Co si vybrat ntfs nebo refs. Porovnání souborových systémů ReFS (Resilient file system) a NTFS

Kumulativní aktualizace Creators Update, která přinesla systém Windows 10 má mnoho nových funkcí, včetně implementace oficiální podpory moderního souborového systému REFS – nástupce NTFS, aktuálně používaného v operačních systémech od Microsoftu. Tato skutečnost nezpůsobila velký rozruch, protože REFS je daleko od nového vývoje softwarového giganta. Mohlo být použito dříve Prostředí Windows 10, ale pouze pro místa na disku vytvořená systémovými nástroji ( softwarový RAID). Tato funkce nebyla k dispozici pro běžné diskové oddíly, ale mohla být implementována ve Windows 10 i Windows 8.1 (64bitové edice) ruční úpravou systémového registru nebo prováděním změn pomocí souborů REG zveřejněných na fórech pro počítačové geeky.

Moderní souborový systém REFS: funkce a překvapení

Co je to za souborový systém, jak se liší od NTFS, jaké jsou jeho skutečné výhody běžní uživatelé, a na jaká překvapení se musíte při práci s ním připravit – o tom všem níže.

Vlastnosti REFS

REFS je zkratka pro Resilient File System, což v ruštině znamená souborový systém odolný proti chybám. Ten, jak již bylo zmíněno výše, je nástupcem NTFS, ale prozatím ve vzdálené, špatně předvídatelné budoucnosti. Nový souborový systém představila společnost Microsoft světu již v roce 2012. Celá ta léta byla „testována“ na serverech edice Windows, počínaje verzí Server 2012. 6 let testování vedlo pouze ke skromnému osudu, že jde o alternativu pro nesystémové diskové oddíly v Nejnovější verze klienta operační systém. Pokud se však podíváte na historii implementace NTFS, ukáže se, že v případě REFS vše pokračuje jako obvykle. Koneckonců NTFS na klientovi Společnost Windows Microsoft implementuje dlouhých 7 let.

Nový souborový systém není jen nástupcem NTFS, vychází z toho druhého, ale odstraňuje jeho nedostatky a otevírá nové možnosti. Klíčová vlastnost REFS – odolnost proti chybám, ochrana před ztrátou dat, kterou zajišťuje řada mechanismů na podporu jejich integrity. Microsoft si je svou prací natolik jistý, že diskovým oddílům naformátovaným v REFS dokonce odebral z jejich vlastností možnost spouštět kontrolu chyb souborového systému.

Nový souborový systém zděděný z NTFS:

  • Seznamy řízení přístupu ACL;
  • časopis USN;
  • Symbolické odkazy;
  • Montážní, spojovací a regenerační body;
  • Technologie šifrování BitLocker.

REFS odstranil nepoužívané funkce NTFS:

  • šifrování na úrovni souborů EFS;
  • Krátké názvy souborů kompatibilní se systémem DOS 8.3;
  • Pevné odkazy;
  • Diskové kvóty.

Vlastnosti REFS, které NTFS nezahrnuje:

  • Prevence ztráty dat – minimalizace výskytu chyb souborového systému, izolace poškozených sektorů, preventivní opatření k zamezení poškození dat;
  • Jak vývojáři ujišťují, zvýšený výkon;
  • Okamžitá kontrola chyb na diskech;
  • Další funkce jsou uvedeny níže ve srovnávací tabulce s NTFS.


Skutečné výhody pro běžné uživatele

Které z výše popsaných výhod jsou dobré pro běžné uživatele? Komu se konečné možnosti NTFS zdají astronomické kvůli nedostatku příležitostí k jejich implementaci.

Bohužel, podstatou je, že dostaneme pouze příležitost, abychom již nelenošili v očekávání a sledovali na obrazovce předběžného načtení blikající čísla průběhu kontroly systému souborů na chyby, pokud Windows fungují skončí nesprávně. No a ještě menší šance na ztrátu cenných dat. Méně, ale ne 100 %. Souborový systém odolný proti chybám je velmi dobrý, ale přirozeně řeší pouze své vlastní problémy. Ať je použit jakýkoli souborový systém, uživatelským datům stále hrozí teoretické selhání pevný disk, čemuž je úkolem samotných uživatelů zabránit. REFS samozřejmě může tento problém uživatelům vyřešit, ale pouze v rámci využití technologie Storage Spaces a vytvoření storage poolu podobného zrcadlení RAID 1 (minimálně).

V tomto případě kombinace „spolehlivý souborový systém + spolehlivé úložiště“ nepochybně poskytne největší záruky. Co je tak cenného, ​​co by mělo být uloženo na disku běžného člověka, aby se obtěžoval a finančně investoval do RAID, bez ohledu na technologii jeho implementace?

A co nárokovaná vylepšení výkonu pro REFS? To platí ve větší míře pro použití stejné technologie diskového prostoru. Nový souborový systém zpočátku umožňuje zápis dat do rychlejšího HDD. A když je počítač nečinný, velké soubory se přesunou na pomalejší pevný disk.

Co mohou běžní uživatelé očekávat, pokud mají v počítači nainstalovaný jeden HDD? Bohužel, bez ohledu na to, co. Při testování REFS a jeho porovnávání s NTFS na běžném oddílu HDD nebylo zaznamenáno žádné zlepšení výkonu. Za stejných testovacích podmínek – se stejnou velikostí testovacího souboru, se stejným počtem cyklů čtení a zápisu, na stejném diskovém oddílu – zaznamenal program Crystal Disk Mark přibližně stejný výkon. Náhodné čtení a zápis malých souborů, které jsou významné pro výkon v REFS, překročilo rychlost NTFS o mizivou částku.

