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Resilient File System (ReFS) の概要

  • [アーティクル]

Resilient File System (ReFS) は、Microsoft の最新のファイル システムであり、データの可用性を最大化し、さまざまなワークロードの大規模なデータ セットに対して効率的に拡張し、破損に対する回復性を備えたデータの整合性を提供するように設計されています。 拡大する一連の記憶域のシナリオに対処し、未来の技術革新の基盤を確立することを目指しています。

主な利点

回復性

ReFS には、正確に破損を検出し、オンライン状態を維持しながら、それらの破損を修正できる新機能が導入されており、データの整合性と可用性が向上しています。

  • 整合性ストリーム - ReFS は、メタデータのチェックサムと、必要に応じてファイル データのチェックサムを使用します。これにより、ReFS は破損を確実に検出できます。
  • 記憶域スペースの統合 - ミラーまたはパリティ スペースと併用すると、ReFS は、記憶域スペースによって提供されるデータの代替コピーを使用して検出された破損を自動的に修復できます。 修復プロセスは、破損の領域のみに限定され、オンラインで実行されるため、ボリュームのダウンタイムを必要としません。
  • データの復旧 - ボリュームが破損し、破損したデータの代替コピーが存在しない場合、ReFS は名前空間から破損したデータを削除します。 ReFS では、ほとんどの修正できない破損を処理している間、ボリュームをオンライン状態に保つことができます。ただし、まれに、ReFS でボリュームをオフラインにすることが必要になる場合もあります。
  • 事前対応型のエラー修正 - ReFS では、読み取りと書き込みの前にデータを検証するだけでなく、"スクラブ機能" と呼ばれる、データ整合性スキャン機能が導入されています。 このスクラブ機能ではボリュームが定期的にスキャンされ、潜在的な破損部分を識別し、その破損データの修復を事前にトリガーします。

パフォーマンス

回復性の向上に加えて、ReFS には、パフォーマンスが重視される仮想化されたワークロードに関する新機能が導入されています。 リアルタイムでの階層の最適化、ブロックの複製、スパース VDL (有効データ長) は、動的に多様なワークロードをサポートするように設計されている、ReFS の先進的な機能の一例です。

  • ミラーリングによって高速化されたパリティ: ミラーリングによって高速化されたパリティは、パフォーマンスと容量効率の高い、データの記憶域を提供します。

    パフォーマンスと容量効率の高い記憶域を提供するために、ReFS は、ボリュームを階層と呼ばれる 2 つの論理記憶域グループに分割します。 これらの階層ではそれぞれドライブと回復性の種類を設定でき、各階層をパフォーマンスまたは容量について最適化することができます。 構成の例の一部を以下に示します。

    パフォーマンス レベル 容量階層
    ミラー SSD ミラー HDD
    ミラー SSD パリティ SSD
    ミラー SSD パリティ HDD

    これらのレベルが構成されると、ReFS はそれらを使用して、ホット データに高速なストレージを提供し、コールド データには容量効率に優れたストレージを提供します。

    • すべての書き込みはパフォーマンス レベルで実行され、パフォーマンス レベルに残っている大量のデータは、リアルタイムで容量レベルに効率的に移動されます。
    • ハイブリッド展開 (フラッシュ ドライブと HDD ドライブの混合) を使用している場合、記憶域スペース ダイレクトのキャッシュは、読み取りを高速化し、仮想化されたワークロードのデータ断片化の影響を軽減します。 それ以外の場合、オールフラッシュ展開を使用すると、パフォーマンス レベルでも読み取りが発生します。

    注意

    Windows Server の展開では、ミラーリングによって高速化されたパリティは記憶域スペース ダイレクトでのみサポートされます。 アーカイブとバックアップのワークロードでのみ、ミラーリングによって高速化されたパリティを使用することをお勧めします。 仮想化されたワークロードやその他の高パフォーマンス ランダム ワークロードの場合は、パフォーマンスを向上するために 3 方向ミラーを使用することをお勧めします。

  • VM の操作の高速化 - ReFS では、仮想化されたワークロードのパフォーマンスを向上させる新機能が導入されています。

    • ブロックの複製 - ブロックの複製によってコピー操作が高速化されるため、VM のチェックポイントのマージ操作をすばやく実行し、影響を抑えることができます。
    • スパース VDL - ReFS では、スパース VDL によってファイルを迅速にゼロ化することができ、固定 VHD を作成するために必要な時間が数十分からわずか数秒に短縮されます。

  • 可変クラスター サイズ - ReFS では、4 K と 64 K の両方のクラスター サイズをサポートしています。 ほとんどの展開で推奨されるクラスター サイズは 4 K ですが、サイズの大きい順次 IO ワークロードには 64 K クラスターが適しています。

スケーラビリティ

ReFS は、非常に大規模なデータ セット (数百万テラバイト) をパフォーマンスに悪影響を与えることなくサポートするように設計されており、以前のファイル システムよりも大きなスケーリングを実現します。

サポートされているデプロイ

Microsoft は、さまざまな構成とワークロードで汎用的に使用できる専用の NTFS を開発しました。 Microsoft では、ReFS が提供する可用性、回復性、およびスケーリングを特に必要とするお客様向けに、次の構成およびシナリオで使用する ReFS をサポートしています。

注意

ReFS でサポートされるすべての構成は、Windows Server Catalog 認定のハードウェアを使用し、アプリケーションの要件を満たしている必要があります。

重要

クラスターの共有ボリューム (CSV) に ReFS を使用する場合は、「フェールオーバー クラスターでクラスターの共有ボリュームを使用する」を参照してください。

