料量。NTFS 理論上的最大容量為 16 艾字節,而 ReFS 則可達 262,144 艾字節。因此,ReFS 比 NTFS 更易於擴展,並能確保高效的儲存效能。
此外值得注意的是,NTFS 和 ReFS 的最大檔案名稱長度皆為 255 個字元,而最大路徑名稱長度則為 32,768 個字元。不過,ReFS 預設即支援更長的檔案名稱與檔案路徑。至於 NTFS,則需手動停用短字元限制。
功能性比較
由於 NTFS 是 ReFS 的前身,因此 ReFS 從 NTFS 借鑒了大部分功能性特點。下表說明了這兩種檔案系統在特點上的差異,以及哪一種具備更完善的工具集。
| 特點 | NTFS | ReFS |
| BitLocker 加密 | + | + |
| 資料去重 | + | + |
| 支援叢集共用卷 (CSV) | + | + |
| 符號連結 | + | + |
| 支援故障移轉叢集 | + | + |
| 存取控制清單 | + | + |
| 《USN》期刊 | + | + |
| 變更通知 | + | + |
| 連接點 | + | + |
| 掛載點 | + | + |
| 重新解析點 | + | + |
| 命名流 | + | + |
| 卷快照 | + | + |
| 檔案識別碼 | + | + |
| Oplocks | + | + |
| 稀疏檔案 | + | + |
| 精簡配置 | +(僅限儲存空間) | + |
| 修剪／解除映射 | +(僅限儲存空間) | + |
| 區塊複製 | + | |
| 稀疏 VDL | + | |
| 鏡像加速奇偶校驗 | + | |
| 卸載式資料傳輸 (ODX) | + | |
| 檔案系統壓縮 | + | |
| 檔案系統加密 | + | |
| 交易 | + | |
| 硬連結 | + | |
| 物件識別碼 | + | |
| 簡稱 | + | |
| 延伸屬性 | + | |
| 磁碟配額 | + | |
| 可開機 | + | |
| 支援頁檔 | + | |
| 支援可移除式儲存媒體 | + |
為什麼 ReFS 目前還無法取代 NTFS
從上表可以看出,ReFS 與 NTFS 的比較仍具討論價值,因為相較於 NTFS,ReFS 的功能性仍相當有限。諸如資料壓縮、加密、交易處理、硬連結、磁碟配額及延伸屬性等關鍵的 NTFS 特點,在 ReFS 中均未提供。另一項限制在於,與 NTFS 不同,ReFS 無法從 ReFS 磁碟區啟動 Windows。
其功能性受限可歸因於其設計初衷,即確保防止資料損毀並提供更高的檔案系統擴展性。然而,ReFS 並不能因此被視為效率較低的檔案系統,因為它擁有眾多能提升效能的特點。 例如,ReFS 並未包含 NTFS 所使用的"加密檔案系統 (EFS)"特點,該特點可實現檔案系統層級的加密。取而代之的是,ReFS 具備 BitLocker 加密特點,可提供全磁碟加密。
因此,在 ReFS 與 NTFS 之間做出選擇,主要取決於其將被用於何種特定任務。 目前,若需儲存敏感度較低的資料,並對系統中的檔案進行更細緻的控制,NTFS 仍是較佳的選擇。另一方面,ReFS 則能吸引那些需要管理大型環境中的資料,並希望在檔案損毀時確保資料完整性的使用者。
儲存空間優化 特點包括 NAKIVO Backup & Replication
若要保護您的虛擬環境,安裝第三方資料保護軟體是最佳解決方案。如此一來,即使遭遇突發災難,您也能確保企業運作不中斷,隨時準備為客戶提供服務。 NAKIVO Backup & Replication 這是一套可靠且具成本效益的資料保護解決方案,除了提供多項優勢外,還能讓您以最有效率的方式利用儲存空間。為了實現儲存空間的優化, NAKIVO Backup & Replication 包含以下所述的多項進階特點。
