Mehr Leistung und Stabilität für Hyper-V und Dateiserver

Windows Server 2016: ReFS in der Praxis nutzen

| Autor / Redakteur: Thomas Joos / Andreas Donner

Das Resilent/Reliable File System (ReFS) ist sehr einfach nutzbar und sollte für bestimmte Einsatzgebiete auf jeden Fall verwendet werden.
Das Resilent/Reliable File System (ReFS) ist sehr einfach nutzbar und sollte für bestimmte Einsatzgebiete auf jeden Fall verwendet werden. (Bild: Joos / Microsoft)

Auch in Windows Server 2016 hat Microsoft das Resilent/Reliable File System (ReFS) integriert, und zwar in der neuen Version 3. Mit dem Dateisystem lassen sich Datenpartitionen formatieren und wesentlich effizienter, stabiler und auch schneller nutzen als unter NTFS. Es lohnt sich einen Blick auf die Möglichkeiten von ReFS zu werfen.

Das Resilent/Reliable File System (ReFS) ist sehr einfach nutzbar. Die Partition muss lediglich mit dem neuen Dateisystem formatiert werden. Dazu werden die gleichen Mittel verwendet wie beim Formatieren mit NTFS oder anderen Dateisystemen in Windows. Wichtig ist, dass die Anwendungen, die ihre Daten auf einem Datenträger mit ReFS speichern, kompatibel mit dem Dateisystem sind.

ReFS V3 in Windows Server 2016

Die Formatierung von Datenträgern geht natürlich auch jederzeit nachträglich über den Explorer oder die Festplattenverwaltung in Windows Server 2016. Für Windows 10 steht ReFS nicht zur Verfügung. Arbeitsstationen mit Windows 10 können aber problemlos auf Dateifreigaben zugreifen, die mit ReFS in Windows Server 2016 zur Verfügung gestellt werden.

Vor allem, wenn neue Funktionen für den Datenspeicher in Windows Server 2016 genutzt werden sollen, zum Beispiel Storage Spaces Direct oder die Speicherreplikation, bietet es sich an, die beteiligten Datenträger mit dem ReFS-Datei-System zu formatieren (siehe Abbildung 1). Als Datenträgerformat bietet sich beim Einsatz von ReFS das GPT-Format an. Dieses kann besser und schneller mit großen Datenträgern umgehen. Microsoft hat ReFS in Windows Server 2012 mit der Version 1 eingeführt. In Windows Server 2016 steht ReFS jetzt in der Version 3 zur Verfügung. In den Vorabversionen von Windows Server 2016, bis zur Technical Preview 3, hat Microsoft noch mit ReFS V2 gearbeitet.

Das müssen Sie beim Einsatz von ReFS beachten

ReFS ist für Anwender transparent. Das heißt, beim Zugreifen auf Freigaben, die auf Datenträgern mit ReFS gespeichert sind, muss nichts beachtet werden. In Windows Server 2016 hat ReFS von Microsoft in den meisten Fällen den Status „Empfohlen“ für einzelne Serverdienste. Setzen Unternehmen Anwendungen von Drittherstellern ein, sollte beim Entwickler nachgeprüft werden, ob dieser ReFS unterstützt.

ReFS unterstützt im Grunde genommen die gleichen Funktionen, wie NTFS. Es gibt aber durchaus Unterschiede und Funktionen, die in ReFS nicht möglich sind. Daran hat sich in Windows Server 2016 nichts geändert: ReFS-Datenträger lassen sich nicht komprimieren, und auch nicht als verschlüsseltes Dateisystem (EFS) nutzen. Quotas werden ebenfalls nicht unterstützt und auch die Deduplizierung funktioniert mit ReFS nicht. Auf ReFS-Laufwerken lassen sich auch keine Schattenkopien konfigurieren. Es besteht zudem auch in Windows Server 2016 keine Möglichkeit, von ReFS-Datenträgern zu booten. Ansonsten bieten ReFS-Datenträger aber alle Funktionen, die auch NTFS-Datenträger kennen. Das Dateisystem findet daher vor allem auf Datenträgern Einsatz, die zur Speicherung von Daten oder der Archivierung verwendet werden.

Die Vorteile von ReFS

ReFS-Datenträger beherrschen in Windows Server 2012/2012 R2 eine Größe von 16 Exabyte. In Windows Server 2016 lassen sich jetzt auch Datenträger in Yottabyte-Größe verwenden. Ordner auf ReFS-Dateiträgern können eine nahezu unbegrenzte Anzahl Dateien speichern, und auch die Anzahl der Ordner kann mehrere Trillionen betragen. Dateinamen können eine Länge von 32.000 Zeichen erreichen, Dateien eine Größe von 16 Exabytes, was vor allem im Datenbankbereich interessant sein dürfte. Wie bei NTFS, lassen sich auch in ReFS Berechtigungen auf Basis der Zugriffssteuerungslisten (ACL) vergeben. Die größten Vorteile des Dateisystems sind seine Stabilität und Robustheit. Im Gegensatz zu NTFS besteht bei ReFS keine Gefahr, wenn ein Server einfach abstürzt.

Außerdem kann sich das Dateisystem bei Problemen im laufenden Betrieb selbst reparieren. Beim Einsatz von NTFS ist immer ein Neustart des Servers notwendig, wenn das Dateisystem Probleme entdeckt. Reparaturen können bei NTFS Stunden dauern, während diese bei ReFS in Sekunden abgeschlossen sind. Entdeckt ReFS einen Fehler in einem Speicherplatz, veranlasst das Dateisystem selbstständig eine Reparatur. Dazu verwendet es gespeicherte Prüfsummen und Metadaten des Systems.

