Hyper-V und Prüfpunkte unter NTFS und ReFS

NovaStor DataCenter und NovaBACKUP BE unter Windows Server 2016 und neuer

Beschreibung:
Das Microsoft ReFS (Resilient File System) wurde unter Windows Server 2016 verbessert. Die Verbesserungen wirken sich bei der Nutzung von VMs unter Hyper-V aus. Nutzen Sie für die Ablage von VHD(X) Dateien unter Windows Server 2016 deshalb besser ein ReFS formatiertes Laufwerk (lokal oder Cluster Shared Volume).

Erstellung von VHD(X)-Dateien unter NTFS und ReFS
Die Erstellung von virtuellen Festplatten-Dateien unter NTFS kann durchaus recht lange dauern. Bei VHD(X) Dateien mit fester Größe wird die Datei nach der Erstellung komplett geschrieben und der gesamte Speicherplatz mit Nullen geschrieben. Bei einer VHD(X)-Größe von mehreren 100GB oder gar im TB-Bereich kann dies einige Zeit dauern. Unter ReFS dauert dieser Vorgang ca. eine Sekunde, unabhängig von der Größe der Datei. Das Dateisystem deklariert einen gewissen Bereich als belegt.

Hyper-V Prüfpunkte (Checkpoints)
NovaStor DataCenter (DC) und NovaBACKUP Business Essentials (BE) nutzen Prüfpunkte für die Sicherung von VMs. Das bedeutet bei NTFS formatierten Datenträgern eine erhöhte I/O-Last. Der Start einer Sicherung verzögert sich entsprechend bis ein Prüfpunkt erstellt wurde. Da ReFS anders arbeitet werden Prüfpunkte viel schneller bereitgestellt. Die Sicherung einer VM kann früher beginnen und läuft auch schneller als unter NTFS. Die Erstellung eines Prüfpunktes läuft wie folgt ab:

Eine VM nutzt eine oder mehrere VHD(X)-Dateien. Diese Dateien werden, wie reguläre Datenträger auch,  lesend und schreibend genutzt.

Wird nun von der VM ein Prüfpunkt erstellt, werden die aktiv genutzten VHD(X)-Dateien geschlossen. Pro VHD(X)-Datei wird eine zugehörige AVHD(X)-Datei erstellt. AVHD(X) -Dateien sind differenzielle Dateien die jeweils auf die ursprüngliche VHD(X)-Datei verweisen. Die AVHD(X) -Dateien werden nur für neue und geänderte Daten genutzt.

Seit Windows Server 2012 R2 wird für VM-Sicherungen ein Prüfpunkt erstellt. Nach einem Backup wird der Prüfpunkt wieder aufgelöst. Unter NTFS und ReFS geschieht dies unterschiedlich:

NTFS
Unter NTFS werden die in der AVHD(X)-Datei vorhandenen Daten über die Daten in der VHD(X)-Datei  geschrieben. Dieser Vorgang wird mit einer Kopie der AVHD(X)-Datei durchgeführt. Deshalb benötigt dieser Prozess den doppelten Speicherplatz der AVHDX-Datei. Weil die originale AVHD(X)-Datei nicht verändert wird, wirkt sich eine Unterbrechung dieses Vorganges nicht zerstörend aus. Das Kopieren der Daten kann jedoch, je nach Größe der Datei und Performance des Speichers, u.U. bis zu einigen Stunden dauern! Je länger der Prüfpunkt existierte, desto größer sind die AVHDX-Dateien (je nach Datenänderungen). Im Hintergrund werden die geänderten Blöcke der AVHD(X)-Datei auf die veralteten Blöcke der VHD(X)-Datei kopiert. Dieses Mergen führt zu erhöhten Datenträgeraktivitäten. Dies kann sich auf das Verhalten der VMs auswirken (erhöhte Latenzen bei Datenträgerzugriffen)!
Aufgrund dieser Datenträgeraktivitäten empfiehlt es sich auch nicht, Prüfpunkte über mehrere Monate/Jahre aufzubewahren!
Sie sollten NovaStor DataCenter auch nicht direkt auf einem Hyper-V Host installieren und ihn als Command-Server zu nutzen! Die Sicherungen können aufgrund von Latenzen bei Zugriffen auf Datenträgern u.U. sporadisch abbrechen.

ReFS
Wenn Sie ein ReFS formatierten Datenträger nutzen, erfolgen keine wirklichen Datenbewegungen auf dem Volume. Wird ein Prüfpunkt aufgelöst, werden keine Daten von der AVHD(X)-Datei in die VHD(X)-Datei verschoben. ReFS nutzt sogenannte Zeiger (Pointer). Diese Zeiger verweisen auf die Daten. Die alten Daten in der VHD(X)-Datei werden auf dem Dateisystem als ungültig deklariert und die genutzten Daten in der AVHD(X)-Datei werden als gültige Daten weiter benutzt. Dabei wird der physische Speicherplatz nicht verändert.  Damit ist das Entfernen eines Prüfpunktes innerhalb weniger Sekunden möglich. Der Umfang der erfolgten Änderungen spielt hierbei keine Rolle. Somit wirken sich selbst größere Änderungen nicht negativ auf die Performance eines Volumes aus.

AMo