ReFS trong Windows là gì?

ReFS xuất phát từ Resilient File System, là hệ thống file được Microsoft tạo ra cho Windows OS. Nó được thiết kế để khắc phục một số hạn chế của New Technology File System (NTFS). ReFS được thiết kế để có khả năng chống chịu tốt hơn trước hỏng dữ liệu, hiệu suất tốt hơn cho một số tải công việc nhất định, và mở rộng tốt hơn cho các hệ thống file rất lớn.

Lịch sử của ReFS

Microsoft giới thiệu ReFS vào tháng 9 năm 2012, khi họ phát hành Windows Server 2012 dưới dạng hệ thống file tùy chọn để giải quyết yêu cầu lưu trữ dữ liệu lớn hơn và tải công việc lớn hơn. Microsoft thêm ReFS vào các phiên bản desktop của Windows bắt đầu từ Windows 8.1 vào tháng 10 năm 2013 nhưng chỉ có thể sử dụng như một phần của tính năng Storage Spaces gom ổ đĩa. Và cũng được bao gồm trong Windows 10. Microsoft loại bỏ khả năng tạo volume ReFS trong Windows 10 trong bản 2017 Fall Creators Update, ngoại trừ Windows 10 Pro for Workstations. Nhưng OS vẫn sẽ đọc ReFS.

Cách ReFS hoạt động

ReFS tương thích cao với NTFS và được xây dựng trên cơ sở NTFS để có sự nhất quán & toàn vẹn dữ liệu tốt hơn. Nếu OS phát hiện lỗi hệ thống & dữ liệu bị mất/hỏng thì ReFS có thể khôi phục dữ liệu bị mất/hỏng. ReFS cũng chống lại bit rot tức là hỏng bit trong hệ thống file theo thời gian, thông qua tác vụ quét đĩa đọc và xác thực dữ liệu. Microsoft đã sử dụng một phần codebase NTFS để tạo ra ReFS & thêm hỗ trợ cho Win32 APIs để các API hiện có tương thích, cung cấp hỗ trợ ReFS cho một số tính năng, chẳng hạn như danh sách kiểm soát truy cập & file IDs.

Trong NTFS, có nhiều lý do khác nhau cho hỏng metadata file, chẳng như tắt hệ thống đột ngột do mất điện, hoặc khi hệ thống chỉ ghi một phần của block. Để tránh hư hỏng dữ liệu, ReFS sử dụng kỹ thuật allocate-on-write, đọc & ghi file trong một lệnh duy nhất. Kỹ thuật allocate-on-write sử dụng bản sao thin provision của cơ sở dữ liệu nguồn để giảm cơ hội hỏng hóc.

Một cấu trúc B+ tree được ReFS sử dụng để quản lý dữ liệu thông qua lập chỉ số metadata. Cây bao gồm gốc, nút nội bộ và lá. Cây B+ lưu trữ dữ liệu theo mẫu phân nhánh, nơi mỗi nút trong cây có danh sách có thứ tự của khóa và con trỏ đến nút cấp thấp hơn hoặc lá. Bản ghi được lưu ở cấp lá, cho phép nhiều nhánh hơn. Quy trình này giảm disk I/O và cung cấp hiệu suất tốt hơn.

ReFS không phải là thay thế trực tiếp cho NTFS. ReFS không hỗ trợ một số tính năng NTFS, chẳng như master file table (MFT), hỗ trợ page file và object IDs. Một số ứng dụng chỉ hoạt động với tính năng chỉ có sẵn trên NTFS. Nhiều tính năng NTFS không phải là một phần của phiên bản NTFS trước đó, chẳng như alternative streams, named streams và sparse files, mà Microsoft đã thêm vào ReFS trong các cập nhật sau.

