WindowsのReFSとは何ですか？

ReFSはReから派生しています サイレントF ile S ystemは、MicrosoftがWindowsOS用に作成したファイルシステムです。 新技術ファイルシステムの制限のいくつかを克服するように設計されています （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での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での拡張性が向上するように設計されています。

ReFSの歴史

マイクロソフトは、2012年9月にReFSを導入し、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するためのオプションのファイルシステムとしてWindowsServer2012をリリースしました。 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は削除 2017 Fall Creators UpdateでWindows10にReFSボリュームを作成する機能 、 Windows 10 Proを除く 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の仕組み

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、データの読み取りと検証を行う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処します。 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、ファイルのメタデータが破損する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は書き込み時に割り当てるを使用します 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。

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、分岐パターンでデータを格納します。ツリー内の各ノードには、下位レベルのノードまたはリーフへのキーと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点

1. ReFSはストレージスペース機能と統合されています 。 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。
2. 日付の破損がReFSによって検出され、復元可能な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の読み取りと書き込みは、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。 chkdskを実行する必要はありません 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（たとえば、ファイル名）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」として知られています 」。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ます。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、 262,144エクスビバイト（16エクスビバイト）の最大ボリュームサイズをサポートします。 、16エクサバイトと比較 NTFSで。 ReFSは最大32,768文字をサポートします 255文字の制限と比較したファイル名 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MicrosoftSQLServer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、DOSスタイルの8.3ファイル名も破棄します 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を記憶域スペースと併用すると、「リアルタイムの階層最適化」をサポートします 」。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は大量のデータを低速のドライブに自動的に移動して長期保存します。
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）。仮想マシンの複製コピーを作成するには、ReFSはドライブ上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向けるだけで済みます。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、別の場所に書き込まれ、元の仮想マシンのデータが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大幅に低下します。
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、ReFSがサポートする特定の機能の詳細については、Microsoftのウェブサイトをご覧ください。

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は起動できません 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では、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されています。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の特定のデータの暗号化は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はストレージスペースでのみ使用できます。ReFSの信頼性機能は、データの破損から保護するのに役立ちます。ボリュームは、Windows Server 2016では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、アプリやプログラムのインストールをサポートしていません 。この背後にある理由は、ReFSでのハードリンクのサポートがないことと、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さえ実行中に問題が発生します。

ReFSの使用方法

1. Windows Serverの場合 、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。
2. ReFS機能がWindows10 Proの一部として利用できるようになりました ワークステーション用