ReFS vs NTFS: differenze e confronto delle prestazioni

Il file system ReFS (Resilient File System) è l’ultimo file system di Microsoft, progettato per ottimizzare la disponibilità dei dati, gestire in modo efficiente la scalabilità per grandi quantità di dati e garantire l’integrità dei dati attraverso la cosiddetta “resilienza” alla corruzione dei file. ReFS è stato progettato per far fronte ai nuovi scenari di crescita dei dati e come base per le innovazioni future.

ReFS è stato introdotto con Windows Server 2012, poi portato anche a Windows 8 e le ultime versioni di Windows 10. Dalla sua prima versione, sono state introdotte altre importanti funzionalità, in particolare con Windows Server 2016 e Windows Server 2019.

Vedi anche: Drive image backup and Disk Cloning (P2V) delle unità NTFS e ReFS con Iperius

Rispetto a NTFS, ReFS introduce funzionalità chiave per migliorare la resilienza al danneggiamento dei dati, le prestazioni e la scalabilità. Per entrare nel pratico, va notato che su tutti i più recenti sistemi operativi Windows, in particolare sui server, possiamo facilmente creare unità e partizioni formattate ReFS. Vedremo quali sono i principali vantaggi dell’utilizzo di questo file system e quando usarlo.

Qui sono alcuni dei vantaggi chiave del file system ReFS:

Resilienza
Rif introduce nuove funzionalità che possono rilevare con precisione la corruzione e anche correggere tali corruzione, mentre la restante online, contribuendo a fornire una maggiore integrità e disponibilità dei dati:

• Integrità-stream: Rif utilizza i checksum per i metadati e, facoltativamente, per il file di dati, consentendo il miglior attore per rilevare in modo affidabile il sistema di corruzione dei file.
• Integrazione con la funzione Storage Spaces: se utilizzato in combinazione con uno spazio mirror o di parità, i REFS possono riparare automaticamente i danneggiamenti rilevati utilizzando la copia alternativa dei dati forniti dagli Spazi di archiviazione.
• Correzione proattiva degli errori: oltre a convalidare i dati prima delle operazioni di lettura e scrittura, ReFS introduce uno scanner per l’integrità dei dati, noto come scrubber. Questo scrubber analizza periodicamente il volume, identificando corruzioni latenti e attivando in modo proattivo una riparazione di dati corrotti.

Prestazioni
ReFS introduce nuove funzionalità per carichi di lavoro virtualizzati e sensibili alle prestazioni. Ottimizzazione dei livelli in tempo reale, clonazione dei blocchi e VDL sparse sono buoni esempi delle capacità in evoluzione di ReFS, progettate per supportare carichi di lavoro dinamici e diversi:

Parità mirror-accelerated: questa funzionalità offre prestazioni elevate e insieme un’archiviazione dei dati più efficiente. Per fare ciò, ReFS divide un volume in due gruppi di archiviazione logica, noti come livelli. Questi livelli possono avere le proprie unità e tipi di resilienza, consentendo a ciascun livello di ottimizzare le prestazioni o la capacità.

Miglioramento delle prestazioni delle macchine virtuali Hyper-V: ReFS introduce nuove funzionalità specificamente progettate per migliorare le prestazioni dei carichi di lavoro virtualizzati

Clonazione dei blocchi: la clonazione dei blocchi accelera le operazioni di copia, consentendo operazioni di unione dei checkpoint delle macchine virtuali più rapide e di minore impatto.

VDL sparse: ReFS consente di azzerare rapidamente i file (zero-fill), riducendo il tempo necessario per creare VHD fissi da minuti a secondi.

Dimensione variabile del cluster: ReFS supporta sia le dimensioni del cluster 4K che 64K. 4K è la dimensione del cluster consigliata per la maggior parte delle distribuzioni, ma i cluster 64K sono appropriati per carichi di lavoro I/O sequenziali di grandi dimensioni.

Scalabilità
ReFS è progettato per supportare set di dati estremamente grandi-milioni di terabyte-senza influire sulle prestazioni, con conseguente maggiore scalabilità rispetto ai file system precedenti.

Per quali configurazioni se i REFS sono supportati / consigliati?

