файловая система REFS

Сравнение файловых систем ReFS (Resilient file system) и NTFS

В этой статье разберёмся какие возможности предоставляет ReFS и чем она лучше файловой системы NTFS. Как восстановить данные с дискового пространства ReFS. Новая файловая система ReFS от компании Microsoft была первоначально представлена в ОС Windows Server 2012. Она также включена в Windows 10, в составе инструмента Дисковое пространство. ReFS можно использовать для пула дисков. С выходом Windows Server 2016 файловая система была улучшена, вскоре она будет доступна в новой версии Windows 10.

Какие возможности предоставляет ReFS и чем она лучше текущей NTFS системы?

Что означает ReFS?

Сокращение от «Resilient File System», ReFS – эта новая система, созданная на базе NTFS. На данном этапе ReFS не предлагает комплексную замену NTFS для использования на диске домашних пользователей. Файловая система имеет свои преимущества и недостатки.

ReFS предназначена для решения основных проблем NTFS. Она более устойчива к повреждению данных, лучше справляется с повышенной нагрузкой и легко масштабируется для очень больших файловых систем. Давайте рассмотрим, что это означает?

ReFS защищает данные от повреждения

Файловая система использует контрольные суммы для метаданных, а также может использовать контрольные суммы для данных файла. Во время чтения или записи файла, система проверяет контрольную сумму что бы убедиться в её правильности. Таким образом осуществляется обнаружение искаженных данных в режиме реального времени.

ReFS интегрирована с функцией Дисковое пространство. Если вы настроили зеркальное хранилище данных, то с помощью ReFS Windows обнаружит и автоматически устранит повреждение файловой системы, скопировав данные с другого диска. Эта функция доступна как в Windows 10, так и Windows 8.1.

Если файловая система обнаружит поврежденные данные, которые не имеют альтернативной копии для восстановления, то ReFS сразу удалить такие данные с диска. Это не потребует перезагрузки системы или отключения устройства хранения информации, как в случае с NTFS.

Необходимость использования утилиты chkdsk полностью исчезает, так как файловая система автоматически корректируется сразу в момент возникновения ошибки. Новая система устойчива и к другим вариантам повреждения данных. NTFS во время записи метаданных файла записывает их напрямую. Если в это время произойдет отключение питания или сбой компьютера, вы получите повреждение данных.

Во время изменения метаданных ReFS создает новую копию данных и связывает данные с файлом, только после записи метаданных на диск. Это исключает возможность повреждения данных. Эта функция называется копированием на запись, она присутствует и в других популярных ОС Linux системах: ZFS, BtrFS, а также файловой системе Apple APFS.

В ReFS удалены некоторые ограничения NTFS

ReFS более современна и поддерживает гораздо большие объемы и более длинные имена файлов чем NTFS. В долгосрочной перспективе это важные улучшения. В файловой системе NTFS имя файла ограничено 255 символами, в ReFS имя файла может содержать до 32768 символов. Windows 10 позволяет отключить ограничение на предел символов для файловых систем NTFS, но он всегда отключается на томах ReFS.

В ReFS больше не поддерживаются короткие имена файлов в формате DOS 8.3. На томе NTFS вы можете получить доступ к C:Program Files в C:PROGRA

1 для обеспечения совместимости со старым программным обеспечением.

NTFS имеет теоретический максимальный объем в размере 16 эксабайт, а у ReFS теоретический максимальный объем – 262144 экзабайт. Хотя сейчас это не имеет большого значения, но компьютера постоянно развиваются.

Какая файловая система быстрее ReFS или NTFS?

ReFS разрабатывалась не для повышения производительности файловой системы по сравнению с NTFS. Microsoft сделала систему ReFS намного эффективнее в строго определённых случаях.

Например, при использовании с Дисковым пространством, ReFS поддерживает «оптимизацию в режиме реального времени». Допустим у вас есть пул накопителей с двумя дисками, один обеспечивает максимальную производительность, другой используется для объема. ReFS всегда будет записывать данные на более быстрый диск, обеспечивая максимальную производительность. В фоновом режиме файловая система автоматически переместит большие куски данных на более медленные диски для продолжительного хранения.

В Windows Server 2016 Microsoft улучшила ReFS, для обеспечения лучшей производительности функций виртуальной машины. Виртуальная машина Microsoft Hyper-V использует эти преимущества (теоретически, любая виртуальная машина может использовать преимущества ReFS).

Например, ReFS поддерживает клонирование блоков, это ускоряет процесс клонирования виртуальных машин и операций слияния контрольных точек. Чтобы создать копию виртуальной машины, ReFS нужно только записать новые метаданные на диск и указать ссылку на уже существующие данные. Это связано с тем, что в ReFS несколько файлов могут указывать на одни и те же базовые данные на диске.

