•  Funciones de Hyper-V Resilient File System (ReFS) y New Technology File System (NTFS) y lo que los diferencia.

¿Qué es NTFS?

NTFS es un sistema de archivos de Microsoft disponible por defecto en las versiones anteriores de Windows y Windows Server. El sistema de archivos NTFS ofrece una serie de funciones que se utilizan para gestionar los archivos de disco y evitar fallos en el mismo. Entre ellas se encuentran el control de acceso de seguridad (ACL), la utilización del espacio en disco, la mejora de los metadatos, el registro en diario del sistema de archivos, el cifrado, los archivos dispersos y las cuotas de disco. Además, Cluster Shared Volumes se puede utilizar con el rol Hyper-V, que permite el acceso a un disco compartido que contiene un volumen NTFS por varios nodos en un clúster de conmutación por recuperación.

¿Qué es ReFS?

El Sistema de archivos resistente (ReFS) es el nuevo sistema de archivos de Microsoft, que está diseñado para maximizar la disponibilidad de los datos, escalar de manera eficiente conjuntos de datos de gran tamaño en diversas cargas de trabajo y proporcionar la integridad de los datos con resistencia a daños. Intenta solucionar un creciente conjunto de escenarios de almacenamiento y establecer una base para futuras innovaciones.

ReFS, también conocido como Protogon, es un sistema de archivos desarrollado por Microsoft e introducido con Windows Server 2012. La idea detrás de ReFS era construir un archivo avanzado para almacenar de forma segura grandes cantidades de datos. Para ello, se introdujeron las siguientes funciones: resiliencia integrada, comprobación automática de la integridad, depuración de datos y prevención de la degradación de datos.

Además, el sistema de archivos ReFS puede integrarse a la perfección con Storage Spaces, que es una capa de virtualización del almacenamiento utilizada para la duplicación y división de datos, así como para compartir pools de almacenamiento. Gracias a ello, ReFS puede detectar archivos dañados dentro de un disco y repararlos automáticamente. El objetivo de ReFS era crear un sistema de archivos con resiliencia frente a la corrupción de datos y escalabilidad bajo demanda para entornos de gran tamaño.

ReFS presenta nuevas características que pueden detectar daños con precisión y también solucionarlos mientras aún está en línea, que te ayudarán a proporcionar una mayor integridad y disponibilidad para tus datos:

• Secuencias de integridad -ReFS usa sumas de comprobación para los metadatos y, opcionalmente, para datos de archivos, lo que da ReFS la capacidad de detectar daños de manera confiable.
• Integración de espacios de almacenamiento: cuando se usa junto a un espacio de reflejo o de paridad, ReFS puede reparar automáticamente daños detectados mediante la copia alternativa de los datos proporcionados por los espacios de almacenamiento. Los procesos de reparación se localizan en el área del daño y se ejecuta en línea, por lo que no se requiere tiempo de inactividad de los volúmenes.
• Recuperación de datos: si se produce algún tipo de daño en un volumen y no existe una versión alternativa de los datos dañados, ReFS elimina los datos dañados del espacio de nombres. ReFS mantiene el volumen en línea mientras se ocupa de la mayoría de los daños que no pueden corregirse, pero existen algunos casos excepcionales en los que ReFS tiene que ocuparse de este volumen en modo sin conexión.
• Corrección de errores proactiva: además de validar los datos antes de las lecturas y escrituras, ReFS presenta un escáner de integridad de datos, conocido como depurador. Este verificador de manera periódica escanea el volumen, identificando los daños latentes y activando proactivamente una reparación de los datos corruptos.

Además de proporcionar mejoras de resistencia, ReFS presenta nuevas características para cargas de trabajo dependientes del rendimiento y virtualizadas. La optimización de niveles en tiempo real, la clonación de bloques y la longitud de datos válida (VDL) dispersa son buenos ejemplos de las capacidades cambiantes de ReFS, que están diseñadas para admitir cargas de trabajo dinámicas y diversas:

• Paridad acelerada por reflejo: la paridad acelerada por reflejo ofrece un alto rendimiento además de un almacenamiento eficaz de capacidad para los datos.

Por defecto, las instalaciones de Windows están bloqueadas en el sistema de archivos NTFS, lo queramos o no.  Al mismo tiempo, Microsoft no nos permite cambiarlo durante la pantalla de instalación. Sin embargo, esto es algo que parece que va a cambiar a partir de ahora. Es un cambio que se está comenzando a vislumbrar en las nuevas versiones preliminares de Windows 11. En concreto, en la nueva compilación 27823 del canal Canary, esto es algo que ya ha cambiado.

