Estructura del sistema de archivos ReFS y algoritmo de recuperación de datos

"ReFS" (Sistema de archivos resistente) es un nuevo sistema de archivos de Microsoft que se creó como reemplazo de "NTFS". Tiene varias ventajas sólidas, a saber, los desarrolladores han corregido todos los errores de NTFS. Está mucho más protegido contra la corrupción de la información, puede resistir mejor el aumento de carga y también se escala mucho más fácilmente.

Características de "ReFS"

Las sumas de comprobación se utilizan ahora para los metadatos de forma predeterminada y también se aplican a los datos de archivos individuales. Entonces, en el proceso de lectura / escritura, la verificación se lleva a cabo "sobre la marcha". Cuando el sistema de archivos detecta daños en el archivo, eliminará instantáneamente las entradas sin reiniciar la computadora. Es decir, "ReFS" ahora se corrige solo cuando aparecen errores.



"ReFS" proporciona una mayor fiabilidad de almacenamiento de información, en comparación con el antiguo FS. Los árboles B + se utilizan para almacenar archivos y metadatos. Los tamaños, el número de particiones y los archivos ahora están limitados al valor máximo de 64 bits. El espacio en blanco se almacena en tres tablas diferentes, desglosadas por tamaño de fragmento (pequeño, mediano, grande). Los nombres y rutas de archivo están escritos en "Unicode", no deben exceder los 32 kilobytes, es decir, el nombre del archivo se puede especificar en 30 mil caracteres.



Protección contra cortes de energía. Supongamos que está escribiendo un nuevo nombre de archivo (u otros metadatos), se cortó la electricidad y no tuvo tiempo de guardarlos. En "NTFS", el archivo se dañará porque cambia los metadatos directamente. Pero "ReFS" solo hace una copia de los metadatos, y no cambia los principales hasta que se produce el guardado, la peculiaridad de la función "Copiar al escribir".



Storage Spaces es una función de virtualización de medios. Le permite crear un solo espacio a partir de varios discos físicos en una PC o varios en una red local. También es posible configurar la "duplicación" como matrices RAID.

Diferencias con NTFS

ReFS se diseñó originalmente para admitir grandes volúmenes de particiones, archivos, directorios y sus nombres. El nuevo FS puede contener hasta doscientos sesenta y dos mil exabytes de información y "NTFS", sólo dieciséis exabytes.



También carece de cifrado, compresión, deduplicación, cuotas de disco, vínculos físicos y atributos extendidos. Algunos de ellos han sido reemplazados por otros nuevos, por ejemplo, "ReFS" es totalmente compatible con el cifrado BitLocker.



Ahora, en el sistema de archivos "ReFS", solo puede formatear el grupo de discos (espacio de almacenamiento), donde el nuevo FS se mostrará en todo su esplendor. Pero Windows 10 no le permitirá formatear medios normales a "ReFS". Los desarrolladores enfatizan la importancia de "ReFS" específicamente para servidores, está disponible en el sistema operativo del servidor o en la versión "LTSC".



Windows Server 2016 permitirá formatear volúmenes regulares a "ReFS", pero no permitirá formatear el disco de arranque, porque el sector de arranque debe estar en una partición "NTFS".

Arquitectura del sistema de archivos

Las estructuras de ReFS son significativamente diferentes de todos los demás sistemas de archivos de Windows. Los bloques de construcción principales son los árboles B +. Son de un solo nivel (como hojas) y de varios niveles (como árboles). Esto proporciona una buena escala para cada elemento incluido en la estructura FS. Este esquema, así como el direccionamiento de 64 bits de cada elemento, imposibilita problemas con su aumento adicional.







Como registro raíz del árbol B +, el resto de registros tienen el mismo tamaño, 16 kb, para el bloque de metadatos. Tamaño 60 bytes - asignado para nodos intermedios (dirección). Por lo tanto, se requerirá una pequeña cantidad de niveles para describir adecuadamente las estructuras de almacenamiento a gran escala. Esto hizo posible aumentar el rendimiento de FS, en comparación con otros.

Estructura del sistema de archivos ReFS

"ReFS" se puede identificar por una firma específica ubicada al principio de la sección:







0x4000 bytes - la longitud de todas las páginas ReFS.







El primer número de página es 0x1e, es decir, 0x78000 bytes inmediatamente después de la partición de arranque. Esta es una asignación estándar de Microsoft que advierte que los primeros metadatos deben buscarse después de un desplazamiento fijo.

Algoritmo de búsqueda de datos eliminados

Las utilidades de recuperación de datos realizarán un análisis completo del espacio en disco formateado "ReFS" utilizando un algoritmo de análisis basado en firmas. Al verificar el disco bloque por bloque, encontrarán secuencias de datos listas, las identificarán e imprimirán los resultados. Dado que la API para trabajar con discos para "ReFS" y "NTFS" es la misma, los procesos de recuperación de datos son extremadamente similares.



Primero, se determina el "Encabezado de volumen", que contiene el número de sectores por grupo y la cantidad de un sector. La versión principal se encuentra en el sector cero y la copia se encuentra en el último. A continuación, se lee "Superblock", se ubica en el bloque 30 y también hay 2 copias en el segundo y tercer bloque al final. De él se extraen los enlaces al "punto de control" y su copia, su última versión actual viene determinada por el "Reloj Virtual Asignado".



Checkpoint contiene información sobre las tablas principales, luego se leen los encabezados "Encabezado de página" y los bloques con punteros (Punteros) a la lista completa de tablas. Luego, se busca la "Tabla de contenedor" para obtener direcciones físicas de las virtuales, y se realiza una búsqueda en la "Tabla de ID de objeto" - se encuentran todas las tablas.



Las utilidades bajan al nivel cero, es decir, hojas de árbol b, y leen los datos del archivo. Dado que la búsqueda se realiza página por página, si hay fallas, estos elementos simplemente se excluyen del análisis y el proceso de escaneo continúa. Así, las utilidades de recuperación de datos encuentran toda la información que es posible "obtener" del disco.



Consulte la fuente para ver el artículo completo con todos los videos tutoriales adicionales .