Các tính năng và thay đổi đáng chú ý

1. ReFS được tích hợp với tính năng Storage Spaces. Nếu Storage Space được gương sử dụng ReFS được thiết lập, Windows sẽ phát hiện hỏng hệ thống file & tự động sửa chữa vấn đề bằng cách sao chép bản sao thay thế của dữ liệu sang ổ đĩa khác. Tính năng này có sẵn trên cả Windows 10 và Windows 8.1.
2. Nếu hỏng dữ liệu được phát hiện bởi ReFS và nó không có bản sao thay thế để khôi phục, hệ thống file có thể xóa dữ liệu bị hỏng khỏi ổ đĩa ngay lập tức. Khởi động lại hệ thống không cần thiết hoặc đưa ổ đĩa ngoại tuyến, như người ta làm với NTFS.
3. Khi đọc và ghi ReFS không chỉ kiểm tra file cho hỏng hóc. Tất cả file trên ổ đĩa được kiểm tra thường xuyên bởi trình quét toàn vẹn dữ liệu tự động để xác định & khắc phục hỏng dữ liệu, cũng vậy, đây là hệ thống file tự sửa. Không cần chạy chkdsk nữa.
4. Hệ thống file mới cũng kháng lại hỏng dữ liệu theo cách khác. Ví dụ, khi bạn cập nhật metadata của file—tên file, ví dụ—hệ thống file NTFS sẽ trực tiếp sửa đổi metadata của file. Nếu máy tính của bạn bị lỗi hoặc mất điện trong quá trình này, có thể có hỏng dữ liệu. Khi bạn cập nhật metadata của file, hệ thống file ReFS sẽ tạo bản sao mới của metadata. ReFS sẽ trỏ file về metadata mới chỉ khi metadata mới được ghi, nên, không có rủi ro metadata của file bị hỏng. Điều này được gọi là "copy-on-write". Kỹ thuật copy-on-write cũng được các hệ thống file hiện đại khác sử dụng ví dụ ZFS & BtrFS trên Linux & APFS file system mới của Apple.
5. ReFS sử dụng checksum cho metadata—và nó có thể tùy chọn sử dụng checksum cho dữ liệu file, cũng vậy. Bất cứ khi nào nó đọc hoặc ghi file, ReFS kiểm tra checksum để đảm bảo nó đúng. Điều này có nghĩa là hệ thống file bản thân có cách tích hợp để phát hiện hỏng dữ liệu ngay lập tức.
6. Ngoài tính năng toàn vẹn dữ liệu, ReFS mở rộng quy mô đến volume và kích thước file lớn hơn, so với NTFS trong dài hạn, đây là những cải tiến quan trọng.
7. ReFS hỗ trợ kích thước volume tối đa 262,144 exabytes (16 exbibytes), so với 16 exabytes trong NTFS. ReFS hỗ trợ lên đến 32,768 ký tự trong tên file, so với giới hạn 255 ký tự trong NTFS.
8. Các tính năng ReFS khác bao gồm hiệu suất cải tiến với Hyper-V, hỗ trợ integrity streams để dùng checksum đánh giá trạng thái dữ liệu và data striping cho hiệu suất tương tự RAID.
9. Microsoft thêm hỗ trợ cho alternate data streams trong phiên bản 1.2 để cho phép ReFS hoạt động với triển khai Microsoft SQL Server. Các cập nhật đáng chú ý khác bao gồm hỗ trợ cho data deduplication — một tính năng tối ưu hóa lưu trữ — trong ReFS phiên bản 3.2 với phát hành Windows Server phiên bản 1709 trong Semi-Annual Channel vào tháng 10 năm 2017.
10. ReFS cũng loại bỏ tên file DOS-style 8.3 ví dụ C:\Program Files\ tại C:\PROGRA~1\ trên volume NTFS vẫn có thể truy cập cho mục đích tương thích công nghệ cũ hơn. Các tên file kế thừa này không được hỗ trợ trên ReFS.
11. ReFS không chỉ là cải tiến của NTFS. Thay vào đó, Microsoft tập trung vào một vài tối ưu hóa quan trọng khiến ReFS hoạt động tốt hơn nhiều trong một số trường hợp nhất định.
12. ReFS khi dùng với Storage Spaces, hỗ trợ "real-time tier optimization". Bạn có thể có pool ổ đĩa với cả ổ tối ưu cho hiệu suất và ổ tối ưu cho dung lượng. ReFS sẽ luôn ghi vào ổ trong tier hiệu suất, tối đa hóa hiệu suất. Trong nền tảng, ReFS sẽ tự động di chuyển các khối dữ liệu lớn sang ổ chậm hơn cho lưu trữ dài hạn.
13. Trên Windows Server 2016, ReFS đã được cải tiến để cung cấp hiệu suất tốt hơn với một số VM nhất định tức là tính năng máy ảo. Phần mềm ảo Hyper-V của Microsoft tận dụng những thứ này (và về mặt lý thuyết, phần mềm máy ảo khác có thể hỗ trợ chúng nếu họ muốn) như ReFS hỗ trợ block cloning, tăng tốc hoạt động cloning máy ảo và checkpoint-merging. Để tạo bản sao cloned của máy ảo, ReFS chỉ cần tạo bản sao mới của metadata trên ổ đĩa và trỏ nó tại dữ liệu hiện có trên ổ đĩa. Đó là vì, với ReFS, nhiều file có thể trỏ đến cùng dữ liệu ngầm trên đĩa. Khi máy ảo thay đổi và dữ liệu mới được ghi vào ổ đĩa, nó được ghi vào vị trí khác và dữ liệu máy ảo gốc được để lại trên ổ đĩa. Điều này làm cho quy trình cloning nhanh hơn nhiều và yêu cầu thông lượng đĩa ít hơn nhiều.
14. Có một tính năng "sparse VDL" mới được thêm vào ReFS cho phép ReFS nhanh chóng ghi số không vào file lớn. Điều này làm cho việc tạo file ổ cứng ảo (VHD) fixed-size mới, trống, nhanh hơn nhiều. Trong khi điều này có thể mất 10 phút với NTFS, nó chỉ mất vài giây với ReFS.
15. Bạn sẽ tìm thấy thêm chi tiết về ReFS và các tính năng cụ thể nó hỗ trợ trên trang web của Microsoft.