 

Tal y como se ha visto en esta versión de prueba del sistema operativo, el asistente de instalación tiene una lista desplegable que nos permite decidir si deseamos instalar Windows 11 en una unidad de disco con formato NTFS o ReFS. Para aquellos que no lo sepan, ReFS es un nuevo sistema de archivos que nos ofrece un rendimiento más rápido y soporte para mayores tamaños de volumen. Asimismo nos proporciona una mejor integridad de los datos que guardamos en las unidades. En principio, ReFS estaba limitado a Windows Server, pero parece que Microsoft lo ampliará a las versiones de usuario de Windows 11.

 

Y es que debemos tener muy presente que al margen de rendimiento que nos dé el procesador del equipo o la cantidad de memoria RAM instalada, también debemos tener muy presente el cuidado de las unidades de almacenamiento. Un correcto mantenimiento y uso de estos elementos hardware, influirá de manera directa en el rendimiento de nuestro orden, de ahí el cambio que Microsoft ahora nos permite hacer a la hora de realizar una instalación limpia de Windows 11.

Rendimiento de ReFS frente a NTFS

Tanto NTFS como ReFS tienen funciones específicas que les permiten mejorar significativamente el rendimiento del sistema de archivos.

En Windows Server 2008 se introdujo NTFS transaccional, que permitía supervisar el rendimiento del sistema mediante transacciones. En este caso, las operaciones con archivos se realizan mediante transacciones atómicas, lo que significa que puede configurar una transacción para que aplique múltiples cambios a los archivos del sistema. La operación se configura de forma que se garantice el éxito de todas las operaciones o de ninguna de ellas. En caso de fallo del sistema, los cambios adoptados se escriben en el disco y el trabajo transaccional incompleto se revierte. Así, las transacciones permiten realizar operaciones sin interrupciones ni errores y guardar los progresos realizados.

Otras opciones que permiten aumentar el rendimiento son las cuotas de disco, la compresión de archivos y el cambio de tamaño. Con las cuotas de disco, el administrador puede asignar a los usuarios una determinada cantidad de espacio en disco e identificar si se ha superado el límite. Además, NTFS puede comprimir los archivos del sistema mediante algoritmos de compresión, aumentando así la capacidad de almacenamiento. La función de redimensionamiento permite aumentar o reducir el tamaño del volumen NTFS mediante el uso de espacio de disco no asignado dentro del sistema.

Como ya se ha mencionado, ReFS puede integrarse con Windows Storage Spaces, lo que permite optimizar los niveles en tiempo real. Un volumen en ReFS se divide en dos sectores, a saber, el nivel de rendimiento y el nivel de capacidad. A cada uno de estos niveles se le asignan sus propios tipos de unidad y resiliencia, lo que garantiza una optimización de alto nivel. Las operaciones de escritura se ejecutarán en el nivel de rendimiento, y los grandes bloques de datos almacenados en el nivel de rendimiento se transferirán al nivel de capacidad en tiempo real.

Las siguientes funciones se introdujeron específicamente para acelerar el rendimiento de las máquinas virtuales Hyper-V. Con la función VDL (Valid Data Length) dispersa, ReFS puede poner rápidamente a cero los archivos, lo que permite crear archivos de disco duro virtual (VHD) en cuestión de segundos. Otra función es la clonación de bloques, que se aplica cuando se trabaja con cargas de trabajo dinámicas, como la clonación de máquinas virtuales y las operaciones de fusión de puntos de control. En este caso, la clonación de bloques se realiza sobre la base de metadatos, en lugar de datos de archivo. De este modo, se acelera el rendimiento de las operaciones de copia y se reduce la sobrecarga del disco.

Escalabilidad

Comparando la escalabilidad de ReFS frente a NTFS, el primero puede soportar volúmenes de datos extremadamente grandes. NTFS proporciona teóricamente una capacidad máxima de 16 exabytes, mientras que ReFS tiene 262.144 exabytes. Así, ReFS es más fácilmente escalable que NTFS y garantiza un rendimiento eficiente del almacenamiento.

También hay que tener en cuenta que la longitud máxima de un nombre de archivo en NTFS y ReFS es de 255 caracteres, mientras que la longitud máxima de un nombre de ruta es de 32.768 caracteres. Sin embargo, ReFS ofrece compatibilidad con nombres y rutas de archivo más largos por defecto. En cuanto a NTFS, necesitas desactivar manualmente el límite de caracteres cortos.

Comparación de funciones

Debido a que NTFS es un predecesor de ReFS, este último ha tomado prestadas la mayoría de sus funciones de NTFS. La siguiente tabla muestra en qué se diferencian los dos sistemas de archivos en cuanto a sus funciones y cuál de ellos tiene un conjunto de herramientas más completo.

Por qué ReFS aún no puede sustituir a NTFS

Como se puede ver en la tabla anterior, la cuestión ReFS vs NTFS sigue siendo relevante, ya que ReFS sigue siendo muy limitado en sus funciones, en comparación con NTFS. Funciones cruciales de NTFS como la compresión de datos, el cifrado, las transacciones, los enlaces duros, las cuotas de disco y los atributos extendidos no están presentes en ReFS. Otra limitación es que, a diferencia de NTFS, ReFS no ofrece la posibilidad de arrancar Windows desde un volumen ReFS.