To znamená, že nový souborový systém není nijak optimalizován pro snížení počtu pohybů hlav HDD. A tudíž to nevyřeší problém pevných disků, které už dlouho chtěly zůstat v minulosti výpočetní techniky.

Výhody pro ty, kteří pracují s hypervizory

Po stránce výkonu je tu ale i dobrá zpráva, i když ne úplně pro běžné uživatele, spíše pro pokročilé uživatele pracující s hypervizorem od Microsoft Hyper-V. Li virtuální stroje umístěných na oddíl naformátovaný v REFS, budou procesy klonování a slučování s kontrolními body mnohonásobně rychlejší. Protože pro nový souborový systém stačí zapsat nová metadata a odkázat na data zapsaná na disku, ale ne je fyzicky kopírovat.

REFS také umí rychle zapisovat nuly do velkého souboru, což znamená, že při vytváření virtuální disky s pevnou velikostí budete muset počkat několik sekund, nikoli minuty, jak se to stává u NTFS. A to je významný průlom. NTFS nejenže trvá dlouho, než se vytvoří opravený virtuální disky, načte i HDD a znemožňuje paralelní práci s jinými programy. Při testování vytváření 60GB souboru VHD s pevnou velikostí na oddílu REFS proces trval 1 sekundu. Zatímco na oddílu s NTFS vytvoření úplně stejného souboru VHD trvalo téměř 7 minut při zatížení disku 99 %.

Očekává se, že tyto schopnosti budou implementovány při práci s virtuální stroje VMware a VirtualBox.

Nevýhody REFS

Seřadili jsme výhody REFS, ale co nevýhody? Existují, ale pokud se Microsoft rozhodne nový souborový systém aktivně implementovat, některé nedostatky budou časem odstraněny. Prozatím máme to, co máme - REFS:

  • Lze použít pouze pro nesystémové diskové oddíly a nelze jej použít pro oddíl Windows;
  • Lze použít pouze pro interní média, ale ne pro externí média;
  • Nelze do něj převést oddíl NTFS bez ztráty dat, lze jej pouze naformátovat, což vyžaduje nutnost někam dočasně přenést data;
  • Ne každý s tím pracuje programy třetích stran, zejména se to týká resuscitátorů smazaných dat.

No, hlavní překvapení: přátelé, poznáváte verzi Windows?

Takto ukládáte data v nových souborových systémech. Ne jako Windows 7, dokonce ani Windows 8.1 nevidí oddíl REFS. V případě Windows 8.1 byl učiněn pokus dát novému souborovému systému šanci být rozpoznán a v systémový registr byla provedena úprava poskytující podporu pro REFS. Implementována byla ale pouze možnost formátování nových oddílů ve Windows 8.1.

Už jsem to jednou na svém blogu oznámil, pak se o tom vlastně nic nevědělo a nyní nastal čas na krátké, ale důslednější seznámení s nově vyrobeným ReFS.

o 20 let později

Vše má však své meze a stejně tak i možnosti souborových systémů. Možnosti NTFS dnes dosáhly svých limitů: skenování velkých úložných médií zabere příliš mnoho času, „Journal“ zpomaluje přístup a téměř bylo dosaženo maximální velikosti souboru. Microsoft si to uvědomil a implementoval do Windows 8 nový souborový systém – ReFS (Resilient File System – souborový systém odolný proti chybám). Předpokládá se, že ReFS poskytuje lepší ochranu data na prostorné a rychlé pevné disky. Určitě to má své nevýhody, ale je těžké o nich mluvit, dokud nezačne skutečně široké použití ve Windows 8.

Nyní se tedy pokusme porozumět vnitřní struktuře a výhodám ReFS.

ReFS byl původně znám pod kódovým názvem „Protogon“. Poprvé jsem o tom řekl široké veřejnosti asi před rokem Stephen Sinofsky- Prezident divize Windows ve společnosti Microsoft, zodpovědný za vývoj a marketing Windows a internet Explorer.

Řekl to těmito slovy:

„NTFS je dnes nejpoužívanější, nejpokročilejší a na funkce bohatý souborový systém. Ale přehodnotíme Windows a jsme tam tento moment Vyvíjíme Windows 8 – tím nekončíme. S Windows 8 proto také zavádíme zcela nový souborový systém. ReFS je postaveno na NTFS, takže si zachovává kritické možnosti kompatibility a zároveň je navrženo a zkonstruováno tak, aby vyhovovalo potřebám příští generace technologií a scénářů úložiště.

Ve Windows 8 bude ReFS představen pouze jako součást Windows Server 8 jsme použili stejný přístup k implementaci všech předchozích souborových systémů. Na aplikační úrovni bude samozřejmě klientům umožněn přístup k datům ReFS stejným způsobem jako data NTFS. "Nesmíme zapomínat, že NTFS je stále přední technologií souborového systému pro PC."

ReFS jsme skutečně poprvé viděli v serverovém OS Windows Server 8. Nový souborový systém nebyl vyvinut od nuly. Například ReFS používá stejná rozhraní API pro přístup jako NTFS k otevírání, zavírání, čtení a zápisu souborů. Z NTFS také migrovalo mnoho známých funkcí – například šifrování disku Bitlocker A symbolické odkazy pro knihovny. Ale zmizela např. komprese dat a řadu dalších funkcí.

Hlavní inovace ReFS se zaměřují na vytváření a správu struktur souborů a složek. Jejich úkolem je zajistit automatickou opravu chyb, maximální škálování a provoz v režimu Always Online.