記憶域スペース ダイレクト

仮想化されたワークロードやネットワーク接続ストレージには、記憶域スペース ダイレクトに ReFS を展開することをお勧めします。

  • ミラーリングによって高速化されたパリティと記憶域スペース ダイレクトのキャッシュによって、高パフォーマンスで容量効率の高い記憶域が提供されます。
  • ブロックの複製とスパース VDL の導入により、.vhdx ファイルの作成、マージ、拡張などの操作が大幅に高速化されます。
  • 整合性ストリーム、オンライン修復、および代替データのコピーを使用すると、ReFS と記憶域スペース ダイレクトは、メタデータとデータの両方でストレージ コントローラーと記憶域メディアの破損を共同で検出して修正できます。
  • ReFS は、拡張して大規模なデータ セットをサポートするための機能を提供します。

記憶域スペース

共有の SAS エンクロージャを備えた記憶域スペースへの ReFS の展開は、アーカイブ データのホストやユーザー ドキュメントの格納に適しています。

  • 整合性ストリーム、オンライン修復、および代替データのコピーを使用すると、ReFS と記憶域スペースは、メタデータとデータの両方でストレージ コントローラーと記憶域メディアの破損を共同で検出して修正できます。
  • また、記憶域スペースの展開では、ブロックの複製や ReFS が提供するスケーラビリティを利用することもできます。

注意

記憶域スペースは、BusTypes SATA、SAS、NVME を介したローカルの非リムーバブル直接接続、または HBA (パススルーモードでは RAID コントローラーとも呼ばれます) を介した接続をサポートします。

ベーシック ディスク

ベーシック ディスクへの ReFS 展開は、独自のソフトウェアの回復性と可用性ソリューションを実装するアプリケーションに最適です。

  • 独自の回復性と可用性を備えたソフトウェア ソリューションを導入するアプリケーションでは、整合性ストリーム、ブロック複製、および大規模なデータ セットをスケーリングおよびサポートする機能を使用できます。

注意

ベーシック ディスクには、BusTypes SATA、SAS、NVME、または RAID を介したローカルの非リムーバブル直接接続が含まれます。 ベーシック ディスクには記憶域スペースは含まれません。

バックアップ ターゲット

ReFS をバックアップ ターゲットとして展開することは、独自の回復性と可用性ソリューションを実装するアプリケーションとハードウェアに最適です。

  • 独自の回復性と可用性を備えたソフトウェア ソリューションを導入するアプリケーションでは、整合性ストリーム、ブロック複製、および大規模なデータ セットをスケーリングおよびサポートする機能を使用できます。

注意

バックアップ ターゲットには、上記でサポートされている構成が含まれます。 ファイバー チャネルと iSCSI SAN のサポートに関する詳細については、アプリケーションおよびストレージ アレイ ベンダーにお問い合わせください。 SAN の場合、仮想プロビジョニング、トリミング/マップ解除、オフロード データ転送 (ODX) などの機能が必要な場合は、NTFS を使用する必要があります。

機能の比較

制限

機能 ReFS NTFS
ファイル名の最大長 255 Unicode 文字 255 Unicode 文字
パス名の最大長 32 K Unicode 文字 32 K Unicode 文字
ファイルの最大サイズ 35 PB (ペタバイト) 256 TB
最大ボリューム サイズ 35 PB 256 TB

機能

ReFS および NTFS では、次の機能を使用できます。

機能 ReFS NTFS
BitLocker 暗号化 はい はい
データ重複除去 可1 はい
クラスター共有ボリューム (CSV) のサポート はい2 3 はい
分岐点 / ソフト リンク はい はい
ハード リンク はい4 はい
フェールオーバー クラスターのサポート はい はい
アクセス制御リスト はい はい
USN ジャーナル はい はい
変更通知 はい はい
接合ポイント はい はい
マウント ポイント はい はい
再解析ポイント はい はい
ボリューム スナップショット はい はい
ファイル ID はい はい
oplock はい はい
スパース ファイル はい はい
名前付きストリーム はい はい
仮想プロビジョニング ○5 はい
トリミング/マップ解除 ○5 はい
ページ ファイルのサポート はい6 はい
  1. Windows Server バージョン 1709 以降、Windows Server 2019 (1809) LTSC 以降で使用できます。
  2. Windows Server 2012 R2 以降で使用できます。
  3. CSV は、記憶域スペース、記憶域スペース ダイレクト (S2D)、または SAN での直接 I/O を使用しません。
  4. Windows 10 Enterprise Insider Preview ビルド 19536 以降でフォーマットされたバージョン ReFS 3.5。 ハード リンクのサポートは、新しくフォーマットされたボリュームに対してのみ追加されます。 以前のバージョンからアップグレードされたボリュームでは、ハード リンクを使用できません
  5. 記憶域スペースのみ。
  6. ReFS 3.7 以降で使用できます。

次の機能は、ReFS でのみ使用できます。

機能 ReFS NTFS
ブロックの複製 はい いいえ
スパース VDL はい いいえ
ミラー高速パリティ 〇 (記憶域スペース ダイレクト上) No
ファイルレベルのスナップショット 可1 No
  1. Windows Server 2022 以降で使用できます。

現時点では、ReFS で次の機能は利用できません。

機能 ReFS NTFS
ファイル システムの圧縮 いいえ はい
ファイル システムの暗号化 いいえ はい
トランザクション いいえ はい
オブジェクト ID いいえ はい
オフロード データ転送 (ODX) いいえ はい
短い名前 いいえ はい
拡張属性 いいえ はい
ディスク クォータ いいえ はい
起動可能 いいえ はい
リムーバブル メディアでのサポート いいえ はい

その他の参照情報