ReFS ใน Windows คืออะไร?

ReFS มาจาก Resilient File System เป็นระบบไฟล์ที่สร้างโดย Microsoft สำหรับ Windows OS ถูกออกแบบมาเพื่อเอาชนะข้อจำกัดบางอย่างของ New Technology File System (NTFS) ReFS ถูกออกแบบให้ทนทานต่อการเสียหายของข้อมูลมากกว่า ทำงานได้ดีกว่าสำหรับภาระงานบางอย่าง และปรับขนาดได้ดีกว่าสำหรับระบบไฟล์ขนาดใหญ่มาก

ประวัติของ ReFS

Microsoft เปิดตัว ReFS ในเดือนกันยายน 2012 เมื่อเผยแพร่ Windows Server 2012 เป็นระบบไฟล์ตัวเลือกเพื่อรองรับข้อกำหนดการจัดเก็บข้อมูลขนาดใหญ่และภาระงานที่ใหญ่ขึ้น Microsoft เพิ่ม ReFS ให้กับ Windows รุ่นเดสก์ท็อปตั้งแต่ Windows 8.1 ในเดือนตุลาคม 2013 แต่ใช้ได้เฉพาะเป็นส่วนหนึ่งของฟีเจอร์ Storage Spaces สำหรับ drive-pooling และรวมอยู่ใน Windows 10 ด้วย Microsoft ลบ ความสามารถในการสร้าง ReFS volumes ใน Windows 10 ใน 2017 Fall Creators Update ยกเว้น Windows 10 Pro for Workstations แต่ OS ยังคงอ่าน ReFS ได้

การทำงานของ ReFS

ReFS รองรับความเข้ากันได้กับ NTFS สูง และสร้างขึ้นบนฐานของ NTFS เพื่อความสอดคล้องและความสมบูรณ์ของข้อมูลที่ดีกว่า หาก OS ตรวจพบข้อผิดพลาดของระบบ & ข้อมูลสูญหาย/เสียหาย ReFS สามารถกู้คืนข้อมูลที่สูญหาย/เสียหายได้ ReFS ยังต่อสู้กับ bit rot คือ การเสียหายของบิตในระบบไฟล์ตามเวลา ผ่านงาน disk scrubbing ที่อ่านและตรวจสอบข้อมูล Microsoft ใช้ส่วนหนึ่งของโค้ดเบส NTFS เพื่อสร้าง ReFS & เพิ่มการรองรับ Win32 APIs เพื่อให้ APIs ที่มีอยู่เข้ากันได้ ทำให้ ReFS รองรับฟีเจอร์หลายอย่าง เช่น access control lists & file IDs

ใน NTFS มีเหตุผลที่แตกต่างกันสำหรับการเสียหายของข้อมูลเมตาของไฟล์ เช่น การปิดเครื่องอย่างกะทันหันระหว่างการขาดไฟ หรือเมื่อระบบเขียนเพียงส่วนของบล็อก เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายของข้อมูล ReFS ใช้เทคนิค allocate-on-write ซึ่งอ่าน & เขียนไฟล์ในคำสั่งเดียว เทคนิค allocate-on-write ใช้ thin provision clones ของฐานข้อมูลต้นทางเพื่อลดโอกาสการเสียหาย

โครงสร้าง B+ tree ถูกใช้โดย ReFS สำหรับการจัดการข้อมูลผ่านการจัดทำดัชนีข้อมูลเมตา ต้นไม้ประกอบด้วย root, internal nodes, และ leaves B+ tree จัดเก็บข้อมูลในรูปแบบการแบ่งกิ่ง ซึ่งแต่ละโหนดในต้นไม้มีรายการที่เรียงลำดับของ keys และ pointers ไปยังโหนดระดับล่างหรือ leaves บันทึกถูกจัดเก็บที่ระดับ leaf ซึ่งอนุญาตให้มีกิ่งมากขึ้น กระบวนการนี้ลด disk I/O และให้ประสิทธิภาพที่ดีกว่า