Architektura ReFS

Disková implementace struktur ReFS se zásadně liší od ostatních struktur založených na souborech systémy Microsoft. Vývojáři Microsoftu dokázali své nápady realizovat pomocí konceptu B±trees v ReFS, který je dobře známý z databází. Složky v systému souborů jsou strukturovány jako tabulky se soubory jako záznamy. Ty zase obdrží specifické atributy, které jsou přidány jako podtabulky, čímž se vytvoří hierarchická stromová struktura. Dokonce i volné místo na disku je organizováno ve formě tabulek.

Spolu se skutečným 64bitovým číslováním všech prvků systému to eliminuje výskyt úzkých míst při dalším škálování

V důsledku toho se jádrem systému v ReFS stala tabulka objektů - centrální adresář, který uvádí všechny tabulky v systému. Tento přístup má důležitou výhodu: ReFS opustil komplexní správu protokolů a záznamů nová informace o souboru na volném místě – zabrání se tím jeho přepsání.

« Listy katalogu“ jsou psané záznamy. Existují tři hlavní typy položek pro objekt složky: popisovač adresáře, záznam rejstříku a popisovač vnořeného objektu. Všechny takové záznamy jsou zabaleny ve formě samostatného B±stromu, který má identifikátor složky; kořen tohoto stromu je listem B±stromu „Adresáře“, který umožňuje zabalit téměř libovolný počet záznamů do složky. Na spodní úrovni v listech B±stromu složky se nachází především záznam deskriptoru adresáře obsahující základní údaje o složce (název, „standardní informace“, atribut názvu souboru atd.).

Dále jsou v katalogu umístěny položky rejstříku: krátké struktury obsahující data o položkách obsažených ve složce. Tyto záznamy jsou mnohem kratší než v NTFS, což znamená, že je méně pravděpodobné, že by svazek přetížily metadaty.

Na konci jsou katalogové záznamy. U složek tyto prvky obsahují název balíčku, identifikátor složky v „Adresáři“ a strukturu „standardních informací“. Pro soubory neexistuje žádný identifikátor – místo toho struktura obsahuje všechna základní data o souboru, včetně kořene B±stromu fragmentů souboru. V souladu s tím může soubor sestávat z téměř libovolného počtu fragmentů.

Stejně jako NTFS, i ReFS dělá zásadní rozdíl mezi informacemi o souboru (metadata) a obsahem souboru (uživatelská data). Ochranné funkce jsou však poskytovány oběma stejně. Metadata jsou standardně chráněna pomocí kontrolních součtů – stejnou ochranu (volitelně) lze poskytnout uživatelským datům. Tyto kontrolní součty jsou umístěny na disku na adrese bezpečné odstranění od sebe navzájem – to usnadní obnovu dat v případě chyby.

Velikost metadat prázdného souborového systému je asi 0,1 % velikosti samotného souborového systému (tj. asi 2 GB na svazku 2 TB). Některá základní metadata jsou duplikována pro větší odolnost proti selhání

Možnost ReFS, kterou jsme viděli Windows Server 8 Beta, má podporu pouze pro 64 KB datové clustery a 16 KB metadatové clustery. Prozatím je parametr „Velikost clusteru“ při vytváření svazku ReFS ignorován a je vždy nastaven jako výchozí. Při formátování souborového systému je jedinou dostupnou možností pro výběr velikosti clusteru také 64 KB.

Přiznejme si to: tato velikost clusteru je více než dostatečná pro organizaci souborových systémů jakékoli velikosti. Vedlejším efektem je však znatelná redundance v datovém úložišti (1bajtový soubor na disku zabere celých 64 KB bloků).

Zabezpečení ReFS

Z pohledu architektury souborového systému má ReFS všechny nástroje, které potřebujete k bezpečné obnově souborů i po velkém selhání hardwaru. Hlavní nevýhodou žurnálového systému v souborovém systému NTFS a podobných je to, že aktualizace disku může poškodit dříve zaznamenaná metadata, pokud během nahrávání dojde k výpadku napájení – tento efekt již dostal stabilní název: tzv. " překonaný rekord».

Aby se zabránilo překonané rekordy, vývojáři z Microsoftu zvolili nový přístup, kdy části metadatových struktur obsahují své vlastní identifikátory, což umožňuje ověřit vlastnictví struktur; odkazy metadat obsahují 64bitové kontrolní součty bloků, na které se odkazuje.

Jakákoli změna ve struktuře metadat probíhá ve dvou fázích. Nejprve se na volném disku vytvoří nová (změněná) kopie metadat a teprve poté, pokud je úspěšná, přesune operace atomické aktualizace odkaz ze staré (nezměněné) do nové (změněné) oblasti metadat. Zde vám umožňuje obejít se bez protokolování a automaticky udržovat integritu dat.

Popsané schéma se však nevztahuje na uživatelská data, takže případné změny obsahu souboru se zapisují přímo do souboru. Odstranění souboru se provádí přebudováním struktury metadat, která se zachová předchozí verze blok metadat na disku. Tento přístup umožňuje obnovit smazané soubory až do okamžiku jejich přepsání novými uživatelskými daty.

Samostatným tématem je odolnost proti chybám ReFS v případě poškození disku. Systém je schopen detekovat všechny formy poškození disku, včetně ztracených nebo uložených záznamů na nesprávném místě, ale i tzv. trochu rozpad(zhoršení dat na médiu)

Když je povolena možnost "celočíselné proudy", ReFS také kontroluje obsah souborů a vždy zapisuje změny souborů do umístění třetí strany. Tím je zajištěno, že již existující data nebudou při přepsání ztracena. Kontrolní součty se aktualizují automaticky při zápisu dat, takže pokud během zápisu dojde k selhání, uživatel bude mít stále ověřitelnou verzi souboru.


