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IT之家 07-24

在 ReFS 分区中安装并启动 Windows 系统

还记得两年前我曾在 IT 之家首次公开发表过的《在 exFAT 分区中安装并启动 Windows 系统》这篇文章吗?

随着 Windows Server 2022 RTM 版本的到来,ReFS 不能用作系统盘运行 Windows 的历史已经过去。不过因为目前在所有能支持 ReFS 引导的系统中只有 Windows Server 2022 抵达了 RTM 阶段,所以本次教程的发布也仅以 Windows Server 2022 Build 20348 正式版进行实战操作测试。

ReFS 启动 Windows Server 2022 预览截图:

当然将来我也会长期持续更新补充这个连微软官方都从未提及的隐藏功能,针对未来版本的 Windows 进一步地开发并帮助你们解决将 ReFS 作为系统盘运行系统时遇到的其他小问题。就像之前那样现在我也决定再次全网首发完整的超详细图文安装教程,那么就让我们一起为下一代 Windows 文件系统见证新的未来吧。

复原文件系统(ReFS)概述

ReFS 是微软公司开发的最新文件系统,作为 NTFS 的下一代继任者,ReFS 最初伴随 Windows Server 2012 一并引入,它旨在解决不断扩大的海量数据存储需求并为将来的存储技术革新奠定基础。

其中 ReFS 文件系统的主要优势有:点击查看

当前已知 ReFS 各版本号与 Windows 版本之间的兼容性汇总表:

ReFS 所带来的新功能与特性:

支持超大规模的卷容量(1YB)和单文件(16EB)以及文件目录数(2^64),在保证高可扩展性的同时不会对其性能有负面影响

保留并加强日志文件记录,并通过独立存储 64 位元数据校验和最大限度保证文件系统的健壮性

同时针对 NVMe 固态硬盘和 SMR 机械硬盘双优化,大幅提高硬盘 IO 性能

根据 SSD 和 HDD 不同存储结构智能调整数据分配策略,延长其使用寿命

主动验证数据完整性,可自动更正错误无需手动运行 Chkdsk 停机维护

RefsUtil 可对严重损坏的 ReFS 卷提供数据打捞以恢复丢失的数据

无缝集成并提供存储空间直通实时层优化

增强 RAID 镜像模式下数据的可修复性

优化共享存储池的容错性和负载平衡

提供存储池镜像加速奇偶校验

提供弹性冗余机制防止位衰减

提供虚拟机 .VHD(X) 性能优化

支持写入时复制(COW)

支持文件 Ghosting

支持完整性流

支持稀疏 VDL

支持块克隆

支持流快照

以上是截至当前最新的 ReFS 3.7 版本相对于 NTFS 的已知新功能列表,未来在随着 ReFS 版本的不断升级的同时还会引入更多新功能。

ReFS 计划在未来添加的功能:

EFS 加密

以上功能仍处于开发阶段尚未完成,将在未来的 ReFS 版本更新中提供支持。

ReFS 中已删除或降级的功能:

不再支持 NTFS 的 8.3 短文件名,彻底不兼容 MS-DOS 操作系统

不再支持 exFAT 的 TFAT 被动保护机制,已被更强大的主动数据纠错所取代

以上则是从 ReFS 1.1 初始版本就已经永久移除的功能,并且不会随着将来 ReFS 版本的升级再次引入。

注意事项:

ReFS 安装并启动 Windows 系统建议配合 NVMe 固态硬盘或 SMR 机械硬盘等存储介质使用,对于可移动存储设备除非特别有需要否则并不推荐。

相对于几乎无人为限制的 exFAT 启动,微软对 ReFS 启动施加了更为严格的人为限制:

