ФАЙЛОВЫЕ СИСТЕМЫ WINDOWS SERVER. ТЕСТИРОВАНИЕ

Файловые системы NTFS (New Technology File System) и ReFS (Resilient File System) являются ключевыми компонентами операционных систем семейства Windows. NTFS, разработанная в 1993 году, остается стандартом для рабочих станций и серверов благодаря надежности и поддержке ACL, журналирования и сжатия данных. ReFS, представленная в 2012 году, ориентирована на устойчивость к повреждениям и масштабируемость, что актуально для серверных решений и систем хранения больших данных. Несмотря на широкое использование таких файловых систем, остается открытым вопрос об их оптимальном выборе для различных сценариев работы.

Несмотря на наличие официальных рекомендаций Microsoft, выбор между NTFS и ReFS для конкретных задач остается сложным. Существующие исследования (Microsoft, 2023; Frankysweb, 2023) подчеркивают, что NTFS демонстрирует высокую скорость обработки мелких файлов, тогда как ReFS эффективна при работе с большими данными и виртуализацией. Марк Руссинович отмечает, что ReFS обеспечивает лучшую целостность данных, но уступает в универсальности. Однако тестирование в условиях гибридных хранилищ (SSD + HDD) и при высокой нагрузке остается малоизученным.

В рамках статьи следует обозначить, что будет являться объектом и предметом исследования. Объектом исследования являются файловые системы Windows Server, а предметом — сравнительный анализ производительности NTFS и ReFS при различных типах нагрузки с целью определения наиболее эффективной файловой системы для использования в корпоративной среде.

Для проведения сравнительного анализа производительности файловых систем NTFS и ReFS была создана тестовая среда на базе виртуальной машины с установленной операционной системой Windows Server 2019 Standard. В качестве основного диска использовался динамически расширяемый виртуальный накопитель объёмом 30 ГБ и 25 ГБ в формате VHD. На этапе подготовки к эксперименту были установлены необходимые программные инструменты, включая Diskspd, PowerShell.

В рамках первого эксперимента была проведена линейная последовательная запись файла объёмом 1 ГБ в файловую систему NTFS и ReFS. Использовалась утилита DiskSpd, с параметрами: блок 64 КБ, 1 поток, запись 100%, продолжительность 10 секунд.

В сравнении с результатами ReFS, NTFS показала на ~10% меньшую скорость записи, что обусловлено разницей в подходах к управлению метаданными. Однако результат остаётся высоким, что свидетельствует о хорошем уровне производительности NTFS при линейной работе с большими файлами.

Таблица 1.

Результаты сравнения NTFS и ReFS

Процесс чтения файла осуществлялся также с помощью утилиты Diskspd, которая позволяет имитировать операции ввода-вывода и точно фиксировать параметры производительности.

Результаты тестирования показали, что NTFS демонстрирует несколько лучшую производительность при последовательном чтении данных. Разница в скорости составила около 6,2% в пользу NTFS, что может быть связано с оптимизациями кэша чтения, внутренними механизмами NTFS и особенностями реализации ReFS.

Таблица 2.

Сравнение показателей NTFS и ReFS

В ходе второго эксперимента проводилось детальное исследование поведения файловых систем NTFS и ReFS в условиях интенсивной работы с файлами различного объема. Основной акцент был сделан на измерение времени выполнения операций создания и удаления файлов, что особенно важно для понимания эффективности файловых систем в реальных рабочих сценариях.

Результаты тестирования показали динамику производительности обеих файловых систем. При работе с мелкими файлами (1 МБ) NTFS продемонстрировала значительное преимущество - создание 100 файлов заняло всего 3.05 секунды против 4.33 секунды у ReFS (разница 30%). При переходе к файлам среднего размера (10 МБ) разрыв сократился до 32%, а при работе с крупными файлами (100 МБ) NTFS сохранила лидерство, но с меньшим отрывом.

Таблица 3.

Сравнение показателей NTFS и ReFS

Проведённые исследования производительности файловых систем NTFS и ReFS в среде Windows Server 2019 позволили получить комплексную сравнительную характеристику их поведения в различных рабочих сценариях. Результаты экспериментов чётко демонстрируют, что каждая из систем обладает уникальными преимуществами, определяющими область их оптимального применения.

Полученные результаты могут несколько отличаться в реальных условиях эксплуатации из-за влияния таких факторов как фрагментация данных, заполненность дискового пространства и особенности аппаратного обеспечения. Это открывает перспективы для дальнейших исследований, включая тестирование на физических носителях, анализ производительности в условиях фрагментации и оценку работы в распределённых системах хранения. Выбор между NTFS и ReFS должен осуществляться на основе тщательного анализа предполагаемой рабочей нагрузки и требований к системе.