Defekte Dateien und Platzmangel waren gestern - besseres Speichern mit Windows 8, Teil 1

ReFS, Storage Pools und Storage Spaces

| Autor / Redakteur: Thomas Joos / Rainer Graefen

Auch Microsoft muss das Problem immer größer werdender Datenmengen lösen.
Auch Microsoft muss das Problem immer größer werdender Datenmengen lösen.

Alle reden von Big Data, Exa- und Zettabytes. Jetzt kann auch Microsoft mitreden. Zumindest wenn die Anwender Windows Server 8 einsetzen. Ein neues Dateisystem sorgt für den Zutritt zum Exabyte-Club.

Mit Windows 8 will Microsoft auch ein neues integrieren. Das ReFS (Resilient , unverwüstliches Dateisystem) soll nicht nur große Datenmengen speichern, sondern auch defekte Dateien automatisch zu reparieren. Außerdem soll ReFS wesentlich unempfindlicher sein als der Vorgänger NTFS. Das neue Dateisystem arbeitet optimal mit den neuen Speicherpools in Windows 8 zusammen, die nun auch viele physikalische Datenträger zusammenfassen können.

Selbstheilung

Das neue Dateisystem ReFS integriert Microsoft zunächst nur in der Server-Version von Windows 8. Später will Microsoft auch auf dem Client-System ReFS integrieren, eventuell über ein Service Pack. Wann das sein wird, ist aktuell noch unklar.

Neben der automatischen Korrektur soll das neue Dateisystem keine lange mehr verursachen und muss auch nicht zur Reparatur heruntergefahren werden. Reparaturen lassen sich im laufenden Betrieb durchführen. In ReFS lassen sich Metadaten und Prüfsummen von Dateien wesentlich effizienter integrieren als in Vorgängerversionen.

Das Dateisystem protokolliert Änderungen in Dateien und kann ursprüngliche Änderungen speichern. NTFS dagegen überschreibt ältere Versionen von Metadaten und Prüfsummen und unwiederbringlich. Das heißt Daten gehen nicht verloren, sondern können im Dateisystem wieder hergestellt werden, auch wenn Anwender Dateien geändert haben. Das funktioniert ähnlich wie die Schattenkopien in NTFS, ist aber nicht vom Erstellen solcher Schattenkopien abhängig, sondern läuft beständig im Hintergrund.

Die Technik beruht auf den Mechanismen wie sie bei transaktionalen Datenbanken angewendet werden. Der Vorteil dabei ist, dass auch bei Stromausfällen keinerlei Daten auf ReFS-Datenträgern verloren gehen können. Allerdings handelt es sich bei ReFS um kein Dateisystem, dass Daten in Datenbanken speichern kann, Microsoft hat nur einige Vorteile des transaktionalen Systems integriert.

Windows 8 Server kann bei Fertigstellung noch nicht von einem ReFS-Datenträger booten. Erst wenn das Dateisystem auf dem Clientsystem verfügbar wird, will Microsoft in einem weiteren Entwicklungsschritt das Booten von ReFS-Datenträgern ermöglichen. Aktuell unterstützt ReFS auch keine Wechseldatenträger. Anwender können aber mit Windows 8 Clients auf Freigaben zugreifen die auf Windows-8-Servern auf Basis von ReFS erstellt wurden.

ReFS versus NTFS

ReFS trägt auch den immer größeren Dateien und Festplatten Rechnung. Das System unterstützt eine in nächster Zeit unerreichbare Größe von Dateien und Festplatten, die weit über die Möglichkeiten von NTFS hinausgehen. Laut Angaben von Microsoft beherrschen ReFS Datenträger eine Größe von 16 .

Verzeichnisse auf ReFS-Datenträgern können nahezu eine unbegrenzte Anzahl Dateien speichern und auch die Anzahl der Verzeichnisse kann mehrere Trillionen betragen. Dateinamen können eine Länge von 32.000 Zeichen erreichen. Damit die Systemleistung durch die Verwaltung vieler großer Dateien nicht in die Knie geht, dafür sorgt eine neue Technologie im Hintergrund, die Daten effizienter speichert.