ReFS 启动仅支持 Windows 10 Build 20185 及更高版本的系统,低于此版本的系统不支持 ReFS 启动不用再去试了。

目前 ReFS 只支持 UEFI 引导,Legacy 引导不受支持。

目前只有 64 位版本的系统才能从 ReFS 分区中启动,32 位版本的系统则不支持。

目前可引导特性仅支持 Windows 10 的 ReFS v3,不支持 Windows 8 的 ReFS v1。

受技术限制,目前暂不支持 ReFS 单分区引导,必须通过单独的 ESP 分区(如果 UEFI BIOS 已内置相应 DXE 驱动支持则可用 NTFS 或 exFAT 格式化,否则仅限使用 FAT12/16/32 格式化)来加载 bootx64.efi 引导文件,如果要自行为 UEFI 固件添加 NTFS UEFI 和 exFAT UEFI 启动支持可查看文末参考资料。

由于 ReFS 严格区分版本号并且存在坑人的自动升级版本机制,因此在使用 ReFS 时需要特别留意版本兼容性问题,对于如何查看 ReFS 版本号可查看文末参考资料。

为保证使用便利性,建议以标准模式安装系统,如果要使用 VHD(X) 模式安装系统可查看文末参考资料。

对于启动 ReFS 分区上的 WinPE.WIM 系统映像,可查看文末参考资料。

对于 Windows PE 系统盘 X 盘使用 ReFS 文件系统,可查看文末参考资料。

对于在 Windows 10 v1709 及更高版本系统中如果不是用的专业工作站版和企业版 SKU,则需要替换文件来恢复 ReFS 格式化选项,方法请查看文末参考资料。

如果要在 U 盘和 SD 卡等可移动磁盘设备上使用 ReFS 文件系统,需要安装驱动解锁人为限制,方法请查看文末参考资料。

如果要在 Windows 7 等旧系统中使用 ReFS 分区,可以安装驱动提供读写支持,方法请查看文末参考资料。

安装思路

由于微软的 Sysprep 一直都存在一个 Bug,因此原版系统直接安装到 ReFS 分区在启动时会卡在系统 OOBE 界面报错无法完成初始化。

而正确的安装方法是先在 NTFS 分区中安装好系统并手动完成 OOBE 初始化阶段进入桌面再导入禁止系统自动升级 ReFS 版本号的注册表,然后在 WinPE 下将整个系统打包备份为 WIM 或 ESD 文件后(不能使用 GHOST)再解压释放到 exFAT 分区中启动做中转确认没有问题,最后重新在 WinPE 下将整个系统打包备份为 WIM 或 ESD 文件后(不能使用 GHOST)再解压释放到 ReFS 分区中启动即可。

如果简单点描述则是:先用 NTFS 装好系统→PE 里备份为 WIM→格式化系统盘为 exFAT→还原 WIM 测试 exFAT 启动→再到 PE 下备份为 WIM→格式化系统盘为 ReFS→还原 WIM 测试 ReFS 启动→完成

对于已经在 exFAT 分区安装好且现有能用的系统,可以直接在 WinPE 下备份 WIM/ESD 后将原 exFAT 卷格式化为 ReFS 再释放系统文件即可测试启动,如果遇到了问题也可以手动完全还原回测试之前的状态。

因为目前在 ReFS v3 这个大版本中总共存在多达 8 个不同的小版本,所以根据不同版本号的功能差异当前也就有了两种安装方案:

我们根据是否支持硬链接这一特性将其归为两组,其中不支持硬链接特性的 ReFS v3.0 至 3.4 这 5 个版本将归为第一组,而支持硬链接特性的 ReFS v3.5 至 3.7 这 3 个版本将归为第二组。注意硬链接支持仅对新格式化的 ReFS v3.5 或更高版本的卷提供,如果是从 ReFS v3.4 或更低版本升级上去的卷则不能使用硬链接。

如果使用的是第一组 ReFS 版本则必须要通过 exFAT 做一次中转处理来解除不支持的硬链接,否则在释放映像时就会报错无法继续,但优点是低版本的 ReFS v3.0 兼容性相对较好,可以被 Windows 10 内部版本 10586 或更高版本的系统所识别;如果使用的是第二组 ReFS 版本则无需通过 exFAT 做中转处理,但缺点是高版本的 ReFS v3.7 兼容性会比较差,无法被 Windows 10 内部版本 19044 或更低版本的系统所识别,本篇教程则选用 ReFS 3.0 版本安装 Server 2022 系统为基准进行实战操作。