Когда виртуальная машина записывает новые данные на диск, они записываются в другое место, а исходные данные виртуальной машины остаются на диске. Это значительно ускоряет процесс клонирования и требует гораздо меньшей пропускной способности диска.

ReFS также предлагает новую функцию «редкого VDL», которая позволяет ReFS быстро записывать нули в большой файл. Это значительно ускоряет создание нового, пустого файла виртуального жесткого диска фиксированного размера (VHD). В NTFS эта операция может занять 10 минут, в ReFS – несколько секунд.

Почему ReFS не может заменить NTFS

Не смотря на ряд преимуществ ReFS не может пока заменить NTFS. Windows не может загрузиться с раздела ReFS и требует NTFS. В ReFS не поддерживаются такие функции NTFS как сжатие данных, шифрование файловой системы, жесткие ссылки, расширенные атрибуты, дедупликация данных и дисковые квоты. Но в отличии от NTFS, ReFS позволяет выполнить полное шифрование диска c помощью BitLocker, включая системные структуры диска.

Windows 10 не позволяет отформатировать раздел в ReFS, эта файловая система доступна только в рамках Дискового пространства. ReFS защищает данные используемые на пулах из нескольких жестких дисков от повреждения. В Windows Server 2016 вы можете форматировать тома с помощью ReFS вместо NTFS. Такой том можно использовать для хранения виртуальных машин, но операционная система по-прежнему может загружаться только с NTFS.

Как восстановить данные с дискового пространства ReFS

Hetman Partition Recovery позволяет проанализировать дисковое пространство под управлением файловой системой ReFS с помощью алгоритма сигнатурного анализа. Анализируя устройство сектор за сектором программа находит определенные последовательности байт и отображает их пользователю. Восстановление данных с дискового пространства ReFS не отличается от работы с файловой системой NTFS:

1. Загрузите и установите программу;
2. Проанализируйте физический диск, который входит в дисковое пространство;
3. Выберите и сохраните файлы которые необходимо восстановить;
4. Повторите пункты 2 и 3 для всех дисков входящих в дисковое пространство.

Будущее новой файловой системы довольно туманно. Microsoft может доработать ReFS для замены устаревшей NTFS во всех версиях Windows. На данный момент ReFS не может использоваться повсеместно и служит только для определенных задач.

REFS — Resilient file system

В предыдущей заметке Я обещал рассказать о REFS. Это новая файловая система, призванная со временем заместить NTFS. REFS унаследовала от NTFS множество функций и обрела новый функционал. REFS полностью раскрывает свой потенциал при использовании Storage Spaces. Однако свой профит она вносит и при использовании на одиночном накопителе.

Когда я начинаю говорить о REFS, я обычно слышу схожие вопросы, поэтому попробую их обобщить:

– Какие функции NTFS убрали в REFS?

– Что нового в REFS, чего нет в NTFS?

– Какие основные преимущества REFS перед NTFS?

REFS поистине защищена от сбоев: Если мы рассматриваем простой том, то метаданные хранятся в двух экземплярах и контролируются контрольными суммами. перед каждой операцией чтения/записи, данные проверяюся на наличие ошибок и корректируются при необходимости. Раз в четыре недели запускается задание, в фоновом режиме сканирующее том на наличие повреждений. Исправления вносятся на лету. Поэтому при попытке натравить проверку диска на такой том, получим сообщение:

По умолчанию потоки целостности включены только для метаданных — это позволяет держать файловую систему в непротиворечивом состоянии. Однако, потоки целостности можно включить для всего тома или выбранных файлов/папок. В этом случае REFS гарантирует, что считанные данные являются тем, что Вы когда-то записали. Если контрольная сумма не совпадает — REFS сообщит об ошибке и удалит файл. Это будет сигналом к восстановлению файла из резервной копии: Вы точно знаете, что этот файл был поврежден.

Всё становится интересней, если потоки целостности для данных включены на томе с избыточностью: Четность, двух- или трехстороннее зеркало. В этом случае, обнаружив ошибку контрольной суммы REFS попробует восстановить данные.

Стоит так-же упомянуть и нововведения производительности:

– Четность с зеркальным ускорением позволяет эффективно хранить данные на томе, используя многоуровневое хранилище.

– Клонирование блоков обеспечит огромный прирост производительности снимкам виртуальных машин, особенно их слияние.

– Разреженный метод VDL позволяет мгновенно создавать фиксированные VHD диски большого размера.