Sus limitadas funciones se explican por la razón por la que se construyó, que es garantizar la protección contra la corrupción de datos y proporcionar una mayor escalabilidad del sistema de archivos. Sin embargo, ReFS no puede descartarse como un sistema de archivos menos eficiente, ya que cuenta con un amplio número de funciones que pueden mejorar su rendimiento. Por ejemplo, ReFS no incluye la función de cifrado del sistema de archivos (EFS) utilizada en NTFS, que permite el cifrado a nivel de sistema de archivos. En cambio, ReFS tiene la función de cifrado BitLocker, que proporciona cifrado de todo el disco.

Por tanto, elegir entre ReFS y NTFS depende principalmente de la tarea específica para la que se vaya a utilizar. Actualmente, NTFS es una opción más preferible cuando se trata de almacenar datos menos sensibles y tener un control más granular sobre los archivos del sistema. Por otro lado, ReFS puede atraer a usuarios que necesitan gestionar datos en entornos a gran escala y desean garantizar la integridad de sus datos en caso de corrupción de archivos.

Los tamaños de archivo y límites de almacenamiento:

Listado de límites:

La diferencia de capacidad de manejo de datos entre ambos sistemas es literalmente abismal, prestando ReFS una tasa de manipulación de datos con casi 137 veces más capacidad que la que puede gestionar NTFS, tal y como se puede ver en la tabla.

Tabla. Límites de archivos en NTFS y ReFS

NOTA: Recordemos que 1 PB son 1000 TB.

Tamaño del clúster:

Los tamaños de clúster o de unidad de asignación determinan, en gran medida, la forma en que se va a gestionar y comportar el sistema de ficheros. Esto se debe a que el clúster representa la unidad más pequeña de espacio que puede ser asignado a un archivo.

Cuando hablamos de NTFS y ReFS, debemos tener en cuenta que permiten distintos tamaños de clúster y esto puede ser interesante en función del uso que se le vaya a dar a cada espacio de almacenamiento.

En el caso de NTFS, podemos trabajar con tamaños de clúster de entre 512 y 64K, aunque comúnmente se recomienda trabajar con tamaños de espacio de asignación de 4K para minimizar el desperdicio de espacio que podría generarse al almacenar archivos de pequeño volumen.

Para NTFS se recomienda usar esos 4K y se desaconseja usar tamaños inferiores porque pueden generar problemas de rendimiento, pero también puede ser interesante usar tamaños de 64K para los casos en los que se necesiten más de 16TB de almacenamiento, ya que ese sería el límite con 4K.

Así mismo, NTFS tiene ciertos problemas derivados de la fragmentación por su diseño en el que se mantiene cierta retrocompatibilidad hacia sistemas antiguos. Una forma de capear esos problemas puede ser el uso de clústeres de 64K.

En lo que respecta a ReFS, se ofrecen márgenes un poco más limitados que en NTFS, ya que puede trabajar con tamaños de unidad de asignación de entre 4K y 64K, estando recomendado el uso de 4K para la mayoría de los casos.

Al igual que pasaba en el caso anterior, el tamaño recomendado para casi todos los casos es de 4K pero se recomienda explorar los 64K para algunos escenarios como por ejemplo aquellos en los que se trabaja con grandes cantidad de trabajo secuencial.

Tabla. Tamaño recomendado para clústeres en NTFS y ReFS

Uso de NTFS y ReFS:

Ambos sistemas de ficheros son opciones muy interesantes cuando queremos montar sistemas de ficheros compartidos, siendo la de ReFS mucho más indicada para grandes volúmenes de datos, aunque en este caso deberemos sacrificar algunas funcionalidades que aun no presenta ReFS y si que presenta NTFS.

Por otro lado, ReFS aun no está indicado para sistemas de arranque, por lo que no puede suplantar al “sistema de ficheros de nueva generación” (NTFS) dicho esto ya jocosamente.

Listado de funcionalidades:

Listado de funcionalidades disponibles en cada uno de los sistemas de ficheros. Si bien estas tablas irán variando porque se sigue trabajando en la mejora de ambos sistemas, especialmente en el ReFS que está mucho más “vivo” que NTFS.

Tabla. Listado de funcionalidades de NTFS y ReFS comparadas

Compatibilidad de montaje de versiones de ReFS:

También debemos tener en cuenta que no todas las versiones de Windows soportan todas las funcionalidades de las distintas versiones de ReFS.

Tabla. Comparativa de versión de ReFS y montaje en Windows

Fuentes:

https://www.nakivo.com/es/blog/windows-hyper-v-refs-vs-ntfs-one-choose/ 

https://jotelulu.com/blog/refs-vs-ntfs/

https://learn.microsoft.com/es-es/windows-server/storage/refs/refs-overview