(其实只要能学会用操作复杂一些的 ReFS v3.0 安装系统的话,那用操作简单一些的 ReFS v3.7 安装系统自然也就会了,不过也不排除未来的 ReFS v4 能够无 Bug 地支持直接安装系统而无需通过 NTFS 和 exFAT 做中转处理,从而产生更简单的第三种安装方案。)

准备工具

原版 Windows Server 2022 RTM 系统镜像(下载链接:点击下载或点击下载)

微 PE 工具箱(下载链接:点击下载)

一键禁止系统自动升级 ReFS 版本号 + Win10 v1511 解锁 ReFS v3 格式化功能注册表(下载链接:腾讯微云或百度网盘)

操作步骤

1. 下载要安装的 Windows 系统镜像,这里以使用 Windows Server 2022 RTM 版本为例。

2. 实测此微软官方直链使用 IDM 开 32 线程下载速度非常快,可以跑满百兆宽带,如果已经下载可跳过此步。

3. 下载 Windows PE 维护系统,这里以使用微 PE 工具箱 v2.1 64 位版本为例。

4. 在微 PE 工具箱下载页面里先点击 "查看 2.1 版本下载地址列表" 按钮,再点击 "我已捐赠,继续查看下载地址" 按钮即可显示下载链接,如果已经下载可跳过此步。

5. 全部下载完成后会得到如图三个文件,注意不要把这些文件放在系统盘(以下均简写为 C 盘)内。

6. 打开你下载的 "WePE_64_V2.1.exe" 安装包文件,如果手头有可用的 U 盘建议右下角点击安装到 U 盘,没有的直接安装到硬盘即可,如果已经安装到硬盘或制作过 U 盘启动盘的可跳过此步。

制作启动盘时可根据自己的需要调整方案和设置,如果没有异议或看不懂的直接以默认方式一键安装即可。

7. 在电脑开机时快速连按主板的快捷启动键显示选择带有 U 盘名的启动项并回车启动,或者在硬盘开机启动菜单里按下↑↓键选择带有 Windows PE 的启动项并回车进入,如图现在将进入 PE 桌面。

对于 U 盘启动问题各主板厂商预设的快捷键不同,具体请自行百度或者自己挨个试。

8. 打开 PE 桌面上的 "微 PE 小助手",查看 "PE 启动方式:" 一项是否显示为 "UEFI" 启动,如果不是请重启并改用 UEFI 启动 PE 系统,后面的 ReFS 启动需要 UEFI 引导的支持。

对于已经使用 NTFS 文件系统安装好且现有能用的系统可跳过 9-15 步,直接从第 16 步开始操作;而于已经使用 exFAT 文件系统安装好且现有能用的系统可跳过 9-26 步,直接从第 27 步开始操作。

9. 备份转移好 "C 盘" 内重要文件,然后运行 PE 桌面上的 "Windows 安装器",在 "选择安装驱动器的位置" 处确认选择为 "C 盘",点击右侧的 "F" 按钮打开格式化窗口,确定 "文件系统 (F)" 选择为 "NTFS","分配单元大小 (A)" 选择为 "4096 字节",点击 "开始 (S)" 格式化等待完成后再点击 "关闭 (C)" 按钮。

10. 定位到 "选择 Windows 安装文件的位置" 项点击 "搜索..." 按钮,在弹出窗口中找到你下载的 "cn_windows_server_2022_preview_x64_dvd_dd0914d8.iso" 系统镜像文件并点击 "打开 (O)" 按钮完成选择,这时程序会自动将该.iso 镜像快速挂载为虚拟光驱并默认选中其中的 install.wim 映像。定位到 "选择引导驱动器的位置" 项点击 "搜索..." 按钮将弹出选择窗口,对于 UEFI+GPT 组合需找到 "除系统盘之外的首个 ESP 分区"(运行 WinNTSetup 后自动挂载出来的隐藏分区,通常会挂载为 Z 盘) 并点击 "选择文件夹" 按钮完成选择;对于 UEFI+MBR 组合需找到 "除系统盘之外的首个活动分区"(注意这个分区必须要用此设备的 UEFI 固件所能支持的文件系统类型,大多数主板只支持 FAT12/16/32 的 UEFI 引导,极少数主板能额外支持 NTFS 和 exFAT 的 UEFI 引导,如果不能确定是否支持请直接使用 FAT32 格式化即可)并点击 "选择文件夹" 按钮完成选择。定位到 "选择安装驱动器的位置" 项点击 "搜索..." 按钮,在弹出窗口中找到 "C 盘" 并点击 "选择文件夹" 按钮完成选择。在选项区域中点击 "版本:" 下拉菜单根据需要自行选择,这里将以第 4 卷 "Windows Server 2022 Datacenter (桌面体验)" 为例,选择好后如果检查了没有问题就点击 "安装" 按钮继续下一步操作。