Další zajímavé téma ohledně bezpečnosti ReFS - interakce s Úložné prostory. ReFS a Úložné prostory navrženy tak, aby se vzájemně doplňovaly jako dvě složky jednotný systém datové úložiště. Kromě zlepšení výkonu Úložné prostory chránit data před částečnými a úplnými selháními disku ukládáním kopií na více disků. Při selhání čtení Úložné prostory umí číst kopie a v případě selhání zápisu (i když se data média během čtení/zápisu úplně ztratí) je možné data „transparentně“ redistribuovat. Jak ukazuje praxe, nejčastěji takové selhání nemá nic společného s médiem - k němu dochází v důsledku poškození dat nebo v důsledku ztráty dat nebo jejich uložení na nesprávném místě.

To jsou přesně ty typy poruch, které ReFS dokáže detekovat pomocí kontrolních součtů. Po zjištění poruchy se ReFS spojí Úložné prostory za účelem načtení všech možných kopií dat a na základě kontroly kontrolních součtů vybere požadovanou kopii. Poté systém dává Úložné prostory příkaz k obnovení poškozených kopií na základě správných kopií. To vše se z aplikačního hlediska děje transparentně.

Jak je uvedeno na webových stránkách společnosti Microsoft věnované Windows Server 8, kontrolní součty jsou vždy povoleny pro metadata ReFS a za předpokladu, že je svazek hostován na zrcadlení Úložné prostory, je také povolena automatická oprava. Všechny neporušené toky jsou chráněny stejným způsobem. To vytváří komplexní řešení s vysoký stupeň integritu pro uživatele, díky čemuž lze relativně nespolehlivé úložiště učinit velmi spolehlivým.

Uvedené toky integrity chrání obsah souboru před všemi typy poškození dat. Tato vlastnost však v některých případech neplatí.

Některé aplikace například preferují pečlivou správu úložiště souborů se specifickým řazením souborů na disku. Protože integrální vlákna přerozdělují bloky pokaždé, když se obsah souboru změní, je rozvržení souboru pro tyto aplikace příliš nepředvídatelné. Databázové systémy jsou toho zářným příkladem. Takové aplikace zpravidla nezávisle sledují kontrolní součty obsahu souborů a mají schopnost kontrolovat a opravovat data přímou interakcí s rozhraními API.


Myslím, že je jasné, jak se ReFS chová v případě poškození disku nebo selhání úložiště. Může být obtížnější identifikovat a překonat ztráty dat spojené s „ trochu rozpad„když nezjištěné poškození zřídka čitelných částí disku začne rychle narůstat. V době, kdy je takové poškození přečteno a zjištěno, již mohlo ovlivnit kopie nebo mohla být data ztracena v důsledku jiných selhání.

K překonání procesu trochu rozpad, Microsoft přidal systémovou úlohu na pozadí, která pravidelně čistí metadata a data toku integrity na svazku ReFS umístěném v zrcadleném úložném prostoru. Čištění probíhá přečtením všech nadbytečných kopií a jejich správností pomocí kontrolních součtů ReFS. Pokud se kontrolní součty neshodují, kopie s chybami jsou opraveny pomocí dobrých kopií.

Zůstává hrozba, kterou lze zhruba nazvat „noční můrou správce systému“. Existují případy, i když vzácné, kdy může být poškozen i svazek na zrcadleném prostoru. Vadná paměť systému může například poškodit data, která pak mohou skončit na disku a poškodit nadbytečné kopie. Mnoho uživatelů se navíc může rozhodnout nepoužívat zrcadlené úložné prostory v systému ReFS.

V takových případech, když dojde k poškození svazku, ReFS provede „obnovu“, funkci, která odstraní data z jmenného prostoru na pracovním svazku. Jeho účelem je zabránit nenapravitelným škodám, které by mohly ovlivnit dostupnost správných dat. Pokud se například poškodí jeden soubor v adresáři a nelze jej automaticky obnovit, systém ReFS tento soubor odstraní z oboru názvů systému souborů a obnoví zbytek svazku.

Jsme zvyklí, že souborový systém nemůže otevřít nebo odstranit poškozený soubor a správce s tím nemůže nic dělat.

Ale protože ReFS může obnovit poškozená data, správce bude moci tento soubor obnovit záložní kopie nebo použijte aplikaci k jejímu vytvoření znovu, aniž byste museli vypínat systém. To znamená, že uživatel nebo správce již nebude muset disk kontrolovat a opravovat offline mód. U serverů to umožňuje nasadit velké objemy dat bez rizika dlouhých období životnost baterie kvůli poškození.


ReFS v praxi

Praktičnost a pohodlnost (nebo opačné kvality) ReFS lze samozřejmě posoudit až poté, co se počítače s Windows 8 rozšíří a uplyne alespoň šest měsíců aktivní práce s nimi. Mezitím mají potenciální uživatelé G8 více otázek než odpovědí.

Například toto: bude možné ve Windows 8 snadno a jednoduše převádět data ze systému NTFS do ReFS a naopak? Zástupci Microsoftu říkají, že neexistuje žádná vestavěná funkce pro převod formátů, ale informace lze stále kopírovat. Rozsah ReFS je zřejmý: zpočátku může být použit pouze jako správce velkých dat pro server (ve skutečnosti se již používá). Externí disky S ReFS to zatím nepůjde - pouze interní. Je zřejmé, že časem bude ReFS vybaven velké množství funkcí a budou moci nahradit zastaralý systém.