ReFS ไม่ใช่การแทนที่ NTFS โดยตรง ReFS ไม่รองรับฟีเจอร์ NTFS บางอย่าง เช่น master file table (MFT), page file support และ object IDs แอปพลิเคชันบางอย่างจะทำงานได้เฉพาะกับฟีเจอร์ที่มีเฉพาะ NTFS ฟีเจอร์ NTFS หลายอย่างไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของ NTFS รุ่นก่อนหน้า เช่น alternative streams, named streams และ sparse files ซึ่ง Microsoft เพิ่มเข้าไปใน ReFS ในอัปเดตภายหลัง

ฟีเจอร์และการเปลี่ยนแปลงที่โดดเด่น

1. ReFS ผสานรวมกับฟีเจอร์ Storage Spaces หากตั้งค่า mirrored Storage Space โดยใช้ ReFS Windows จะตรวจจับการเสียหายของระบบไฟล์ & ซ่อมแซมปัญหาโดยอัตโนมัติโดยการคัดลอกสำเนาสำรองของข้อมูลไปยังไดรฟ์อื่น ฟีเจอร์นี้พร้อมใช้งานบน Windows 10 และ Windows 8.1 ทั้งคู่
2. หาก ReFS ตรวจพบการเสียหายที่มีวันที่ และไม่มีสำเนาสำรองที่สามารถกู้คืนได้ ระบบไฟล์สามารถลบข้อมูลที่เสียหายออกจากไดรฟ์ทันที ไม่ต้องรีบูทระบบหรือนำไดรฟ์ออฟไลน์เหมือนที่ทำกับ NTFS
3. เมื่ออ่านและเขียน ReFS ไม่ได้แค่ตรวจสอบไฟล์สำหรับการเสียหาย ทุกไฟล์บนไดรฟ์จะถูกตรวจสอบเป็นประจำโดย automated data integrity scanner เพื่อระบุ & แก้ไขการเสียหายของข้อมูล ซึ่งเป็นระบบไฟล์ที่แก้ไขตัวเองได้อัตโนมัติ ไม่ต้องรัน chkdsk เลย
4. ระบบไฟล์ใหม่นี้ยังทนทานต่อการเสียหายของข้อมูลในทางอื่นๆ เช่น เมื่อคุณอัปเดตข้อมูลเมตาของไฟล์ — เช่นชื่อไฟล์ — ระบบไฟล์ NTFS จะแก้ไขข้อมูลเมตาของไฟล์โดยตรง หากคอมพิวเตอร์ล้มเหลวหรือไฟดับระหว่างกระบวนการนี้ อาจมีการเสียหายของข้อมูล เมื่อคุณอัปเดตข้อมูลเมตาของไฟล์ ระบบไฟล์ ReFS จะสร้างสำเนาใหม่ของข้อมูลเมตา ReFS จะชี้ไฟล์ไปยังข้อมูลเมตาใหม่ก็ต่อเมื่อข้อมูลเมตาใหม่ถูกเขียนแล้ว ดังนั้น ไม่มีความเสี่ยงที่ข้อมูลเมตาของไฟล์จะเสียหาย นี่เรียกว่า "copy-on-write" เทคนิค copy-on-write ยังถูกใช้โดยระบบไฟล์สมัยใหม่อื่นๆ เช่น ZFS & BtrFS บน Linux & APFS ใหม่ของ Apple
5. ReFS ใช้ checksums สำหรับข้อมูลเมตา — และสามารถใช้ checksums สำหรับข้อมูลไฟล์ได้ด้วย ทุกครั้งที่อ่านหรือเขียนไฟล์ ReFS ตรวจสอบ checksum เพื่อให้แน่ใจว่าถูกต้อง หมายความว่าระบบไฟล์เองมีวิธีในตัวในการตรวจจับการเสียหายของข้อมูลแบบ real-time
6. นอกจากฟีเจอร์ความสมบูรณ์ของข้อมูล ReFS ยังปรับขนาดได้ถึง volume และขนาดไฟล์ที่ใหญ่กว่า NTFS ในระยะยาว นี่คือการปรับปรุงที่สำคัญ
7. ReFS รองรับขนาด volume สูงสุด 262,144 exabytes (16 exbibytes) เทียบกับ 16 exabytes ใน NTFS ReFS รองรับถึง 32,768 ตัวอักษร ในชื่อไฟล์ เทียบกับขีดจำกัด 255 ตัวอักษร ใน NTFS