Microsoft espone alcuni degli scenari in cui l’uso di ReFS è consigliato / supportato e garantisce indubbi vantaggi:

Storage Spaces Direct e Storage Spaces

Storage Spaces è una tecnologia in Windows e Windows Server che può aiutare a proteggere i dati da guasti dell’unità. È concettualmente simile a RAID, ma implementato a livello software. È possibile utilizzare uno spazio di archiviazione per raggruppare tre o più unità in un pool di archiviazione. Se si esaurisce la capacità, è sufficiente aggiungere più unità al pool di archiviazione (vedere un esempio qui: https://docs.microsoft.com/en-us/windows-server/storage/storage-spaces/deploy-standalone-storage-spaces).

Storage Spaces Direct è una funzionalità di caching lato server per ottimizzare le prestazioni di storage. Questa cache viene configurata automaticamente e in base al tipo di unità fisiche presenti (https://docs.microsoft.com/en-us/windows-server/storage/storage-spaces/understand-the-cache).

ReFS aumenta notevolmente le prestazioni in questi scenari, grazie alla sua parità accelerata da mirror, clone di blocchi, VDL sparse e così via.

Dischi comuni e destinazioni di Backup
Questo utilizzo beneficia generalmente dell’utilizzo di applicazioni specifiche che necessitano di affidabilità e resilienza nella gestione dei propri dati, e che possono implementare internamente le funzionalità ReFS. Avere una destinazione di backup formattata con ReFS garantisce ovviamente grandi vantaggi di sicurezza dei dati contro ogni possibile corruzione.

Vediamo nello specifico le differenze tra NTFS e REFS nelle seguenti tabelle di confronto:

Limitazioni

Caratteristiche

Le seguenti caratteristiche sono disponibili sul ReFS solo:

Le seguenti funzioni non sono disponibili su Rif:

Conclusioni

a Partire dalle innovazioni introdotte con Windows Server 2016 e quelle più recenti del Server 2019, possiamo evidenziare alcuni dei principali aspetti che possono rendere Rif la scelta migliore in molti scenari.

Prestazioni e scalabilità sono sicuramente uno dei punti di forza di ReFS, essendo in grado di gestire grandi quantità di dati in modo molto rapido e ottimale. Infatti, ReFS consente volumi fino a 1 Yottabyte o 1000 miliardi di Terabyte. ReFS utilizza la modalità B + Tree per gestire la struttura dei file. L’albero B + è molto efficiente nell’archiviazione dei dati in quanto vi è una quantità molto elevata di nodi figlio nella struttura. Utilizzando i puntatori, l’albero B + può ridurre la quantità di operazioni di I/O per recuperare un elemento nell’albero.

Sicurezza, cioè il fatto che non c’è più bisogno di fare un “check disk”, poiché questo file system da solo può controllare e correggere qualsiasi problema di corruzione dei file, grazie ai metadati e alle funzioni di resilienza.

Il suo utilizzo nella tecnologia degli spazi di archiviazione e nella virtualizzazione, dove sfrutta appieno l’aumento delle prestazioni.

Per quanto riguarda le limitazioni o comunque alcune configurazioni con le quali non è possibile utilizzare ReFS, va evidenziato come ReFS non possa essere utilizzato per formattare il disco di avvio del sistema operativo. Inoltre, i dischi rimovibili e la crittografia del file system non sono supportati. Fino Server 2016, compressione e deduplica non erano supportati, ma questi sono stati poi introdotti con Windows Server 2019: https://docs.microsoft.com/en-us/windows-server/get-started/whats-new-in-windows-server-1709

How-to:

Ecco due interessanti articoli su come creare uno Spazio di Archiviazione che utilizza il Pool di Storage funzionalità di Server 2016, e come utilizzarlo per creare un Rif volume:

https://blogs.technet.microsoft.com/filecab/2012/12/06/using-the-storage-pools-page-in-server-manager-to-create-storage-spaces/

https://blogs.technet.microsoft.com/canitpro/2013/05/01/step-by-step-deploying-refs/

(Italiano, Francese, Tedesco, Spagnolo, Portoghese (Brasile))