Microsoft říká, že se to s největší pravděpodobností stane s vydáním prvního aktualizačního balíčku pro Windows 8

Microsoft také tvrdí, že testoval ReFS:

„pomocí komplexní, rozsáhlé sady desítek tisíc testů, které byly pro NTFS vytvořeny během více než dvou desetiletí. Tyto testy znovu vytvářejí složité podmínky nasazení, o kterých si myslíme, že by se systém mohl setkat, jako je výpadek napájení, problémy často související se škálovatelností a výkonem. Můžeme tedy říci, že systém ReFS je připraven k testovacímu nasazení ve spravovaném prostředí.“

Zároveň však vývojáři připouštějí, že jako první verze velkého souborového systému bude ReFS pravděpodobně vyžadovat opatrnost při manipulaci:

„ReFS pro Windows 8 necharakterizujeme jako beta verzi. Nový souborový systém bude připraven k vydání, až Windows 8 opustí beta verzi, protože nic není důležitější než spolehlivost dat. Na rozdíl od jakéhokoli jiného aspektu systému tedy vyžaduje konzervativní přístup k prvnímu použití a testování.“

Z velké části z tohoto důvodu bude systém ReFS zaveden podle fázovaného plánu. Nejprve – jako úložný systém pro Windows Server, poté – jako úložiště pro uživatele a nakonec – jako spouštěcí svazek. Podobný „opatrný přístup“ k vydávání nových souborových systémů se však používal již dříve.

Seznamte se s novým souborovým systémem ReFS (Resilient File System - souborový systém odolný proti chybám).

V zásadě to není tak nové, Microsoft nevyvinul ReFS od nuly, dříve známý pod kódovým označením Protogon, který byl vyvinut pro Windows Server 8, bude nyní instalován na klienta Stroje se systémem Windows 8.

K otevírání, zavírání, čtení a zápisu souborů tedy systém používá stejná rozhraní API pro přístup jako NTFS.
Mnoho známých funkcí zůstalo nedotčeno – například šifrování disku Bitlocker a symbolické odkazy pro knihovny.
Ostatní funkce, jako je komprese dat, zmizely.

Předchozí souborový systém NTFS (New Technology File System) ve verzi 1.2 byl představen již v roce 1993 jako součást Windows NT 3.1 a vznik Windows XP v roce 2001 NTFS dosáhl verze 3.1 a teprve poté se začal instalovat na klientské počítače.
Postupně možnosti NTFS dosáhly svých limitů: skenování velkokapacitních paměťových médií zabere příliš mnoho času.
Protokol (registrační soubor) zpomaluje přístup a téměř bylo dosaženo maximální velikosti souboru.

Většina inovací ReFS spočívá v oblasti vytváření a správy struktur souborů a složek.
Jsou navrženy pro automatickou opravu chyb, maximální škálování a provoz v režimu Always Online.
Pro tyto účely Microsoft využívá koncept B+ stromů, známý z databází.
To znamená, že složky v systému souborů jsou strukturovány jako tabulky se soubory jako záznamy.

Ty zase mohou mít určité atributy přidané jako podtabulky, čímž se vytvoří hierarchická stromová struktura.
Dokonce i volné místo na disku je organizováno v tabulkách.
Jádrem systému ReFS je tabulka objektů – centrální adresář, který obsahuje seznam všech tabulek v systému.

ReFS se zbavuje složité správy protokolů a nyní uvolňuje nové informace o souborech, čímž zabraňuje jejich přepsání.
Ale i kdyby se to náhle stalo, systém znovu zaregistruje odkazy na záznamy ve struktuře B+-stromu.

Stejně jako NTFS i ReFS zásadně rozlišuje mezi informacemi o souborech (metadata) a obsahem souboru (uživatelská data), ale velkoryse poskytuje oběma se stejnými bezpečnostními funkcemi.
Metadata jsou tedy standardně chráněna pomocí kontrolních součtů.
Stejnou ochranu lze v případě potřeby poskytnout uživatelským datům.
Tyto kontrolní součty jsou umístěny na disku v bezpečné vzdálenosti od sebe, takže pokud dojde k chybě, lze data obnovit.

Přenos dat z NTFS do ReFS

Bude možné ve Windows 8 snadno a jednoduše převádět data z NTFS na ReFS a naopak?
Microsoft říká, že nebude k dispozici žádná vestavěná funkce převodu formátu, ale informace lze stále kopírovat.
Rozsah ReFS je zřejmý: zpočátku může být použit pouze jako správce velkých dat pro server.
Proto zatím není možné spustit Windows 8 z disku s novým souborovým systémem.
Externí disky s ReFS zatím nebudou – pouze interní.

Je zřejmé, že časem bude ReFS vybaven více funkcemi a bude schopen nahradit starší systém.
Snad se tak stane s vydáním prvního aktualizačního balíčku pro Windows 8.

Porovnání souborových systémů NTFS a ReFS.

Přejmenuj soubor


NTFS

1. NTFS zapíše do protokolu, že název souboru by měl být změněn.
NTFS tam také zaznamenává všechny akce.
2. Teprve poté na místě změní název souboru.
Tím je starý název přepsán novým.
3. Nakonec se v protokolu (registrační soubor systému souborů) objeví značka označující úspěšné dokončení zadané operace.


ReFS

1 - Nový název se zapíše do volného místa.
Je velmi důležité, aby předchozí název nebyl nejprve vymazán.
2 - Jakmile je zapsán nový název, ReFS změní odkaz na pole názvu.
Nyní v souborovém systému nevede ke starému názvu, ale k novému.