8. ฟีเจอร์ ReFS อื่นๆ รวมถึงประสิทธิภาพที่ดีขึ้นกับ Hyper-V, การรองรับ integrity streams เพื่อใช้ checksums ประเมินสถานะข้อมูล และ data striping สำหรับประสิทธิภาพคล้าย RAID
9. Microsoft เพิ่มการรองรับ alternate data streams ใน version 1.2 เพื่อให้ ReFS ทำงานกับ Microsoft SQL Server deployments อัปเดตที่โดดเด่นอื่นๆ รวมถึงการรองรับ data deduplication — ฟีเจอร์เพิ่มประสิทธิภาพการจัดเก็บ — ใน ReFS version 3.2 พร้อมกับการเผยแพร่ Windows Server version 1709 ใน Semi-Annual Channel ในเดือนตุลาคม 2017
10. ReFS ยังทิ้ง DOS-style 8.3 filenames เช่น C:\Program Files\ ที่ C:\PROGRA~1\ บน NTFS volume ยังเข้าถึงได้เพื่อความเข้ากันได้กับเทคโนโลยีเก่า ชื่อไฟล์ legacy นี้ไม่ได้รับการรองรับบน ReFS
11. ReFS ไม่ใช่แค่การปรับปรุง NTFS แทนที่จะเป็น Microsoft กำลังมุ่งเน้นที่การเพิ่มประสิทธิภาพบางอย่างที่สำคัญซึ่งทำให้ ReFS ทำงานได้ดีกว่ามากในบางกรณี
12. ReFS เมื่อใช้กับ Storage Spaces รองรับ "real-time tier optimization" คุณอาจมี drive pool ที่มีทั้งไดรฟ์ที่ปรับให้เหมาะสมกับประสิทธิภาพและไดรฟ์ที่ปรับให้เหมาะสมกับความจุ ReFS จะเขียนไปยังไดรฟ์ใน performance tier เสมอ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพสูงสุด ในพื้นหลัง ReFS จะย้ายข้อมูลขนาดใหญ่ไปยังไดรฟ์ที่ช้ากว่าสำหรับการจัดเก็บระยะยาวโดยอัตโนมัติ
13. บน Windows Server 2016 ReFS ได้รับการปรับปรุงให้มีประสิทธิภาพดีขึ้นกับฟีเจอร์ VM บางอย่าง Microsoft's Hyper-V virtual machine software ได้เปรียบจากเหล่านี้ (และทฤษฎีแล้ว virtual machine software อื่นๆ ก็อาจรองรับได้หากต้องการ) เช่น ReFS รองรับ block cloning ซึ่งเร่งการโคลน virtual machine และ checkpoint-merging operations ในการสร้างสำเนาโคลนของ virtual machine ReFS ต้องเพียงสร้างสำเนาใหม่ของข้อมูลเมตาบนไดรฟ์และชี้ไปยังข้อมูลที่มีอยู่บนไดรฟ์ นั่นเป็นเพราะด้วย ReFS ไฟล์หลายไฟล์สามารถชี้ไปยังข้อมูลพื้นฐานเดียวกันบนดิสก์ เมื่อ virtual machine เปลี่ยนแปลงและข้อมูลใหม่ถูกเขียนไปยังไดรฟ์ มันจะถูกเขียนไปยังตำแหน่งที่ต่างออกไป และข้อมูล virtual machine ต้นฉบับจะเหลืออยู่บนไดรฟ์ ทำให้กระบวนการโคลนเร็วกว่ามากและต้องการ disk throughput น้อยลงมาก
14. มีฟีเจอร์ "sparse VDL" ใหม่เพิ่มเข้ามาใน ReFS ที่อนุญาตให้ ReFS เขียนศูนย์ไปยังไฟล์ขนาดใหญ่ได้อย่างรวดเร็ว ทำให้การสร้างไฟล์ virtual hard disk (VHD) ใหม่ ว่าง และขนาดคงที่ เร็วขึ้นมาก ในขณะที่อาจใช้เวลา 10 นาทีกับ NTFS มันใช้เพียงไม่กี่วินาทีกับ ReFS
15. คุณจะพบรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับ ReFS และฟีเจอร์เฉพาะที่รองรับบนเว็บไซต์ของ Microsoft