О преимуществах рассказал, теперь сравним её с NTFS

Функции NTFS, недоступные в REFS

По разным причинам, функционал файловых систем отличается. Какие-то функции никогда в ней не появятся (например имена в формате 8.3), какие-то появляются в процессе развития. Например, дедупликация данных, недоступная ранее, появилась в версии 3.2. Подробнее о версиях и их поддержке хорошо написано в Википедии. Ниже я привел список:

– Сжатие файловой системы

– Шифрование файловой системы (EFS)

– Загрузка операционной системы

– Поддержка файла подкачки

– Поддержка съемных дисков

Функции общие для REFS и NTFS

– Дедупликация данных ( Windows Server, v.1709 and later)

– Поддержка общих томов кластера

– Поддержка отказоустойчивого кластера

– Списки управления доступом

– Точки повторного анализа

– Моментальные снимки томов

Функции, доступные только в REFS

– Разреженный метод VDL

Таким образом можно сделать вывод, что REFS идеальна как хранилище виртуальных машин и критически важных данных данных.

В следующей заметке я расскажу об обслуживании REFS в рамках Storage Spaces и о том, как дефрагментатор WIndows перестал им быть.

Для чего нужна файловая система ReFS – преимущества над NTFS и другими

Новая файловая система Microsoft ReFS была первоначально представлена ​​на Windows Server 2012. Она включена в Windows 10, где её можно использовать только как часть функции Storage Spaces для пула дисков. ReFS усовершенствована для Windows Server 2016 и является частью Windows 10 Pro для рабочих станций.

Что такое ReFS

Аббревиатура от «Resilient File System», ReFS – это новая файловая система, созданная с использованием кода текущей файловой системы NTFS. На данный момент ReFS – это не просто замена NTFS. Она имеет свои преимущества и недостатки. У Вас не получиться просто использовать ReFS вместо NTFS на вашем системном диске.

Поскольку ReFS – новейшая файловая система Microsoft, она предназначена для решения нескольких основных проблем с NTFS. ReFS призвана быть более устойчивой к повреждению данных, лучше работать с определенными рабочими нагрузками и лучше масштабироваться для очень больших файловых систем. Давайте посмотрим, что именно это означает.

ReFS защищает от повреждения данных

ReFS использует контрольные суммы для метаданных, а также может также использовать контрольные суммы для данных файла. Всякий раз, когда он читает или записывает файл, ReFS проверяет контрольную сумму, чтобы убедиться, что она правильная. Это означает, что сама файловая система имеет встроенный способ обнаружения искажения данных.

ReFS интегрирован с функцией Storage Spaces. Если вы настроили зеркальное хранилище с помощью ReFS, Windows может легко обнаружить повреждение файловой системы и автоматически устранить проблемы, скопировав альтернативную копию данных на другом диске. Эта функция доступна как для Windows 10, так и для Windows 8.1.

Если ReFS обнаруживает поврежденные данные и не имеет альтернативной копии, с которой она может восстановиться, файловая система может немедленно удалить поврежденные данные с диска. Это не требует перезагрузки вашей системы или отключения от сети, как это делает NTFS.

ReFS не просто проверяет файлы на предмет повреждения при чтении и записи. Автоматический сканер целостности данных регулярно проверяет все файлы на диске, чтобы идентифицировать и исправлять повреждение данных. Это автоматическая корректирующая файловая система. Вам вообще не нужно использовать chkdsk.

Новая файловая система также устойчива к повреждению данных другими способами. Например, когда вы обновляете метаданные файла – например, название файла – файловая система NTFS будет напрямую изменять метаданные файла. Если ваш компьютер выйдет из строя или отключится питание во время этого процесса, может произойти повреждение данных. Когда вы обновляете метаданные файла, файловая система ReFS создаст новую копию метаданных. ReFS присвоит файлу новые метаданные только после записи новых метаданных. Нет опасности, что метаданные файла будут повреждены. Это называется «копирование на запись». Copy-on-write также доступен для других современных файловых систем, таких как ZFS и BtrFS для Linux, а также для файловой системы Apple – APFS.

ReFS устраняет некоторые ограничения NTFS

ReFS более современна, чем NTFS, и поддерживает гораздо большие объемы и более длинные имена файлов. В долгосрочной перспективе – это важные улучшения.

В файловой системе NTFS путь к файлу ограничен 255 символами. С ReFS имя файла может содержать до 32768 символов. Windows 10 позволяет отключить это ограничение для символов в файловой системе NTFS, но она всегда отключена на томах ReFS.

ReFS отказалась от имён файлов в формате DOS 8.3. На томе NTFS вы можете получить доступ к C:Program Files через C:PROGRA

1 для обеспечения совместимости со старым программным обеспечением. Эти устаревшие имена файлов удалены из ReFS.

NTFS имеет теоретический максимальный объем в 16 эксабайт, а у ReFS теоретический максимальный объем – 262144 экзабайт. Сейчас это не имеет большого значения. но в один прекрасный день.

ReFS может быть быстрее, иногда

ReFS не просто предназначена для повышения производительности по сравнению с NTFS. Вместо этого Microsoft фокусируется на нескольких важных направлениях оптимизации, которые делают ReFS намного эффективнее в некоторых случаях.