Přejmenování souboru při výpadku napájení


ReFS

1. NTFS jako obvykle zapíše požadavek na změnu do protokolu.
2. Poté se v důsledku výpadku napájení proces přejmenování přeruší a neexistuje žádný záznam o starých ani nových jménech.
3. Systém Windows se restartuje.
4. Poté se spustí program pro opravu chyb - Chkdisk.
5. Teprve nyní, při použití žurnálu, při použití vrácení zpět se obnoví původní název souboru.


NTFS

1. V první fázi zapíše ReFS nový název na jiné místo v systému souborů, ale v tuto chvíli je odpojeno napájení.
2. Selhání způsobí automatické restartování systému Windows.
3. Poté se spustí program Chkdisk. Analyzuje souborový systém na chyby a v případě potřeby je opravuje.
Mezitím je datová sada ReFS ve stabilním stavu. Předchozí název souboru bude opět platný ihned po výpadku napájení.

Klíčové cíle ReFS:

Zachovat maximální kompatibilitu se sadou široce používaných funkcí NTFS a zároveň se zbavit nepotřebných, které pouze komplikují systém;
. Ověřování a automatické opravy dat;
. Maximální škálovatelnost;
. Nemožnost úplné vypnutí souborový systém izolováním špatných oblastí;
. Flexibilní architektura využívající funkci Storage Spaces, která je navržena a implementována speciálně pro ReFS.

Klíčové funkce ReFS (některé dostupné pouze s úložnými prostory):

Integrita metadat s kontrolními součty;
. Integrity streams: metoda zápisu dat na disk pro dodatečnou ochranu dat v případě poškození části disku;
. Transakční model „alokace při zápisu“ (kopie při zápisu);
. Velké omezení velikosti diskových oddílů, souborů a adresářů.
Velikost oddílu je omezena na 278 bajtů s velikostí clusteru 16 KB (2 64 16 2 10), zásobník Windows podporuje 2 64 .
Maximální částka souborů v adresáři: 2 64 .
Maximální počet adresářů v sekci: 2 64 ;
. Sdružování a virtualizace pro více snadná tvorba správa oddílů a souborového systému;
. Segmentace sériových dat (ripování dat) pro lepší výkon, redundantní zápisy pro odolnost proti chybám;
. Podpora techniky čištění disků v Pozadí(drhnutí disku) k identifikaci skrytých chyb;
. Záchrana dat kolem poškozené oblasti na disku;
. Sdílené fondy úložišť mezi počítači pro další odolnost proti chybám a vyrovnávání zátěže.

Řezačka trubek a ohýbačka trubek pro vlastní montáž zařízení pro podporu života

Dva nástroje od EK Water Blocks jsou zaměřeny na ty, kteří sestavují své vlastní tekuté kapaliny: EK-Loop Soft Tube Cutter a EK-Loop Modulus Hard Tube Bending Tool.

První sada grafických ovladačů, Radeon Software Adrenalin 2020 Edition 20.1.1, vydaná v lednu 2020, obsahuje optimalizace pro hru Monster Hunter World: Iceborne a opravuje téměř tři desítky chyb zjištěných v předchozích vydáních.

Google bude nadále podporovat Prohlížeč Chrome pro Windows 7

Mnoho uživatelů, zejména podnikových, s opuštěním Windows 7 nijak nespěchá, ačkoli rozšířená podpora pro Windows 7 pro běžné uživatele končí 14. ledna 2020.

Windows 10 podporuje několik systémů souborů hned po vybalení. Některé z nich jsou dědictvím a existují hlavně pro zpětná kompatibilita, jiné jsou moderní a mají široké uplatnění. Tento článek popisuje různé cesty, pomocí kterého můžete zjistit, jakým systémem souborů jsou vaše disky naformátovány.

Souborový systém je speciální způsob ukládání a organizace vašich informací na různých médiích, včetně pevné disky, disky SSD, USB disky a další zařízení. Umožňuje ukládat, upravovat, číst soubory a složky pro aplikace a operační systém nainstalovaný na vašem počítači.

Když formátujete interní disk nebo flash disk, připravujete je pro použití jako úložné médium pro váš operační systém. Během tohoto procesu se vytvoří systém souborů. Během formátování budou vymazány všechny informace uložené na disku nebo diskovém oddílu.

Windows 10 podporuje souborové systémy FAT, FAT32, exFAT, NTFS A ReFS bez použití dalšího softwaru.

Mají různé funkce a vlastnosti. Například FAT a FAT32 jsou starší souborové systémy. FAT podporuje maximální kapacitu 4 GB, FAT32 podporuje 32 GB. Systémy souborů FAT mají také omezení maximální velikosti souboru. NTFS je jediný souborový systém, který podporuje kompresi a šifrování souborů a má pokročilé funkce.

Existuje několik metod, které můžete použít k nalezení souborového systému používaného na vašich discích.

Chcete-li zjistit systém souborů na jednotkách v systému Windows 10, postupujte takto.

  1. OTEVŘENO "Dirigent" a přejděte do složky "Tento počítač".
  1. Klikněte klikněte pravým tlačítkem myši myši a vyberte v kontextová nabídka "Vlastnosti".
  1. V okně Vlastnosti na kartě Obecné uvidíte systém souborů vašeho disku.

Tato metoda je nejjednodušší a nejrychlejší.

Případně můžete použít nástroj Diskpart, Správa disků nebo PowerShell.

Zobrazení souborového systému disku pomocí Diskpart

  1. Stiskněte kombinaci kláves Win + R.
  1. Do pole Spustit zadejte " diskpart“ a stiskněte Enter.

  1. V Diskpart zadejte příkaz objem seznamu.

Po spuštění příkazu uvidíte systém souborů pro každý disk připojený k vašemu počítači.

Zobrazte souborový systém disku pomocí správy disků.