Wie bei NTFS lassen sich auch in ReFS Berechtigungen auf Basis der Zugriffskontrolllisten (ACL) vergeben. Daten können Anwender weiterhin mit Bitlocker verschlüsseln. ReFS unterstützt aber keine von Dateien über das Dateisystem mehr und auch keine Verschlüsselung einzelner Dateien. Ebenfalls nicht mehr von ReFS unterstützt werden Quotas auf dem Datenträger. Microsoft will vor allem mit den Funktionen aufräumen, die in der Vergangenheit wenig Anwendung fanden und angesichts der riesigen Adressraumes auch keine Berechtigung mehr haben.

Anwender bemerken bei der Verwendung des neuen Dateisystems keinen Unterschied zu NTFS, die Bedienung ist vollkommen transparent. Auch Entwickler können die standardmäßige von NTFS für den Zugriff auf ReFS nutzen. Laut Microsoft sollen auch keine Inkompatibilitäten mit aktuellen Anwendungen bestehen.

Programme, die mit NTFS funktionieren, sollen auch mit ReFS laufen. Das liegt nicht zuletzt daran, dass die Zugriffsschnittstelle (API), mit der das Dateisystem kommuniziert, derjenigen von NTFS entspricht. Nur die zu Grunde liegende Technik ist unterschiedlich. Die Master File Table (MFT) auf ReFS-Datenträger unterscheidet sich ebenfalls von NTFS.

Storage Pool, Storage Spaces und ReFS

Physische Datenträger können Administratoren in Windows 8 zu Speicherpools zusammenfassen. Diese dürfen auf eine Größe von vier wachsen. Die Anzahl an Speicherpools ist dagegen nicht begrenzt. Es ist unerheblich über welchen Standard die Festplatten am Computer angeschlossen sind, wichtig ist nur, dass sie in Windows 8 verfügbar sind.

Storage Pools unterstützen , () oder (Serial Attached SCSI). Auch heterogene Festplatten lassen sich an einem gemeinsamen Pool betreiben. Dabei spielt auch die Größe keine Rolle. Es lassen sich verschiedene Anschluss-Systeme mit verschiedenen Größen mischen und zu einem Pool zusammenfassen.

Pools sind allerdings nur in Windows 8 verfügbar, Windows 7 beherrscht diese Funktion nicht, dass gilt auch für Windows Server 2008 R2. Die Anzahl physischer Festplatten in einem Storage Pool unterliegt keinen Beschränkungen. Storage Pools lassen sich im laufenden Betrieb problemlos mit neuen physikalischen Festplatten erweitern.

Größere virtuelle Festplatten

Storage Spaces sind wiederum eine Untermenge von Storage Pools. Hierbei handelt es sich um zugewiesenen Speicherplatz den Anwender wie ein normales Laufwerk verwenden. Storage Spaces entsprechen in etwa virtuellen Festplatten, die sich auch in Windows 7 und Windows Server 2008 R2 erstellen lassen.

Storage Spaces lassen sich wie ganz normale Laufwerke partitionieren, und als Speicherplatz für Dateien verwenden, vollkommen transparent für Anwender. Auch Bitlocker lässt sich für einzelne Storage Spaces innerhalb der Storage Pools aktivieren. Der Unterschied zu normalen Laufwerken ist aber, dass Storage Spaces auf mehreren physische Festplatten innerhalb eines Storage Pools zusammen gefasst sind. Administratoren können für Storage Spaces auch Ausfallsicherheit konfigurieren, zum Beispiel durch Spiegelung der Daten auf mehrere physikalische Datenträger.

Wie -Systeme unterstützen auch Storage Spaces Redundanzen über mehrere Laufwerke. Generell ist das Storage Spaces/Storage-Pool-Prinzip ähnlich zu einem RAID-System, bietet aber wesentlich mehr Flexibilität bezüglich der integrierten Festplatten und deren Austausch. Im Gegensatz zu aktuellen Software-RAID-Systemen, soll das neue System keine Geschwindigkeitseinbußen mit sich bringen. Microsoft verspricht Leistungen die RAID-0 oder RAID-10-Systemen entsprechen. Während ReFS vorerst vom Server unterstützt wird, sind Storage Pools und Storage Spaces in die Client- und in der Server-Version von Windows 8 integriert.

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