Например, при использовании хранилища, ReFS поддерживает «оптимизацию уровня реального времени». У вас может быть пул дисков оптимизированными на производительность или дисков, оптимизированных на объем. ReFS всегда будет записывать диски, максимизируя производительность. В фоновом режиме ReFS автоматически переместит большие куски данных на более медленные диски для долговременного хранения.

В Windows Server 2016 Microsoft улучшила ReFS, чтобы обеспечить лучшую производительность с помощью определенных функций виртуальной машины. Microsoft Hyper-V использует эти преимущества (теоретически, другое программное обеспечение для виртуальных машин могло бы поддерживать их, если захочет).

Например, ReFS поддерживает клонирование блоков, что ускоряет процесс клонирования виртуальных машин и операции слияния контрольных точек. Чтобы создать клонированную копию виртуальной машины, ReFS нужно только создать новую копию метаданных на диске и привязать к существующим данным на диске. Это связано с тем, что в ReFS несколько файлов могут указывать на одни и те же базовые данные на диске. Когда виртуальная машина изменяется и новые записи сохраняются на диск, она записывает их в другое место, а исходные данные виртуальной машины остаются на диске. Это значительно ускоряет процесс клонирования и требует гораздо меньшего объема дискового пространства.

ReFS также предлагает новую функцию «sparse VDL», которая позволяет ReFS быстро записывать нули в большой файл. Это значительно ускоряет создание нового, пустого файла виртуального жесткого диска фиксированного размера (VHD). В NTFS это может занять 10 минут, а ReFS сделает тоже самое за несколько секунд.

ReFS не может заменить NTFS

Все эти функции звучат неплохо, но вы не можете просто переключиться на ReFS из NTFS. Windows не может загружаться из файловой системы ReFS и требует NTFS.

ReFS также исключает другие функции, доступные в NTFS, включая сжатие и шифрование файловой системы, жесткие ссылки, расширенные атрибуты, дедупликацию данных и дисковые квоты. Тем не менее, ReFS совместима с различными функциями. Например, если вы не можете выполнять шифрование определенных данных на уровне файловой системы, ReFS будет совместима с полным типом шифрования BitLocker.

Windows 10 не позволит вам форматировать любой старый раздел как ReFS. В настоящее время вы можете использовать ReFS только для пространства хранения, где её функции помогают защитить данные от повреждений. В Windows Server 2016 вы можете форматировать тома с помощью ReFS вместо NTFS. Возможно, вы захотите сделать это для тома, на котором планируете хранить виртуальные машины. Однако, вы по-прежнему не сможете использовать ReFS для загрузочного тома. Windows может загружаться только с диска NTFS.

Непонятно, какое будущее ждёт ReFS. Возможно, Microsoft в один прекрасный день улучшит её, пока она не сможет полностью заменить NTFS во всех версиях Windows. Неясно, когда это может произойти. Но, на данный момент ReFS может использоваться только для конкретных задач.

Как использовать ReFS

На обычном ПК с Windows 10 вы можете использовать ReFS только через функцию «Управление дисковыми пространствами». Обязательно отформатируйте свои пространства хранения как ReFS, а не NTFS, когда будете выбирать параметр файловой системы. Вы сможете автоматически использовать функции целостности данных в файловой системе ReFS, если её выберете.

В Windows Server вы можете форматировать некоторые тома как ReFS с помощью обычных инструментов управления дисками, что может быть особенно полезно, если вы используете виртуальные машины на этих дисках. Но, вы не можете отформатировать загрузочный диск как ReFS, и вы потеряете доступ к некоторым функциям NTFS.

ReFS – файловая система будущего?

Первые наработки файловой системы ReFS появились в 2012 году непосредственно в Windows Server 2012. Сейчас же технология наблюдается в операционных системах Windows 8 и 10, как замена NTFS. Необходимо разобраться, в чем ReFS лучше других файловых системах и можно ли е применять на домашних компьютерах.

Понятие ReFS

ReFS (Resilient file system) – представляет собой отказоустойчивую технологию, пришедшую на замену NTFS. Призвана устранить недостатки предшественницы и уменьшить количество информации, которая может быть потеряна при различных операциях. Поддерживает работу с файлами большого объема.

Итак, одной из преимуществ технологии – высокая защищенность данных от уничтожения. На носителях располагаются контрольные суммы и метаданные, призванные определить целостность данных на разделах. Проверка происходит при операциях чтения/записи и сразу обнаруживает поврежденные файлы.

Преимущества ReFS

В файловой системе (ФС) ReFS существуют следующие особенности:

1. Большая производительность;
2. Улучшение возможностей по проверке носителя на наличие ошибок;
3. Низкая степень потери данных при появлении ошибок файловой системы и bad-блоков;
4. Осуществление шифрования EFS;
5. Функционал дисковых квот;
6. Увеличенный максимальный предел файла до 18,3 Эб;
7. Увеличенное количество хранимых в папке файлов до 18 трлн.;
8. Максимальный объем диска до 402 Эб;
9. Количество символов в имени файла увеличено до 32767.