ReFS in der Praxis

Auch die Datenträger, auf denen die virtuellen Festplatten von VMs in Hyper-V gespeichert sind, sollten mit dem ReFS-Dateisystem formatiert sein. Administratoren können Datenträger entweder im Explorer oder in der Festplattenverwaltung mit ReFS formatieren. Die Formatierung kann aber auch in der Befehlszeile oder PowerShell erfolgen:

Format /fs:ReFS <Laufwerksbuchstabe>:
Format-Volume -DriveLetter <Buchstabe> -FileSystem ReFS -Full

Eine Schnellformatierung in der Befehlszeile wird mit folgendem Befehl durchgeführt:

Format /fs:ReFS /q <Buchstabe>

Um einen Datenträger von FAT32 zu NTFS umzuwandeln, kann in der Eingabeaufforderung mit dem Befehl convert <Buchstabe> /fs:ntfs gearbeitet werden (siehe Abbildung 2). Für eine Umwandlung von NTFS zu ReFS muss der Datenträger aber neu formatiert werden (siehe Abbildung 2).

Hier sollten Sie ReFS verwenden

Generell sollte ReFS immer verwendet werden, wenn Unternehmen auf Storage Spaces Direct in Windows Server 2016 setzen. Nur ReFS ist in der Lage, mit virtuellen Datenträgern umzugehen, die sich über mehrere physischen Datenträger verschiedenen Typs erstrecken. Auch für den Einsatz mit Hyper-V sollte auf ReFS gesetzt werden, das gilt auch für Datenträger auf denen sich Archivdaten befinden.

Das Erstellen von neuen virtuellen Festplatten geht auf ReFS-Datenträgern wesentlich schneller vonstatten als bei NTFS. Das liegt daran, dass ReFS hier mit Metadaten arbeitet, was wesentlich schneller geht als bei NTFS ohne die Metadaten. NTFS muss zum Beispiel die Nullen des leeren Datenträgers mit fester Größe auf die Sektoren schreiben. Diese Vorgänge dauern einige Zeit. Das ist bei ReFS nicht der Fall, da die Nullen der Festplatten in den Metadaten gespeichert werden. Dieser Vorgang dauert nur wenige Sekunden. Außerdem arbeitet ReFS wesentlich effizienter mit Snapshots/Prüfpunkten zusammen als NTFS. Vor allem beim Löschen von Snapshots und dem Zusammenführen der virtuellen Festplattendateien von Snapshots ist ReFS wesentlich schneller.

In Windows Server 2016 wird ReFS auch für den Einsatz mit Exchange Server 2016 und SQL Server 2014/2016 empfohlen. Denn gerade bei diesen Systemen kommen häufig Dateien zum Einsatz, die sehr groß sind, wichtige Daten enthalten und vor allem leistungsstark zur Verfügung stehen müssen. Außerdem bietet Exchange 2016 Funktionen, die mit ReFS optimal funktionieren. Darauf gehen wir im nächsten Abschnitt genauer ein.

ReFS und Database Divergence Detection

Microsoft empfiehlt die Datenspeicher für Postfachserver (siehe Abbildung 3) mit Exchange Server 2016 mit dem ReFS-Dateisystem zu formatieren. Exchange 2016 bietet eine neue Funktion mit der Bezeichnung „Database Divergence Detection“ und kann damit Probleme in den Datenbanken schneller erkennen und beheben, vor allem beim Einsatz auf ReFS-Datenträgern. Exchange 2016 überwacht im laufenden Betrieb die aktiven Kopien von Datenbanken und vergleicht die Daten mit den passiven Datenbanken. Findet Exchange dabei signifikante Fehler, korrupte Bereiche oder Divergenzen, kann sich die Datenbank automatisch reparieren. Hier ist ReFS hilfreich, da das Metadatensystem wesentlich schneller repariert werden kann, als NTFS.

Block Cloning mit ReFS

Anwendungen müssen häufig Dateien kopieren, die für ihren Betrieb notwendig sind. Dabei werden in vielen Fällen vorhandene Dateien geklont. Dieser Vorgang kostet Zeit, in der Anwendungen unter Umständen nicht optimal zur Verfügung stehen. Anwendungen, die mit ReFS kompatibel sind, können das Klonen von Dateien und einzelnen Blöcken an das Dateisystem delegieren. ReFS ist dazu in der Lage die notwendigen Daten dann selbst zu klonen. Diese Funktion ist automatisch aktiv und wird „Block Cloning“ genannt

Fazit

In Windows Server 2016 hat Microsoft V3 von ReFS integriert. Mit dieser Version ist das Dateisystem seinen Kinderschuhen entwachsen und wird für den produktiven Betrieb vieler Microsoft-Serverlösungen empfohlen. ReFS ist aber nicht immer besser geeignet als NTFS. Bezüglich der Leistung kann NTFS teilweise sogar besser sein. Außerdem hängt die Leistung auch von der Hardware ab, die zusammen mit Windows Server 2016 eingesetzt wird. In jedem Fall sollte vor der Verwendung von ReFS sichergestellt werden, dass alle eingesetzten Serveranwendungen ReFS unterstützen, und mit dem neuen Dateisystem besser arbeiten als mit NTFS.

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