Dateifehlern vorbeugen mit Integrity Streams

Mit Integrity Streams berechnet ReFS Checksummen für einzelne Dateien und legt diese in den dazugehörigen Metadaten ab. Dadurch erkennt das Dateisystem korrumpierte oder fehlerhafte Dateien, indem es die ausgerechneten Checksummen mit den aktuellen Checksummen der Datei vergleicht.

Möchten wir die jeweilige Datei wiederherstellen, muss ReFS allerdings auf einem redundanten System laufen – genauer gesagt auf einem per Storage Spaces Direct gespiegelten Laufwerk. Das Dateisystem ersetzt die fehlerhafte Datei dann durch die auf dem redundanten Medium gespeicherte Version. Der Fehler ist damit behoben.

Integrity Scrubber und Sparse VDL

Auf einem herkömmlichen Laufwerk ohne zusätzliche Redundanz ist das allerdings nicht möglich. Hier gibt ReFS normalerweise einfach einen Fehler aus. In der Praxis scheint das laut der Golem.de-Community aktuell allerdings noch nicht immer zu funktionieren. Unabhängig davon werden gefundene Fehler in einem Log protokolliert und als gelöst oder ungelöst markiert.

Microsoft merkt an, dass diese Operationen zwar zusätzliche Robustheit schaffen. Sie sind allerdings auch rechnerisch komplex und benötigen mehr Ressourcen. Es müssen nämlich bei jedem Schreibvorgang neben den Daten selbst auch die passenden Checksummen berechnet und geschrieben werden. Je nachdem, wie viele Daten geschrieben werden, kann das die IO-Latenz merklich erhöhen und den Schreibprozess praktisch verlangsamen.

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Vergleich zwischen ReFS und NTFS (Bild: Microsoft)

ReFS ist im Vergleich zu NTFS etwas weniger wartungsintensiv. Tatsächlich fällt die bekannte Funktion chdsk, mit der ein Laufwerk nach Fehlern gescannt wird, hier komplett weg. Wird dies auf einem in ReFS formatierten Laufwerk ausgeführt, gibt Windows stattdessen eine Information aus: "Das ReFS-Dateisystem muss nicht geprüft werden."

Das liegt am automatischen Integrity Scrubber, den das Dateisystem in regelmäßigen Abständen von selbst ausführt. Dabei werden wenig genutzte Dateien nach eventuellen Fehlern gescannt und, wenn möglich, eine automatische Reparatur eingeleitet. Standardmäßig wird diese Operation einmal alle vier Wochen ausgeführt. Das Intervall kann im Task Scheduler angepasst werden.

Zu diesen Funktionen kommen noch einige weitere Features hinzu, die im Serverbereich hilfreich sein können. Mittels Sparse VDL lassen sich wesentlich schneller dynamisch wachsende Laufwerksdateien für virtuelle Maschinen erstellen. Dabei hängt ReFS eine Nullenfolge an Dateien heran, um den weiteren Platz auf dem physischen Laufwerk schon einmal zu reservieren.

ReFS unterstützt zudem ab Windows Server 2022 Snapshots auf Dateiebene. Es lassen sich also einzelne Ordner und Dateien mittels Snapshot duplizieren und so etwa als Backup auf einem anderen Laufwerk abspeichern. Im Normalfall werden ganze Laufwerke mittels Snapshots gespeichert. Per ReFS ist das auch kleinteiliger möglich.

ReFS hat noch einen weiten Weg vor sich

Nun stellt sich die Frage: Warum ist ReFS mit all den tollen Features noch nicht der Standard für alle Windows-Betriebssysteme? Das lässt sich relativ einfach beantworten: Das Dateisystem lässt sich aktuell nicht für Boot-Laufwerke verwenden und ist daher im Consumer-Bereich bisher ungeeignet.

Microsoft müsste zudem diverse Tests durchführen, um sicherzustellen, dass alle möglichen älteren Systeme, Programme und Treiber auch mit dem neueren Dateisystem zurechtkommen. Schließlich ist NTFS seit Jahrzehnten der Quasistandard im Windows-Bereich.

ReFS hat aber auch einige Einschränkungen, die NTFS nicht hat. So kann das System aktuell Dateien nicht selbständig komprimieren und abspeichern. Gleiches gilt für die Verschlüsselung von Daten auf Hardwareebene. Software-Verschlüsselungen wie Bitlocker funktionieren aber auch hier. Aktuell kann ReFS nicht einmal für Wechseldatenträger genutzt werden. Das Dateisystem unterstützt auch keine älteren Features von NTFS, beispielsweise Short Names oder Transactions.

Generell ist ReFS für größere Laufwerke aus mehreren redundanten Massenspeichern sinnvoll. Das Dateisystem kann ohne diese Strukturen keine signifikanten Fehlerkorrekturen vornehmen. Im Vergleich zu NTFS wissen User aber schneller, wenn ein Problem vorliegt. Ein entsprechendes Backup kann dann schnell aufgespielt werden.

Microsoft hat für die Integration von ReFS in Windows 11 und dessen Nachfolger noch einiges zu tun. Möglicherweise sehen wir das Dateisystem auch erst mit einem möglichen Windows 12. Gerüchte um dieses OS gibt es ja bereits.