WindowsのReFSとは何ですか？

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ReFSはから派生しています 再 沈黙 F と S ystemは、MicrosoftがWindowsOS用に作成したファイルシステムです。それはの制限のいくつかを克服するように設計されています 新技術ファイルシステム （NTFS）。 ReFSは、データ破損に対する耐性が高く、特定のワークロードに対してパフォーマンスが向上し、非常に大規模なファイルシステムに対して拡張性が向上するように設計されています。



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WindowsでのReFS



ReFSの歴史

マイクロソフトは、2012年9月にReFSを導入し、Windows Server 2012をオプションのファイルシステムとしてリリースして、より大きなデータストレージ要件とより大きなワークロードに対応しました。 Microsoftは、2013年10月にWindows 8.1以降のデスクトップバージョンのWindowsにReFSを追加しましたが、ドライブプーリングのストレージスペース機能の一部としてのみ使用できました。また、Windows10にも含まれています。Microsoft 削除されました Windows10でReFSボリュームを作成する機能 2017年秋のクリエイターアップデート 、 を除いて Windows 10 Pro ワークステーション用。ただし、OSは引き続きReFSを読み取ります。



ReFSのしくみ

ReFSはNTFSとの互換性が高く、一貫性とデータの整合性を高めるためにNTFSをベースに構築されています。 OSがシステムエラーを検出し、データが失われた/破損した場合、ReFSは失われた/破損したデータを復元できます。 ReFSは、データを読み取って検証するディスクスクラビングタスクを通じて、ビットの腐敗、つまりファイルシステム内のビットの時間の経過に伴う破損にも対抗します。 Microsoftは、NTFSコードベースの一部を使用してReFSを作成し、Win32 APIのサポートを追加して、既存のAPIとの互換性を確保し、アクセス制御リストやファイルIDなどのいくつかの機能をReFSでサポートしていました。

NTFSでは、停電中のシステムの突然のシャットダウンや、システムがブロックの一部のみを書き込む場合など、ファイルメタデータの破損にはさまざまな理由があります。データの損傷を回避するために、ReFSは 書き込み時の割り当て 単一の命令でファイルを読み書きする手法。書き込み時の割り当て手法では、ソースデータベースのシンプロビジョニングクローンを使用して、破損の可能性を減らします。

に B +ツリー構造 ReFSは、メタデータのインデックス作成を通じてデータを管理するために使用します。ツリーは、ルート、内部ノード、およびリーフで構成されます。 B +ツリーは、データを分岐パターンで格納します。ツリー内の各ノードには、キーと下位レベルのノードまたはリーフへのポインターの順序付きリストがあります。レコードはリーフレベルで保存されるため、より多くのブランチが可能になります。このプロセスにより、ディスクI / Oが低下し、パフォーマンスが向上します。



ReFSはNTFSの直接の代替ではありません。 ReFSは、マスターファイルテーブル（MFT）、ページファイルのサポート、オブジェクトIDなどの一部のNTFS機能をサポートしていません。一部のアプリケーションは、NTFSでのみ使用可能な機能でのみ動作します。代替ストリーム、名前付きストリーム、スパースファイルなどの多くのNTFS機能は、以前のバージョンのNTFSの一部ではありませんでした。これらは、Microsoftが後の更新でReFSに追加したものです。

注目すべき機能と変更

  1. ReFSはと統合されています ストレージスペース機能 。 ReFSを使用してミラーリングされたストレージスペースが設定されている場合、Windowsはファイルシステムの破損を検出し、データの代替コピーを別のドライブにコピーすることで問題を自動的に修復します。この機能は、Windows10とWindows8.1の両方で使用できます。

