ReFS vs NTFS: diferenças e comparações de desempenho

O sistema de arquivos ReFS (Resilient File System) é o sistema de arquivos mais recente da Microsoft, projetado para otimizar a disponibilidade de dados, gerenciar eficientemente a escalabilidade de grandes quantidades de dados e garantir a integridade dos dados através da chamada “resiliência” à corrupção de arquivos. O ReFS foi projetado para lidar com os novos cenários de crescimento de dados e como base para futuras inovações.

O ReFS foi introduzido com o Windows Server 2012, depois também trazido para o Windows 8 e as versões mais recentes do Windows 10. Desde sua primeira versão, outros recursos importantes foram introduzidos, especialmente com o Windows Server 2016 e o ​​Windows Server 2019.

Comparado ao NTFS, o ReFS introduz os principais recursos para melhorar a resiliência à corrupção de dados, desempenho e escalabilidade. Para entrar na prática, deve-se notar que em todos os sistemas operacionais mais recentes do Windows, especialmente em servidores, podemos criar facilmente unidades e partições formatadas em ReFS. Vamos ver quais são as principais vantagens de usar esse sistema de arquivos e quando usá-lo.

Aqui estão alguns dos principais benefícios do sistema de arquivos ReFS:

Resiliência
O ReFS apresenta novos recursos que podem detectar com precisão a corrupção e até mesmo corrigir esse tipo de corrupção enquanto permanecem on-line, ajudando a fornecer maior integridade e disponibilidade de dados:

• Fluxo de integridade: O ReFS usa somas de verificação para metadados e opcionalmente para dados de arquivo, permitindo que o ReFS detecte com segurança a corrupção do sistema de arquivos.
• Integração com o recurso Storage Spaces: quando usado em conjunto com um espelhamento ou espaço de paridade, o ReFS pode reparar automaticamente os danos detectados usando a cópia alternativa dos dados fornecidos pelos Storage Spaces.
• Correção de erros proativa: além de validar os dados antes das operações de leitura e gravação, o ReFS introduz um verificador de integridade de dados, conhecido como scrubber. Este depurador analisa periodicamente o volume, identificando corrupções latentes e ativando proativamente um reparo de dados corrompidos.

Desempenho
O ReFS introduz novos recursos para cargas de trabalho virtualizadas e sensíveis ao desempenho. Otimização de camada em tempo real, clonagem de bloco e VDL esparsa são bons exemplos dos recursos em evolução do ReFS, projetados para suportar cargas de trabalho dinâmicas e diversas:

Paridade acelerada por espelhamento: esse recurso oferece alto desempenho e juntos, armazenamento de dados mais eficiente. Para fazer isso, o ReFS divide um volume em dois grupos de armazenamento lógicos, conhecidos como camadas. Esses níveis podem ter seus próprios drives e tipos de resiliência, permitindo que cada nível otimize o desempenho ou a capacidade.

Melhoria de desempenho para VMs do Hyper-V: o ReFS apresenta novos recursos projetados especificamente para melhorar o desempenho de cargas de trabalho virtualizadas

Clonagem em Bloco: A clonagem de bloco acelera as operações de cópia, permitindo operações de mesclagem de pontos de verificação de máquinas virtuais mais rápidas e de menor impacto.

VDL Esparso: O ReFS permite que você rapidamente zere arquivos (preenchimento zero), reduzindo o tempo necessário para criar VHDs fixas de minutos a segundos.

Tamanho do cluster variável: o ReFS suporta os tamanhos de cluster 4K e 64K. O 4K é o tamanho de cluster recomendado para a maioria das distribuições, mas os clusters de 64 K são apropriados para grandes cargas de trabalho de E/S sequenciais.

Escalabilidade
O ReFS é projetado para suportar conjuntos de dados extremamente grandes – milhões de terabytes – sem afetar o desempenho, resultando em maior escalabilidade do que os sistemas de arquivos anteriores.

 

Para quais configurações se o ReFS  for compatível/recomendado?

A Microsoft expõe alguns dos cenários em que o uso do ReFS é recomendado/compatível e garante vantagens indiscutíveis:

Espaços de Armazenamento Diretos e Espaços de Armazenamento

Espaços de Armazenamento é uma tecnologia no Windows e no Windows Server que pode ajudar a proteger os dados contra falhas da unidade. É conceitualmente semelhante ao RAID, mas implementado no nível do software. Você pode usar um espaço de armazenamento para agrupar três ou mais unidades em um conjunto de armazenamentos. Se você ficar sem capacidade, basta adicionar mais unidades ao pool de armazenamento (veja um exemplo aqui: docs.microsoft.com/pt-br/windows-server/storage/storage-spaces/deploy-standalone-storage ).

O Espaço de Armazenamento Direto é um recurso de armazenamento em cache no lado do servidor para otimizar o desempenho do armazenamento. Esse cache é configurado automaticamente e baseado no tipo de unidade física presente (docs.microsoft.com/pt-br/windows-server/storage/storage-spaces/understand-the-cache).

O ReFS aumenta consideravelmente o desempenho nesses cenários, graças à sua paridade acelerada por espelho, clone de bloco, VDL esparso e assim por diante.

Discos comuns e destinos de backup
Esse uso geralmente se beneficia do uso de aplicativos específicos que precisam de confiabilidade e resiliência no gerenciamento de seus dados e que podem implementar internamente os recursos do ReFS. Ter um destino de backup formatado com o ReFS obviamente garante grandes benefícios de segurança de dados contra possíveis danos.

Vamos ver especificamente as diferenças entre o NTFS e o ReFS nas seguintes tabelas de comparação:

Limitações

Recursos

Os seguintes recursos estão disponíveis apenas no ReFS:

Os seguintes recursos não estão disponíveis no ReFS:

 

Conclusões

A partir das inovações introduzidas com o Windows Server 2016 e as mais recentes do Server 2019, podemos destacar alguns dos principais aspectos que podem tornar o ReFS a melhor escolha em muitos cenários.

O desempenho e a escalabilidade são certamente um dos pontos fortes do ReFS, sendo capazes de gerenciar grandes quantidades de dados de maneira muito rápida e otimizada. Na verdade, o ReFS permite volumes de até 1 Yottabyte ou 1000 bilhões de Terabytes. O ReFS usa o modo em árvore B+ para gerenciar a estrutura de arquivos. A árvore B+ é muito eficiente no armazenamento de dados, pois há uma quantidade muito grande de nós filhos na estrutura. Usando ponteiros, a árvore B+ pode reduzir a quantidade de operações de E/S para recuperar um elemento na árvore.

Segurança, ou seja, o fato de que não há mais necessidade de fazer um “disco de verificação”, já que este sistema de arquivos sozinho pode verificar e corrigir qualquer problema de corrupção de arquivos, graças às funções de metadados e resiliência.

Seu uso na tecnologia Espaço de Armazenamento e na virtualização, onde aproveita ao máximo o desempenho.

Quanto às limitações ou de qualquer forma algumas configurações com as quais não é possível usar o ReFS, deve-se destacar como o ReFS não pode ser usado para formatar o disco de inicialização do sistema operacional. Além disso, os discos removíveis e a criptografia do sistema de arquivos não são suportados. Até o Server 2016, a compactação e a desduplicação não eram suportadas, mas foram introduzidas no Windows Server 2019: docs.microsoft.com/en-us/windows-server/get-started/whats-new-in-windows -servidor-1709

Exemplos:

Aqui estão dois artigos interessantes sobre como criar um Espaço de Armazenamento usando o recurso Storage Pools do Server 2016 e como usá-lo para criar um volume ReFS:

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

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