  1. Stiskněte Win + X nebo klikněte pravým tlačítkem na tlačítko "Start".
  1. V nabídce WinX vyberte
  1. Viz Hodnoty ve sloupci Systém souborů.

Nakonec existuje další způsob, jak určit systém souborů pro každou jednotku připojenou k počítači pomocí skriptovacího jazyka PowerShell.

  1. OTEVŘENO PowerShell jménem správce.
  1. Zadejte: získat-objem a stiskněte klávesu Enter.
  1. Výstup viz hodnoty ve sloupci FileSystemType.

Nyní víte, že je velmi snadné určit systém souborů pro vaše disky. Můžete použít jakoukoli metodu, která se vám nejvíce líbí.

Nedávno byla vydána veřejná beta verze Microsoft Windows 8 Server s podporou ohlášeného souborového systému ReFS (Resilient File System), dříve známého jako „Protogon“. Tento souborový systém je nabízen jako alternativa k souborovému systému NTFS, který se léty osvědčil v segmentu systémů pro ukládání dat na bázi produktů Microsoft s jeho další migrací do oblasti klientských systémů.

Účelem tohoto článku je povrchní popis struktury souborového systému, jeho výhod a nevýhod, dále rozbor jeho architektury z hlediska zachování integrity dat a perspektiv obnovy dat v případě poškození resp. smazání uživatelem. Článek také odhaluje studii architektonických vlastností souborového systému a jeho potenciálního výkonu.

Windows Server 8 Beta

Možnost souborového systému dostupná v této verzi operačního systému podporuje pouze 64KB datové clustery a 16KB metadatové clustery. Zatím není jasné, zda bude podpora pro soubor systémy ReFS s jinou velikostí clusteru: V současné době je parametr Cluster Size při vytváření svazku ReFS ignorován a je vždy nastaven na výchozí hodnotu. Při formátování FS je jedinou dostupnou možností výběru velikosti clusteru 64 KB. Je také jediným zmíněným na vývojářských blozích.

Tato velikost clusteru je více než dostatečná pro organizaci souborových systémů jakékoli praktické velikosti, ale zároveň vede k výrazné redundanci v ukládání dat.

Architektura souborového systému

Přes časté zmínky o podobnostech mezi ReFS a NTFS na vysoká úroveň, mluvíme pouze o kompatibilitě některých metadatových struktur, jako jsou: „standardní informace“, „název souboru“, kompatibilita s hodnotami některých příznaků atributů atd. Disková implementace struktur ReFS se zásadně liší od jiných souborových systémů společnosti Microsoft.

Hlavními strukturálními prvky nového souborového systému jsou stromy B+. Všechny prvky struktury souborového systému jsou reprezentovány jednoúrovňovými (seznamy) nebo víceúrovňovými B+ stromy, což umožňuje výrazně škálovat téměř kterýkoli z prvků souborového systému. Spolu se skutečným 64bitovým číslováním všech prvků systému to eliminuje výskyt úzkých míst při dalším škálování.

Kromě kořenového záznamu stromu B+ mají všechny ostatní záznamy velikost celého bloku metadat (v v tomto případě- 16 kB); mezilehlé (adresové) uzly mají malou celkovou velikost (asi 60 bajtů). K popisu i velmi rozsáhlých struktur je proto obvykle potřeba malý počet stromových úrovní, což má spíše příznivý vliv na celkový výkon systému.

Hlavním strukturálním prvkem souborového systému je „Adresář“, prezentovaný ve formě B+-stromu, jehož klíčem je číslo objektu složky. Na rozdíl od jiných podobných systémů souborů není soubor v ReFS samostatným klíčovým prvkem „Adresáře“, ale existuje pouze jako záznam ve složce, která jej obsahuje. Může to být kvůli této architektonické funkci, že pevné odkazy na ReFS nejsou podporovány.

„Listy adresáře“ jsou psané záznamy. Existují tři hlavní typy položek pro objekt složky: popisovač adresáře, záznam rejstříku a popisovač vnořeného objektu. Všechny tyto záznamy jsou zabaleny jako samostatný strom B+ s ID složky; kořen tohoto stromu je listem B+-stromu „Adresáře“, který umožňuje zabalit téměř libovolný počet záznamů do složky. Na spodní úrovni v listech B+ stromu složky je primárně položka deskriptoru adresáře obsahující základní informace o složce (jako je název, "standardní informace", atribut názvu souboru atd.). Datové struktury mají mnoho společného s těmi, které byly přijaty v NTFS, i když mají řadu rozdílů, z nichž hlavním je absence typovaného seznamu pojmenovaných atributů.

Další v adresáři jsou tzv. rejstříkové položky: krátké struktury obsahující data o prvcích obsažených ve složce. Ve srovnání s NTFS jsou tyto záznamy mnohem kratší, což snižuje zátěž svazku metadaty. Poslední jsou položky adresáře. U složek tyto prvky obsahují název balíčku, identifikátor složky v „Adresáři“ a strukturu „standardních informací“. U souborů neexistuje žádný identifikátor, ale místo toho struktura obsahuje všechna základní data o souboru, včetně kořene B+ stromu fragmentů souboru. V souladu s tím může soubor sestávat z téměř libovolného počtu fragmentů.

Na disku jsou soubory umístěny v blocích o velikosti 64 kB, i když jsou adresovány stejným způsobem jako bloky metadat (v klastrech o velikosti 16 kB). „Rezidence“ dat souboru není na ReFS podporována, takže 1bajtový soubor na disku zabere celý blok 64 kB, což vede k významné redundanci úložiště u malých souborů; na druhou stranu zjednodušuje správu volný prostor a výběr volný prostor pod nový soubor provedeno mnohem rychleji.