Возможностей, конечно много, но это еще не всё. Правда, стоит разобрать один момент, насколько же все эти преимущества будут полезны обычному пользователю?

Для пользователя, работающего за компьютером дома, полезным окажется, разве что, быстрая скорость проверки разделов на ошибки и уменьшение потери файлов в случае этих ошибок. Конечно, в данном случае безопасность осуществляется только на уровне файловой системы, то есть она решает только свои проблемы, а проблема потери важных файлов все еще остается актуальным вопросом. К примеру, это может произойти из-за поломки жёсткого диска. Наибольший эффект технология проявляет в RAID-массивах.

Преимуществом RAID является высокая отказоустойчивость и сохранность данных, а также высокая скорость работы, самыми используемыми уровнями RAID являются 1 и 2. Недостатки системы – большие затраты средств на покупку оборудование, а еще время, потраченное на реализацию. Думаю, что обычному пользователю это ни к чему, если он не создает домашний сервер, работающий 24 на 7.

Проведение тестов на основе ReFS и NTFS

С использованием программных средств удалось выяснить, что использование файловой системы ReFS по сравнению с NTFS не дает ощутимого роста производительности. Тесты на основе похожих циклов чтения и записи, происходящих на одном и том же диске и размеров файлов утилита Crystal Disk Mark показала идентичные результаты. Небольшое преимущество было у ReFS при копировании файлов маленького размера.

Были тесты и при использовании файлов большого объема, а в качестве подопытного кролика использовали медленный раздел жёсткого диска. Результаты оказались неутешительными, так как ReFS показала более низкие показатели по сравнению с NTFS.

Спору нет, технология еще сыра, показатели были проведены в конце 2017, но в Windows 10 технология может получить широкое применение. Лучшим вариантом использования ФС будет на основе SSD – твердотельных накопителей. Эти диски лучше HDD практически во всем.

Преимущества ReFS для других пользователей

В системе есть такая функция, как гипервизор – Hyper-V. Данная технология является виртуальной машиной. При использовании раздела, отформатированного в ReFS появилось преимущество в скорости работы. Так как ФС использует контрольные суммы и метаданные, ей достаточно сослаться на них при копировании файлов, при совпадении, физически копировать данные не приходится.

Создание виртуальных дисков в ReFS занимает секунды. В NTFS этот процесс длится минуты. Фиксированные виртуальные диски в NTFS создаются задержками и сильно нагружают жёсткий диск, с SSD это еще большая проблема, так как большое количество циклов перезаписи для носителя «смертельно». Из-за этого работать на фоне с другими приложениями будет проблематично.

Также планируется, что высокая степень совместимости ReFS будет наблюдаться с такими виртуальными машинами, как VirtualBox и VMware.

Недостатки файловой системы ReFS

Выше мы разобрались с достоинствами технологии ReFS и немного затронули минусы. Поговорим о недостатках подробнее. Надо понять, что пока Microsoft не внедрит технологию в Windows, никакого развития не будет. Сейчас мы имеем такие особенности:

1. Существующие разделы Windows не подлежать для использования ReFS, то есть необходимо использовать только не использованные под систему разделы, например, те, которые предназначены для хранения файлов.
2. Внешние накопители не поддерживаются.
3. Преобразовать NTFS диск в диск ReFS без потери данных невозможно, только форматирование и резервное копирование важных файлов.
4. Не всё программное обеспечение способно распознать эту ФС.

Вот такие дела. А теперь посмотрите на изображение ниже. Эта Windows 7 и здесь ФС не распознается, а при открытии раздела появляется ошибка.

В Windows 8 потребуется форматирование раздела, так как ФС также не распознается. Прежде чем использовать новую файловую систему на домашнем ПК, лучше несколько раз подумать о последствиях. В Windows 8.1 проблема решается активацией ФС с помощью редактора реестра, но такое не всегда срабатывает, тем более, использование ReFS подразумевает форматирование диска с уничтожением данных.

Некоторые проблемы возникают в Windows 10. Если новый раздел с ReFS работает стабильно, то существующий, который отформатировали в неё, Windows не распознается.

Как форматировать диск или раздел в ReFS

Допустим, пользователь наплевал на недостатки и недоработки новинки. Бог с вами, друзья, приступим к разбору инструкции по форматированию раздела в ReFS. Подскажу одну вещь, если вдруг случится неприятность и раздел откажет, для восстановления можно использовать инструмент R-Studio.

