O que é o Sistema de Arquivos ReFS: Benefícios e Melhores Práticas

O Windows Server 2019 oferece muitos benefícios emocionantes em todos os aspectos. No entanto, ao pensar sobre os recursos de armazenamento com este lançamento e, mais importante ainda, como eles afetam os backups, um recurso que queremos examinar mais de perto é o sistema de arquivos ReFS do Windows Server 2019, versão 3.4. Ele oferece enormes melhorias em relação aos sistemas de arquivos anteriores em certos casos de uso, bem como versões anteriores do ReFS encontradas no Windows Server 2012 e 2016.

O que é o Sistema de Arquivos ReFS?

O sistema de arquivos ReFS, que significa Sistema de Arquivos Resistente, é o mais novo sistema de arquivos desenvolvido pela Microsoft, com a primeira versão lançada com o Windows Server 2012. Ele recebe seu nome dos recursos de resiliência neste sistema de arquivos. Além da resiliência, o sistema de arquivos da Microsoft é projetado com os objetivos de maximizar a disponibilidade, escalabilidade e integridade. Você pode criar volumes com este sistema de arquivos no Windows Server 2019 e no Windows 10 Pro para Estações de Trabalho.

Os administradores não precisam mais se preocupar em executar o utilitário chkdsk, que detecta erros no sistema de arquivos. Isso se deve em parte ao ReFS ter a capacidade de realizar verificações online da saúde do sistema de arquivos em tempo real.

O ReFS usa somas de verificação que permitem detectar qualquer corrupção de dados e se recuperar rapidamente dessa corrupção. Na verdade, se você olhar para um volume formatado em ReFS e executar Ferramentas > Verificar no volume, você recebe a mensagem: Você não precisa verificar este disco. O sistema de arquivos ReFS não precisa ser verificado.

Benefícios do ReFS do Windows Server 2019

Dois dos casos de uso onde o ReFS realmente se destaca são nas áreas de virtualização e uso por soluções de backup modernas. Alguns dos benefícios de alto nível do sistema de arquivos ReFS do Windows Server 2019 são:

• O ReFS aproveita as árvores B+ na estrutura do arquivo. A árvore B+ é muito eficiente no armazenamento de dados, pois há um alto fanout de nós filhos na estrutura. Ao usar ponteiros, a árvore B+ pode reduzir a quantidade de operações de E/S para recuperar um elemento na árvore.

• O tamanho máximo de volume para o ReFS é de 1 yottabyte ou 1 trilhão de terabytes!

• Os metadados do arquivo são periodicamente verificados lendo e realizando operações de checksum nos dados. Este novo verificador é outro mecanismo para garantir a resiliência do arquivo.

As streams de integridade do arquivo fornecem checksums adicionais dos dados do arquivo.

• Observação: Com os benefícios adicionais de resiliência, o ReFS é o sistema de arquivos recomendado para locais de banco de dados/log do Exchange Server 2019.O ReFS do Windows Server 2019 inclui a tecnologia de clonagem de blocos. Isso permite referências de ponteiro a blocos que, de outra forma, teriam que ser movidos.
• Copiar sob demanda é um mecanismo usado pelo ReFS para garantir a integridade ao gravar dados e evitar corrupção de dados em caso de perda de energia. Um sistema de arquivos resiliente cria uma cópia dos metadados para novos blocos ao editar os metadados (em vez de sobrescrever os metadados existentes) e vincula a cópia mais recente dos metadados a um arquivo correspondente após gravar os dados no disco. Vamos analisar isso com mais detalhes abaixo. No entanto, quando se trata de backups, a clonagem de blocos no ReFS aumenta significativamente o desempenho das soluções de backup que aproveitam a tecnologia de clonagem de blocos. Backups completos sintéticos não precisariam mais mover dados, mas em vez disso podem utilizar ponteiros para blocos existentes para a operação sintética.

• VDL Esparsa. VDL Esparsa ou comprimento de dados válidos permite que o ReFS zere arquivos muito rapidamente. Ao criar um disco VHD de tamanho fixo no Hyper-V, a operação poderia levar minutos para ser concluída para alocar o tamanho do disco. No entanto, com VDL esparsa, o ReFS pode zerar rapidamente os arquivos de disco do Hyper-V. Agora leva segundos para criar um disco grande de tamanho fixo em um volume ReFS.

A criação do disco de tamanho fixo padrão de 127 GB em um cluster Hyper-V com um volume compartilhado em cluster do ReFS, mostrado abaixo, levou segundos. Essa operação teria levado minutos em um volume formatado tradicionalmente com NTFS. O tempo para criar discos de tamanho fixo é reduzido neste caso.