    ReFSを使用したスト​​レージスペース

  2. 日付の破損がReFSによって検出され、復元できる代替コピーがない場合、ファイルシステムは破損したデータをドライブからすぐに削除できます。 NTFSの場合のように、システムを再起動したり、ドライブをオフラインにしたりする必要はありません。
  3. ReFSを読み書きするときは、ファイルの破損をチェックするだけではありません。ドライブ上のすべてのファイルは、自動データ整合性スキャナーによって定期的にチェックされ、自動修正ファイルシステムであるデータ破損も識別および修正されます。実行する必要はありません chkdsk まったく。
  4. 新しいファイルシステムは、他の方法でもデータの破損に耐性があります。たとえば、ファイルのメタデータ（ファイル名など）を更新すると、NTFSファイルシステムはファイルのメタデータを直接変更します。このプロセス中にコンピュータに障害が発生したり、電源が切れたりした場合は、データが破損している可能性があります。ファイルのメタデータを更新すると、ReFSファイルシステムはメタデータの新しいコピーを作成します。 ReFSは、新しいメタデータが書き込まれたときにのみファイルを新しいメタデータに向けます。そのため、ファイルのメタデータが破損するリスクはありません。これは「 コピーオンライト 」。コピーオンライト技術は、他の最新のファイルシステムでも使用されています。 ZFSとBtrFS LinuxとAppleの新しい APFS ファイルシステム。
  5. ReFSはメタデータにチェックサムを使用し、オプションでファイルデータにもチェックサムを使用できます。 ReFSは、ファイルの読み取りまたは書き込みを行うたびに、チェックサムを調べて正しいことを確認します。これは、ファイルシステム自体にデータの破損をその場で検出する方法が組み込まれていることを意味します。
  6. データ整合性機能に加えて、ReFSは、長期的にはNTFSと比較して、より大きなボリュームとファイルサイズに拡張できます。これらは重要な改善点です。
  7. ReFSは最大ボリュームサイズをサポートします 262,144 exabytes（16 exbibytes） 、 と比べて 16エクサバイト NTFSで。 ReFSは最大 32,768文字 ファイル名の制限と比較して、 255文字 NTFSで。
  8. その他のReFS機能には、Hyper-Vによるパフォーマンスの向上、チェックサムを使用してデータの状態を評価するための整合性スチームのサポート、RAIDと同様のパフォーマンスのデータストライピングが含まれます。
  9. Microsoftは、バージョン1.2で代替データストリームのサポートを追加し、ReFSがMicrosoft SQLServerの展開で機能できるようにしました。その他の注目すべき更新には、2017年10月の半年ごとのチャネルでのWindows Serverバージョン1709のリリースに伴う、ReFSバージョン3.2でのデータ重複排除（ストレージ最適化機能）のサポートが含まれます。
  10. ReFSはまたを破棄します DOSスタイルの8.3ファイル名 例えばNTFSボリュームのC： PROGRA〜1 にあるC： Program Files は、互換性の目的で古いテクノロジに引き続きアクセスできます。これらのレガシーファイル名は、ReFSではサポートされていません。
  11. ReFSはNTFSの単なる改善ではありません。代わりに、Microsoftは、特定の場合にReFSのパフォーマンスを大幅に向上させるいくつかの重要な最適化に焦点を当てています。
  12. ReFSをストレージスペースとともに使用すると、「 リアルタイムの階層最適化 」。パフォーマンスが最適化されたドライブと容量が最適化されたドライブの両方を備えたドライブプールを作成できます。 ReFSは常にパフォーマンス層のドライブに書き込み、パフォーマンスを最大化します。バックグラウンドでは、ReFSはデータの大きなチャンクを、長期保存のために低速のドライブに自動的に移動します。
  13. Windows Server 2016では、ReFSが改善され、特定のVM、つまり仮想マシンの機能でパフォーマンスが向上しました。 Microsoft独自のHyper-V仮想マシンソフトウェアは、ReFSが仮想マシンのクローン作成とチェックポイントのマージ操作を高速化するブロッククローン作成をサポートするように、これらを利用します（理論的には、他の仮想マシンソフトウェアが必要に応じてサポートできます）。仮想マシンのクローンコピーを作成するには、ReFSはドライブにメタデータの新しいコピーを作成し、それをドライブ上の既存のデータにポイントするだけで済みます。これは、ReFSを使用すると、複数のファイルがディスク上の同じ基になるデータを指すことができるためです。仮想マシンが変更されて新しいデータがドライブに書き込まれると、仮想マシンは別の場所に書き込まれ、元の仮想マシンのデータはドライブに残されます。これにより、クローン作成プロセスがはるかに高速になり、必要なディスクスループットがはるかに少なくなります。
  14. ReFSに追加された新しい「スパースVDL」機能により、ReFSは大きなファイルにゼロをすばやく書き込むことができます。これにより、新しい空の固定サイズの仮想ハードディスク（VHD）ファイルの作成がはるかに高速になります。 NTFSでは10分かかる場合がありますが、ReFSでは数秒かかる場合があります。
  15. ReFSとそれがサポートする特定の機能の詳細をご覧いただけます MicrosoftのWebサイト 。

ReFSの欠点

これらの機能はすべてかなり良いように聞こえますが、NTFSからReFSに切り替えることはできません。

  1. Windowsはできません ブート ReFSから、NTFSが必要です。
  2. ReFSは、NTFSと比較してより多くのシステムリソースを消費します。
  3. ディスクアレイが大きいほど、ファイルの整合性のために使用するRAMとIOPSReFSが多くなります。
  4. NTFSデータをReFSに変換することはできません。
  5. ReFSは、ファイルシステムの圧縮と暗号化、ハードリンク、拡張属性、データ重複排除、ディスククォータなど、NTFSに含まれる他の機能も省略しています。ただし、ReFSはNTFSの他の多くの機能と互換性があります。ファイルシステムレベルで特定のデータの暗号化を実行できませんでしたが、ReFSはフルディスクのBitLocker暗号化と互換性があります。
  6. Windows 10では、古いパーティションをREFSとしてフォーマットすることもできません。現在、ReFSは記憶域スペースでのみ使用できます。ReFSの信頼性機能は、データの破損からの保護に役立ちます。 Windows Server 2016では、ボリュームをNTFSではなくReFSとしてフォーマットできます。たとえば、仮想マシンを格納する予定のボリュームに対してこれを行うことができます。ただし、ブートボリュームでReFSを使用することはできません。 WindowsはNTFSドライブからのみ起動できます。
  7. ReFSドライブはサポートしていません アプリやプログラムのインストール 。この背後にある理由は、ReFSでハードリンクがサポートされていないことと、ReFSボリュームへのインストールを許可するプログラムが非常に少ないことですが、それらのプログラムでも実行中に問題が発生します。

ReFSの使用方法

  1. オン Windows Server 、通常のディスク管理ツールを使用して、一部のボリュームをReFSとしてフォーマットすることを選択できます。これは、これらのドライブで仮想マシンを使用している場合に特に便利です。ただし、ブートドライブをReFSとしてフォーマットすることはできず、一部のNTFS機能にアクセスできなくなります。

    Windows Server上のReFS、

  2. ReFS機能が一部として利用可能になりました Windows 10 Pro ワークステーション用

Windows 10ProのReFS機能

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