排除暫存檔與暫存空間
在 Windows 作業系統中的暫存檔,以及在 Linux 作業系統中的暫存空間,皆用於提供額外的虛擬記憶體,其功能基本上是實體 RAM 的延伸。暫存檔與暫存空間透過模擬實體記憶體的方式,協助您增加電腦的實體記憶體容量。然而,其缺點在於暫存檔會隨著時間推移而逐漸增大,最終可能影響備份與複製工作的執行效能。為避免儲存空間過度擁擠的問題, NAKIVO Backup & Replication 可自動將暫存檔與暫存空間從虛擬機器備份及複本中排除。如此一來,您便能減少儲存空間的使用量,並提升備份與複製工作的速度。
資料去重 以及 壓縮
NAKIVO Backup & Replication 運用去重與壓縮技術,以優化備份對儲存空間的使用方式。去重功能可確保從虛擬機器備份中刪除所有重複資料區塊的副本,如此一來,僅有唯一的資料區塊會儲存至備份儲存庫中。此外, NAKIVO Backup & Replication 可以壓縮每個資料區塊,從而減少資料大小。資料去重與資料壓縮功能預設皆為啟用狀態,並會自動執行。
增量工作
中的備份與複製工作 NAKIVO Backup & Replication 是增量式的,這意味著在初始完整備份或複製工作執行後,後續的所有工作執行僅會傳輸已變更的資料區塊。為此, VMware 變更區塊追蹤 若使用 (CBT) 或 Hyper-V 彈性變更追蹤 (RCT),即可識別自上次備份或複製以來有哪些資料已變更。執行增量工作可縮短備份與複製工作所需的時間,並降低網路負載。
全合成資料儲存
NAKIVO Backup & Replication 採用合成方式來建立和儲存虛擬機器備份。由於採用合成模式,本產品能夠識別虛擬機器內已變更的資料區塊,並將其傳送至備份儲存庫。在備份工作執行結束時, NAKIVO Backup & Replication 可以建立一個還原點,作為在特定時間點還原虛擬機器所需之特定資料區塊的參考依據。合成備份可確保備份過程快速且安全,有效利用資料儲存空間,並能迅速還原特定時間點的虛擬機器。
重複資料刪除裝置支援
資料去重裝置是一種特殊的硬體裝置,用於消除重複資料的冗餘副本。 NAKIVO Backup & Replication 支援各種重複資料刪除裝置,例如 NEC HYDRAstor、Data Domain、Quantum DXi、HP StoreOnce 等。上述任何重複資料刪除裝置皆可作為主要或次要備份目標。與僅儲存增量資料區塊的"永久增量備份"不同,新的備份儲存庫類型會儲存虛擬機器備份鏈,其中包含定期的全量備份,以及在這些全量備份之間所追蹤的增量備份檔案。
透過對去重裝置的支援,您可將虛擬機器的備份速度提升至傳統備份儲存庫的 53 倍。此外,在部署去重裝置後,儲存空間與備份作業的管理也更加簡便。
結論
Microsoft Hyper-V 是一款高效的虛擬化軟體,其功能性持續獲得改進。由於資料儲存需求隨時間大幅改變,因此引進了尖端的 ReFS 檔案系統,以克服 NTFS 現存的問題。
相較於 NTFS,ReFS 的主要目的是提升系統對資料損毀的韌性,並確保高度的可擴展性。 然而,ReFS 仍屬相對較新的檔案系統,其功能性尚未如 NTFS 那般成熟。因此,在兩者之間抉擇時,請考量您的業務營運規模、虛擬環境的需求,以及資料的敏感程度。
為確保您的虛擬環境獲得安全保護,請安裝 NAKIVO Backup & Replication 其中包含一系列進階特點,旨在優化虛擬機器備份與複製工作,並完善災難復原策略。透過 NAKIVO Backup & Replication,您不僅能節省時間和金錢,還能減少您的儲存需求。