Для форматирования достаточно проделать следующую процедуру:

1. Открываем «Этот компьютер» и нажимаем правой кнопкой мышки по нужному разделу;
2. В контекстном меню жмём пункт «Форматировать»;
3. В открывшемся окне в поле «Файловая система» находим REFS;
4. Нажимаем кнопку «Начать» и ждём.

То же самое можно проделать, используя командую строку, где поочередно надо вводить такие команды:

1. diskpart – утилита для работы с дисками;
2. lis vol – отобразить все разделы компьютера;
3. sel vol 3 – где 3 номер нужного тома;
4. format fs=refs – форматирование в нужную файловую систему.

Как включить ReFS с помощью реестра

Если у вас нет ничего, что указывало бы на ФС, возможно, её необходимо включить. Для этого нам понадобится редактор реестра. Процедура исправно срабатывает на Windows 8.1 и 10:

1. Запускаем редактор реестра (Win+R и вводим regedit );
2. Переходим в эту ветку – HKEY_LOCAL_MACHINESYSTEM CurrentControlSetControlFileSystem;
3. В правой части окошка создаем параметр DWORD 32 бита, с названием RefsDisableLastAccessUpdate;
4. В качестве значения вписываем цифру 1.
5. Находим ветку HKEY_LOCAL_MACHINESYSTEM CurrentControlSetControl;
6. Создаем раздел с именем MiniNT, в итоге путь до него должен быть таким: «… CurrentControlSetControlMiniNT»;
7. В нем создаем параметр DWORD 32 бита и называем его AllowRefsFormatOverNonmirrorVolume;
8. Значение должно быть 1.

Как видите, возможность использовать ReFS существует, но пока что пользоваться ей не рекомендуется, тем более для домашнего компьютера это не имеет смысла. Восстановить потерянные файлы будет проблематично, да и не все программы понимают ФС.

Файловая система REFS и восстановление данных

Какое предназначение, преимущества и недостатки файловой системы REFS? Ниже мы приведем сравнительные отличия REFS, NTFS и поговорим об особенностях работы и восстановлении утерянной информации с файловых систем различных типов.

Содержание:

Развитие цифровых технологий и компьютерных комплектующих не стоит на месте. С каждым годом производительность, быстродействие, объем памяти и другие характеристики абсолютно всех компонентов ПК значительно возрастают, что приводит к новым требованиям программного обеспечения, которое регулирует и отвечает за стабильную работу, взаимосвязь и эффективную производительность комплектующих.

Чтобы привести наглядный пример данного процесса, можно взять жесткие диски и файловые системы. В ранних версиях Windows (98, XP, Me) для нормальной работы накопителей использовалась файловая система FAT, которая была разработана Б. Гейтсом и М. Макдональдом еще в середине семидесятых годов прошлого века. В данный момент данная файловая система используется крайне редко, поскольку её возможности не могут полностью раскрыть потенциал более быстрых и вместительных накопителей, что привело к необходимости разработки новой файловой системы, с учетом возросшей производительность накопителей.

Таким образом FAT была вытеснена файловой системой NTFS, которая получила всеобщее распространение. В отличии от вышеуказанных систем, REFS была разработана специально для решения определенных недостатков NTFS, которые влияют на работу при её особой специфике.

Стоит отметить, что в данный момент REFS не может заменить NTFS. На такую файловую систему невозможно установить Windows, также в ней отсутствуют некоторые стандартные функции, которые были урезаны в угоду других характеристик, позволяющих применять REFS в других целях. Помимо этого, обычные пользователи Windows 10 могут даже не подозревать о существовании третьей файловой системы, поскольку её управление представлено встроенным инструментом «Дисковое пространство». Таким образом у пользователей Windows 8/10 присутствует возможность прочтения и распознания диска с REFS, но функционал системы не поддерживает создание накопителей REFS.

Преимущества REFS

Файловая система REFS появилась в 2012 году для Windows Server. Последующие версии серверных операционных систем Microsoft также комплектуются данной файловой системой, что определяет её спектр использования – пулы серверных носителей, объединённые в единое дисковое пространство.

Для этих целей, REFS предоставляет следующие преимущества:

• Использование технологии постоянной проверки контрольных сумм, что позволяет обнаруживать и исправлять проблемы с некорректно работающими данными. Данное преимущество значительно повышает надежность и защиту данных от повреждения.
• Размер одного тома в REFS ограничен 262144 экзабайтами, в то время как NTFS ограничивается лишь шестнадцатью.
• Путь к файлу в REFS ограничивается 32768 символами. Для сравнения, в NTFS данное значение составляет 255 символов.
• Приблизительное максимально возможное количество файлов в папке на REFS составляет 18 триллионов. В NTFS данный показатель равен чуть более четырех миллиардов.
• Возможность быстрого масштабирования данных без снижения производительности.
• Любые изменения метаданных в REFS создают новые копии, которые связываются с конкретным файлом только после перезаписи метаданных на носитель. Технология «Copy-on-write» минимизирует риск повреждения информации в ходе переноса или любых других манипуляций.
• Повышенная производительность и безопасность отлично подходит для процесса клонирования виртуальных машин. Это позволяет добиваться более быстрого создания фиксированных VHD, на работу с которыми уходит в разы меньше времени.
• Продвинутая работа с зеркальными томами. Файловая система REFS позволяет быстро восстанавливать поврежденную информацию на зеркальном томе.
• Выявление и исправление ошибок в реальном времени, не только надежно и безопасно, также данная технология позволяет полностью избавиться от нужды проверки файловой системы утилитами вроде chckdsk, поскольку файловая система ведет постоянный анализ самой себя.