Casos de Uso de Tecnologia de Backup

Utilizar a clonagem de blocos ReFS em soluções modernas de backup pode produzir ótimos resultados. Muitas soluções de backup que realizam backups de ambientes virtuais utilizam um processo chamado backups completos sintéticos. Antes de definirmos um backup completo sintético, vamos considerar um backup completo tradicional.

Com um backup completo ativo tradicional de uma máquina virtual, todos os dados necessários são recuperados para o backup completo a partir da própria máquina virtual de produção VMware ou Hyper-V. Ao fazer isso, essencialmente tanto a rede de produção quanto o armazenamento são utilizados para criar esse backup completo.

Com backups sintéticos, os dados para o backup completo são sintetizados a partir dos dados de backup que você já possui no repositório de backup. Novos backups completos são sintetizados, e a cadeia de backup é avançada. A tecnologia de clonagem de blocos com o ReFS do Windows Server 2019 pode acelerar significativamente o processo no qual as soluções de backup legadas podem sintetizar backups devido ao movimento de ponteiros em vez dos próprios blocos.

Com soluções de backup modernas como o NAKIVO Backup & Replication, isso não é necessário, no entanto. Os backups de VM são armazenados no modo sintético completo. Cada ponto de recuperação está ciente dos blocos necessários para recuperar completamente uma máquina virtual. Isso significa que não há necessidade de executar a transformação de arquivos de backup ou recriar backups completos usando o processo sintético.

Práticas recomendadas do ReFS do Windows Server 2019Embora o ReFS seja certamente um sistema de arquivos notável trazendo muitas melhorias, existem casos de uso onde não utilizamos o ReFS? Sim, existem algumas desvantagens do ReFS. Abaixo estão algumas áreas a serem observadas:

O ReFS não pode ser usado para a unidade do sistema/unidade de inicialização do sistema operacional Windows. Na verdade, você não vê uma opção para formatar sua unidade de inicialização com ReFS durante a instalação do Windows, já que o NTFS ainda é a opção preferida para o sistema operacional.

• O ReFS suporta a Deduplicação de Dados do Windows a partir do Windows Server 2019 1809 LTSC. Se você estiver usando uma versão mais antiga e quiser utilizar a deduplicação para um volume do Windows usando a capacidade de deduplicação nativa do Windows, você precisa ficar com o NTFS.

• O ReFS não suporta criptografia em nível de arquivo. Você pode usar a criptografia BitLocker com ReFS. No entanto, esta é uma tecnologia de criptografia em nível de volume. Se você quiser criptografar em nível de arquivo/pasta, precisará usar o NTFS.

• As cotas de disco não são suportadas com o Microsoft ReFS.
• O ReFS não suporta nomes de arquivo curtos 8.3 (compatíveis com o DOS) como progra~1.txt que são suportados no NTFS para compatibilidade.

• O ReFS consome mais recursos do sistema para operação. Um array ReFS maior consome mais RAM, recursos da CPU e operações de entrada/saída de disco por segundo (IOPS).

• Não é recomendado instalar aplicativos em volumes ReFS. O ReFS não suporta links rígidos (até o ReFS v.3.5).

• Para aproveitar o Microsoft ReFS, é recomendado usar este sistema de arquivos de servidor nos seguintes cenários:

Construção de um servidor de arquivos com suporte a tamanho de volume e tamanho de arquivo extra grandes.

• Criar volumes para armazenar máquinas virtuais Hyper-V.Opte pelo ReFS em servidores Windows em vez de em estações de trabalho Windows.

• Criando volumes para armazenar máquinas virtuais Hyper-V.

• Opte por ReFS em servidores Windows em vez de em estações de trabalho Windows.

• ReFS é preferido se você usa Spaces de Armazenamento e Storage Space Direct em seu servidor.

Nota: Spaces de Armazenamento é um recurso que permite criar um volume virtual usando vários discos físicos em um computador. O Spaces de Armazenamento oferece suporte a espelhamento como o RAID 1.

Pensamentos

Os recursos incluídos no Windows Server 2019 ReFS beneficiam muito ambientes com melhorias de resiliência, escalabilidade e desempenho. Agora você conhece as vantagens do ReFS, as limitações e quando não deve usar esse sistema de arquivos. A versão 3.4 do ReFS tem vantagens em alguns aspectos, mas não é uma substituição direta para o NTFS. Você pode armazenar VMs Hyper-V em volumes ReFS para obter melhores resultados, mas não se esqueça dos backups Hyper-V.

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