ข้อจำกัดของ ReFS

ฟีเจอร์ทั้งหมดนี้聽起來ไม่錯 แต่คุณไม่สามารถสลับจาก NTFS ไป ReFS ได้ง่ายๆ

1. Windows ไม่สามารถ boot จาก ReFS และต้องการ NTFS
2. ReFS ใช้ทรัพยากรระบบมากกว่า NTFS
3. disk array ยิ่งใหญ่ ยิ่ง ReFS ใช้ RAM และ IOPS มากขึ้นสำหรับความสมบูรณ์ของไฟล์
4. ข้อมูล NTFS ไม่สามารถแปลงเป็น ReFS ได้
5. ReFS ยังละเลยฟีเจอร์อื่นๆ ที่ NTFS มี รวมถึง file system compression และ encryption, hard links, extended attributes, data deduplication, และ disk quotas แต่ ReFS เข้ากันได้กับฟีเจอร์ NTFS หลายอย่าง เช่น แม้การเข้ารหัสข้อมูลเฉพาะที่ระดับระบบไฟล์จะทำไม่ได้ ReFS เข้ากันได้กับ full-disk BitLocker encryption
6. ใน Windows 10 คุณไม่สามารถฟอร์แมต partition เก่าเป็น REFS ได้ คุณสามารถใช้ ReFS ได้เฉพาะกับ Storage Spaces ที่ฟีเจอร์ความน่าเชื่อถือช่วยป้องกันการเสียหายของข้อมูล Volumes สามารถฟอร์แมตเป็น ReFS แทน NTFS บน Windows Server 2016 คุณอาจต้องการทำนี้สำหรับ volume ที่วางแผนจัดเก็บ virtual machines ตัวอย่างเช่น อย่างไรก็ตาม คุณยังไม่สามารถใช้ ReFS บน boot volume ได้ Windows สามารถบูทได้เฉพาะจากไดรฟ์ NTFS
7. ไดรฟ์ ReFS ไม่รองรับ การติดตั้งแอปหรือโปรแกรมใดๆ เหตุผลคือการไม่รองรับ hard links ใน ReFS & โปรแกรมน้อยมากที่อนุญาตให้ติดตั้งบน ReFS volumes แม้โปรแกรมเหล่านั้นก็ยังประสบปัญหาขณะทำงาน

วิธีใช้ ReFS

1. บน Windows Server คุณสามารถเลือกฟอร์แมตบาง volumes เป็น ReFS โดยใช้เครื่องมือจัดการดิสก์ปกติ ซึ่งอาจมีประโยชน์โดยเฉพาะหากคุณใช้ virtual machines บนไดรฟ์เหล่านั้น แต่คุณไม่สามารถฟอร์แมต boot drive เป็น ReFS และคุณจะสูญเสียการเข้าถึงฟีเจอร์ NTFS บางอย่าง
2. ฟังก์ชัน ReFS ตอนนี้พร้อมใช้งานเป็นส่วนหนึ่งของ Windows 10 Pro for Workstations