Помимо этого, REFS также, как и NTFS поддерживает работу с шифрованием Bitlocker, хотя другие методы шифрования все равно остаются недоступными для файловых систем в REFS.

Более детально узнать про шифрование можно в статье «Шифрование файлов и папок в Windows».

Большинство функций NTFS в данный момент реализованы в REFS, но некоторые из них пока остаются недоступными.

REFS не поддерживает:

• Сжатие файловой системы
• Жесткие ссылки
• Транзакции
• Укороченные имена (необходимы для работы со старым ПО)
• Квоты
• Уровни хранилища
• Дедупликацию информации

Помимо этого, REFS не может использоваться на съемных носителях, а также не обладает функцией дополнительных атрибутов и индикаторов объектов.

Как и где можно использовать REFS?

Из-за особой специфики и функционала REFS, в данный момент её можно использовать лишь для обслуживания серверов или безопасного хранения большого количества важной личной информации. Также данная файловая система хорошо сможет проявить себя при создании и клонировании виртуальных машин. Такое применение является достаточно узкоспециализированным и ситуативным, поэтому использование файловой системы обычными пользователями было убрано из последних версий Windows 10.

Стоит заметить, что вероятнее всего дополненная и переработанная для общего использования файловая система REFS может в будущем стать настоящей заменой NTFS, что позволит пользоваться всеми преимуществами обоих файловых систем.

Восстановление данных в REFS

Хотя REFS обладает повышенной безопасностью и эффективностью хранения данных, это не может полностью защитить важные данные от случайного удаления, повреждения вирусами или другими возможностями утери информации. Такие ситуации следует обязательно учитывать и обзавестись надежным инструментом для решения проблем с удаленными файлами.

Этим решением является специальная утилита для быстрого восстановления данных RS Partition Recovery. Функционал программы позволяет отыскать удаленные файлы любых типов на жестких дисках с FAT, NTFS и REFS файловых системах. Помимо этого, RS Partition Recovery сможет помочь при работе с картами памяти телефонов, фотоаппаратов и других гаджетов, а также флешками и другими съемными носителями.

Восстановление данных в файловой системе REFS при помощи RS Partition Recovery – аналогично с восстановлением информации в любой другой системе. Для этого достаточно провести быстрое или полное сканирование диска или логического раздела, найти удаленные данные и восстановить их при помощи соответствующей кнопки в интерфейсе программы.

Восстановленные данные можно сохранить на диск, записать на флешку или оптический носитель, либо выгрузить на FTP-сервер.

Файловая система ReFS

Знакомьтесь — новая файловая система ReFS (Resilient File System — отказоустойчивая файловая система).

В принципе не такая уж она и новая, Microsoft разрабатывала ReFS не с нуля, ранее известная под кодовым названием Protogon, которая разрабатывалась для Windows Server 8 теперь будет устанавливаться на клиентских машинах Windows 8.

Так, для открытия, закрытия, чтения и записи файлов система использует те же интерфейсы доступа API, что и NTFS.
Нетронутыми остались многие хорошо знакомые возможности — например, шифрование диска Bitlocker и символьные ссылки для библиотек.
Другие же функции, такие как сжатие данных, исчезли.

Прошлая файловая система NTFS (New Technology File System) в версии 1.2 была представлена в далёком 1993 году как часть Windows NT 3.1, а к появлению Windows XP в 2001 году NTFS доросла до версии 3.1, и только тогда её начали ставить на клиентские машины.
Постепенно возможности NTFS подошли к своим границам: проверка носителей данных большой емкости занимает слишком много времени.
Журнал (файл регистрации) тормозит доступ, а максимальный размер файлов уже практически достигнут.

Большинство нововведений ReFS лежит в области создания структур файлов и папок, а также управления ими.
Они рассчитаны на автоматическое исправление ошибок, максимальное масштабирование и работу в режиме постоянного подключения (Always Online).
Для этих целей Microsoft использует знакомую по базам данных концепцию B+-деревьев.
Это означает, что папки в файловой системе структурированы в виде таблиц с файлами в качестве записей.