Nhược điểm của ReFS

Tất cả các tính năng này nghe có vẻ rất tốt, nhưng bạn không thể chỉ chuyển sang ReFS từ NTFS.

1. Windows không thể khởi động từ ReFS và yêu cầu NTFS.
2. ReFS tiêu thụ nhiều tài nguyên hệ thống hơn, so với NTFS.
3. Càng lớn mảng đĩa, càng nhiều RAM và IOPS ReFS sử dụng cho toàn vẹn file.
4. Dữ liệu NTFS không thể chuyển đổi sang ReFS.
5. ReFS cũng bỏ qua các tính năng khác NTFS bao gồm, bao gồm nén hệ thống file và mã hóa, hard links, extended attributes, data deduplication, và disk quotas. Nhưng ReFS tương thích với nhiều tính năng khác của NTFS ví dụ: trong khi mã hóa dữ liệu cụ thể ở cấp hệ thống file không thể thực hiện, ReFS tương thích với mã hóa BitLocker toàn đĩa.
6. Trong Windows 10 bạn không thể format partition cũ thành REFS. Bạn hiện chỉ có thể dùng ReFS với Storage Spaces, nơi tính năng độ tin cậy của nó giúp bảo vệ chống lại hỏng dữ liệu. Volume có thể được format thành ReFS thay vì NTFS trên Windows Server 2016. Bạn có thể muốn làm điều này cho volume bạn dự định lưu trữ máy ảo, ví dụ. Tuy nhiên, bạn vẫn không thể dùng ReFS trên volume boot. Windows chỉ có thể boot từ ổ NTFS.
7. Ổ ReFS không hỗ trợ cài đặt bất kỳ ứng dụng hoặc chương trình nào. Lý do là do không hỗ trợ hard links trong ReFS & rất ít chương trình cho phép cài đặt trên volume ReFS nhưng ngay cả những chương trình đó cũng gặp vấn đề khi chạy.

Cách sử dụng ReFS

1. Trên Windows Server, bạn có thể chọn format một số volume thành ReFS bằng công cụ quản lý đĩa thông thường, điều này có thể đặc biệt hữu ích nếu bạn đang dùng máy ảo trên những ổ đĩa đó. Nhưng bạn không thể format ổ boot thành ReFS, và bạn sẽ mất truy cập một số tính năng NTFS.
2. Chức năng ReFS hiện có sẵn như một phần của Windows 10 Pro for Workstations