ReFS: Microsofts neues Dateisystem für Windows 8

ReFS soll zwar weitgehend kompatibel zu NTFS sein, aber nicht um jeden Preis. So hat Microsoft zwar die am häufigsten genutzten Funktionen von NTFS auch in ReFS umgesetzt, einige weniger genutzte Funktionen fallen aber weg, um die Komplexität und Größe des Codes zu reduzieren. Zudem stand bei der Entwicklung von ReFS die Robustheit im Vordergrund, wie der Name "Resilient File System" (engl. "unverwüstliches Dateisystem") andeutet. So verifiziert ReFS Daten und korrigiert auftretende Fehler automatisch.

Zu den weiteren Designzielen von ReFS zählten eine extreme Skalierbarkeit und geringe Ausfallzeiten. Mit anderen Worten: Es sollte niemals notwendig sein, das gesamte Dateisystem für eine lange dauernde Dateisystemüberprüfung offline zu nehmen. Und natürlich soll ReFS auf die neuen Storage Spaces von Windows 8 abgestimmt sein.

ReFS: Die Kernfunktionen

ReFS sichert die Integrität von Metadaten mit Hilfe von Prüfsummen und stellt mit Integrity-Streams optional auch die Integrität von Nutzerdaten sicher. Der Ansatz "Copy on Write" (Kopieren beim Schreiben) ähnlich dem Vorgehen in transaktionalen Datenbanken soll sicherstellen, dass bei der Veränderung von Daten die Ursprungsdaten nicht verloren gehen, bevor die neuen Daten geschrieben sind.

Zudem unterstützt ReFS große Speicher-Volumes, Dateien und Verzeichnisse. Die Verwaltung wird durch Storage-Virtualisierung vereinfacht. Für hohe Leistung soll Data-Striping sorgen, Fehlersicherheit wird durch Redundanz hergestellt, was über mehrere Maschinen verteilte Storage-Pools einschließt. Zudem soll Disk-Scrubbing vor dem Datenverlust durch "verrottende Daten" schützen.

Aus NTFS übernimmt ReFS unter anderem Bitlocker zur Verschlüsselung, Access-Control-List, um den Zugriff auf Daten zu regeln, das USN journal, Benachrichtigungen über Änderungen, symbolische Links einschließlich Junction Points, Mount Points, Reparse Points, Volumen-Snapshots, Datei-IDs und Oplocks.

Hinsichtlich des Clients unterscheidet sich ReFS im Übrigen nicht von NTFS, denn der Zugriff auf ReFS erfolgt über das gleiche API wie der Zugriff auf NTFS.

Dateien mit 2^64-1 Byte

ReFS ist theoretisch in der Lage, Dateien mit einer maximalen Größe von 2^64-1 Byte zu speichern, das entspricht rund 18 Trillionen Byte oder 16 Exabyte. Microsoft führt aber an, dass die eigentlichen Begrenzungen eher durch die Systemkonfiguration, insbesondere den verfügbaren Arbeitsspeicher, beschränkt wird. So können in einem Verzeichnis zudem theoretisch bis zu 18 Trillionen Dateien und in einem Volume ebenso viele Verzeichnisse gespeichert werden. Die maximale Länge eines Dateinamens in ReFS gibt Microsoft mit 32.000 Unicode-Zeichen an.

Einzelne Storage Pools können maximal 4 Petabyte umfassen. Die maximale Zahl an Storage Pools und Storage Spaces in einem System ist aber unbeschränkt.

Kompatibilität mit NTFS

Um abgesehen von den nicht mehr unterstützten Funktionen eine größtmögliche Kompatibilität zu NTFS zu gewährleisten, so dass bestehende Applikationen auch mit dem neuen Dateisystem reibungslos funktionieren, hat Microsoft den Quelltext für die Dateisystem-Interfaces wiederverwendet. Dieser Code ist auch für die Verwaltung von Datei- und Volumenstatus im Speicher, Einhaltung der Sicherheitsrichtlinien sowie Caching und Synchronisation der Daten verantwortlich.

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Einheitliches API für NTFS und ReFS

Die darunterliegende Schicht wurde überarbeitet, das gilt auch für ihren NTFS-Teil (NTFS.sys), der mit einer neuen Architektur versehen wurde und die eigentlichen On-Disk-Strukturen sowie die Master File Table (MFT), in der Dateien und Verzeichnisse organisiert sind, umfasst.

Für ReFS kommt letztendlich der wiederverwendete Code in Kombination mit einer komplett neuen Engine zum Einsatz, in der die Neuerungen von ReFS stecken.

Zu den in ReFs nicht mehr unterstützten NTFS-Funktionen zählen unter anderem Named Streams, Object IDs, Kurznamen, Kompression, eine Verschlüsselung auf Dateiebene, User-Daten-Transaktionen, Sparse, Hard-Links, erweiterte Attribute und Quotas.