Velikost metadat prázdného souborového systému je asi 0,1 % velikosti samotného souborového systému (tj. asi 2 GB na 2TB svazku). Některá základní metadata jsou duplikována pro lepší odolnost proti chybám.

Důkaz o selhání

Nebylo cílem otestovat stabilitu stávající implementace ReFS. Z pohledu architektury souborového systému má všechny potřebné nástroje pro bezpečnou obnovu souborů i po vážném selhání hardwaru. Části struktur metadat obsahují své vlastní identifikátory, což umožňuje kontrolovat vlastnictví struktur; odkazy metadat obsahují 64bitové kontrolní součty bloků, na které se odkazuje, což umožňuje vyhodnotit integritu bloku načteného z odkazu.

Je třeba poznamenat, že kontrolní součty uživatelských dat (obsah souboru) se nepočítají. Na jednu stranu to vyřadí z provozu mechanismus kontroly integrity v datové oblasti, na druhou stranu to zrychlí chod systému díky minimálnímu počtu změn v oblasti metadat.

Jakákoli změna ve struktuře metadat se provádí ve dvou fázích: nejprve se vytvoří nová (změněná) kopie metadat na volném místě na disku, poté, pokud je úspěšná, operace atomické aktualizace přenese odkaz ze starého (nezměněného) na nová (změněná) oblast metadat. Tato strategie (Copy-on-Write (CoW)) vám umožňuje obejít se bez protokolování a automaticky udržovat integritu dat.

Potvrzení takových změn na disku nemusí trvat dostatečně dlouho, což umožní sloučení několika změn stavu systému souborů do jedné.

Toto schéma se nevztahuje na uživatelská data, takže veškeré změny obsahu souboru se zapisují přímo do souboru. Smazání souboru se provádí přebudováním struktury metadat (pomocí CoW), která zachová předchozí verzi bloku metadat na disku. To je to, co obnova dělá. smazané soubory možné, než budou přepsány novými uživatelskými daty.

Redundance datového úložiště

V tomto případě mluvíme o útratě místo na disku kvůli schématu ukládání dat. Pro účely testování byl nainstalovaný Windows Server zkopírován do 580GB oddílu ReFS. Velikost metadat na prázdném souborovém systému byla asi 0,73 GB.

Při kopírování nainstalovaný systém Windows Server na oddíl s ReFS, redundance ukládání dat souborů se zvýšila z 0,1 % na NTFS na téměř 30 % na ReFS. Zároveň bylo přidáno asi 10 % redundance kvůli metadatům. Výsledkem bylo, že „uživatelská data“ o velikosti 11 GB (více než 70 tisíc souborů) na NTFS, s přihlédnutím k metadatům, zabrala 11,3 GB, zatímco na ReFS stejná data zabrala 16,2 GB; to znamená, že redundance ukládání dat na ReFS je pro tento typ dat téměř 50 %. U malého počtu velkých souborů tento efekt přirozeně není pozorován.

Rychlost provozu

Vzhledem k tomu, že se bavíme o Betě, nebyla provedena žádná měření výkonu FS. Z pohledu architektury FS lze vyvodit určité závěry. Při kopírování více než 70 tisíc souborů do ReFS to vytvořilo B+ strom „Adresáře“ o velikosti 4 úrovní: „kořen“, střední úroveň 1, střední úroveň 2, „listy“.

Hledání atributů složky (za předpokladu, že kořen stromu je uložen v mezipaměti) tedy vyžaduje 3 čtení bloků o velikosti 16 kB. Pro srovnání, na NTFS bude tato operace trvat jedno čtení o velikosti 1-4 kB (za předpokladu, že mapa umístění $MFT je uložena v mezipaměti).

Hledání atributů souboru podle složky a názvu souboru ve složce (malá složka s několika položkami) na ReFS bude vyžadovat stejná 3 čtení. Na NTFS budou vyžadována 2 čtení po 1 KB nebo 3-4 čtení (pokud je záznam souboru v nerezidentním atributu „index“). Ve větších balíčcích roste počet čtení NTFS mnohem rychleji než počet čtení požadovaných ReFS.

Situace je úplně stejná pro obsah souborů: tam, kde zvýšení počtu fragmentů souborů na NTFS vede k výčtu dlouhých seznamů rozmístěných napříč různými $MFT fragmenty, na ReFS se to provádí efektivním vyhledáváním přes B+ -strom.

závěry

Na konečné závěry je ještě brzy, ale ze současné implementace souborového systému lze vidět potvrzení prvotního zaměření souborového systému na segment serverů a především na virtualizační systémy, DBMS a servery pro ukládání archivních dat. , kde je rychlost a spolehlivost provozu prvořadá. Hlavní nevýhoda souborového systému, jako je neefektivní balení dat na disk, je negována na systémech, které pracují s velkými soubory.

SysDev Laboratories bude sledovat vývoj tohoto souborového systému a plánuje zahrnout podporu pro obnovu dat z tohoto souborového systému. Experimentální podpora ReFS pro beta verzi Microsoft Windows 8 Server již byla úspěšně implementována v produktech UFS Explorer a je k dispozici pro uzavřené beta testování mezi partnery. Oficiální vydání nástrojů pro obnovu smazaných souborů z ReFS a také obnovu dat po poškození souborového systému v důsledku selhání hardwaru je plánováno o něco dříve nebo současně s vydáním Microsoft Windows 8 Server s podporou ReFS.

Verze ze dne 16.03.2012.
Na základě materiálů od SisDev Laboratories

Reprodukce nebo citace jsou povoleny za předpokladu, že bude zachován odkaz na originál.