Они, в свою очередь, могут обладать определенными атрибутами, добавляемыми в качестве подтаблиц, создавая иерархическую древовидную структуру.
Даже свободное место на диске организовано в таблицах.
Ядром системы ReFS является таблица объектов — центральный каталог, в котором перечислены все таблицы в системе.

ReFS избавилась от сложного управления журналом и теперь фиксирует новую информацию о файле в свободном месте, что предотвращает ее перезаписывание.
Но даже если такое вдруг произойдет, система заново пропишет ссылки на записи в структуре B+-дерева.

Как и NTFS, система ReFS принципиально различает информацию о файле (метаданные) и содержимое файла (пользовательские данные), однако щедро предоставляет и тем и другим одинаковые защитные функции.
Так, метаданные по умолчанию предохраняются с помощью контрольных сумм.
Такую же защиту по желанию можно предоставить и пользовательским данным.
Эти контрольные суммы располагаются на диске на безопасном удалении друг от друга, чтобы в случае возникновения ошибки данные можно было восстановить.

Передача данных из NTFS в ReFS

Можно ли будет в Windows 8 легко и просто конвертировать данные из системы NTFS в ReFS и наоборот?
В Microsoft говорят, что никакой встроенной функции для преобразования форматов не предполагается, но информацию все же можно будет копировать.
Область применения ReFS очевидна: поначалу она может использоваться лишь как крупный диспетчер данных для сервера.
Следовательно, пока еще нельзя запустить Windows 8 с диска под управлением новой файловой системы.
Внешних накопителей с ReFS пока не будет — только внутренние.

Очевидно, со временем ReFS будет оснащена большим количеством функций и сможет заменить устаревшую систему.
Возможно, это случится уже с выходом первого пакета обновлений для Windows 8.

Сравниваем файловые системы NTFS И ReFS.

Переименовать файл

NTFS

1. NTFS записывает в Журнал, что имя файла должно быть изменено.
Там же NTFS регистрирует все действия.
2. Только после этого она на месте меняет имя файла.
Таким образом, старое имя переписывается новым.
3. В заключение в Журнале (файле регистрации файловой системы) появляется отметка об успешном завершении заданной операции.

ReFS

1 — Новое название записывается в свободное место.
При этом очень важно, что прежнее имя поначалу не стирается.
2 — Как только новое название записано, ReFS изменяет ссылку на поле имени.
Теперь в файловой системе она ведет не на старое имя, а на новое.

Переименование файла при отказе питания

ReFS

1. NTFS, как обычно, записывает запрос на изменение в Журнал.
2. После этого из-за отказа питания процесс переименования прерывается, и не остается записи ни о прежнем, ни о новом именах.
3. Происходит перезагрузка Windows.
4. Вслед за этим запускается программа для исправления ошибок — Chkdisk.
5. Только теперь с помощью Журнала при применении отката восстанавливается изначальное имя файла.

NTFS

1. На первом этапе ReFS записывает новое имя в другом месте файловой системы, однако в этот момент электропитание прекращается.
2. Отказ приводит к автоматической перезагрузке Windows.
3. После нее стартует программа Chkdisk. Она анализирует файловую систему на наличие ошибок и при необходимости исправляет их.
Между тем набор данных ReFS находится в стабильном состоянии. Прежнее имя файла снова становится действующим сразу после отказа питания.

Ключевые цели ReFS:

• Сохранить максимальную совместимость с набором широко используемых фич NTFS, и в то же время избавиться от ненужных, которые только усложняют систему;
• Верификация и автоисправление данных;
• Максимальная масштабируемость;
• Невозможность полного отключения файловой системы за счёт изоляции сбойных участков;
• Гибкая архитектура с использованием функции Storage Spaces, которая задумана и реализована специально для ReFS.

Ключевые функции ReFS (некоторые доступны только со Storage Spaces):

• Целостность метаданных с контрольными суммами;
• Integrity streams: метод записи данных на диск для дополнительной защиты данных при повреждении части диска;
• Транзакционная модель «allocate on write» (copy on write);
• Большие лимиты на размер разделов, файлов и директорий.
Размер раздела ограничен 278 байт при размере кластера 16 КБ (2 64 ·16·2 10 ), стек Windows поддерживает 2 64 .
Максимальное количество файлов в директории: 2 64 .
Максимальное количество директорий в разделе: 2 64 ;
• Организация пулов и виртуализация для более простого создания разделов и управления файловой системой;
• Сегментация последовательных данных (data sriping) для повышения производительности, избыточная запись для отказоустойчивости;
• Поддержка техники чистки диска в фоновом режиме (disk scrubbing) для выявления скрытых ошибок;
• Спасение данных вокруг повреждённого участка на диске;
• Общие пулы хранения данных между машинами для дополнительной отказоустойчивости и балансировки нагрузки.