对于 "调整>>>" 等其他选项懂的可以自行设置,不懂的则不要设置。

11. 如图将弹出 "就绪?" 提示框,此时无特殊情况一般不修改设置直接点击 "确定" 按钮即可。

12. 请耐心等待 "正在应用 Windows 映像" 绿色进度条走满,此步所需时间视电脑配置高低而定。

13. 当弹出 "完成!" 提示框时直接点击 "重启" 按钮即可,如果此时系统不能重启请手动打开 "开始菜单" 并点击 "重启" 按钮完成重启操作。

记得拔出 U 盘等不必要的设备~~

14. 请耐心等待系统 OOBE 阶段初始化完成,并自行完成进入桌面之前的配置工作。

15. 当成功进入系统桌面后我强烈建议在这期间先自行优化一些系统设置(如 WU 打齐更新补丁和预先安装好各运行库以及个人常用软件等),然后再继续进行下一步操作。

16. 在此 Server 2022 系统中双击打开 "一键禁止系统自动升级 ReFS 版本号 + Win10v1511 解锁 ReFSv3 格式化功能.reg" 注册表文件并导入,操作完成后方可重启再次进入 WinPE 系统。

注意此操作为核心步骤必做,否则到时候启动 ReFS 分区里的系统会触发版本号自动升级的严重 Bug 导致 Windows 立即蓝屏死机同时使文件系统彻底损坏并丢失全部数据。

17. 进入 PE 系统后点击并打开 开始菜单→所有程序→备份还原→WIM 映像处理工具

这里以使用 WimTool 为例,对于处理 WIM/ESD 文件也可以使用 Dism 或 Dism++ 等工具完成操作。

18. 点击 "新制和追加" 选项卡,在 "选择要制作成 WIM 映像的源目录" 处点击 "浏览" 按钮,选择 "整个 C 盘" 并点击 "确定" 按钮。在 "选择保存 WIM 映像的文件名" 处点击 "浏览" 按钮,选择点击 "除 C 盘外" 的其他盘可在任意目录输入自定义文件名并点击 "保存" 按钮。在选项 [1] 区域中的 "压缩类型" 下拉菜单选择为 "最大压缩"。在选项 [2] 区域中的四个 "文本框" 内可以自由设置备注信息或者直接留空即可。选择好后如果检查了没有问题就点击 "新建映像" 按钮继续下一步操作。

注意对于压缩类型选项请根据实际情况量力而行,该操作对处理器的性能要求较高,如果电脑配置较低此项耗时会比较长,为保证最佳效率我个人推荐:酷睿 i9/i7 选择最大压缩;酷睿 i5/i3 选择默认压缩;奔腾 / 赛扬选择没有压缩;其他 CPU 系列请根据实际性能自行做换算。

19. 请耐心等待 WIM 映像打包封装完毕,此步所需时间视电脑配置高低而定。

20. 当绿色进度条为 "100%" 并在提示信息框内显示 "制作映像文件:完成" 时即可进行下一步操作。

21. 点击并打开 开始菜单→命令提示符,注意空格输入 "Format C: /FS:exFAT /Q/A:4096" 不包含引号并按下 Enter 回车键,当提示是否继续格式化时按下 "Y" 键并回车,当提示设置卷标时可自行设置或直接回车留空,当提示格式化完成信息后此时 C 盘已成功格式化为 exFAT 文件系统。

这里以系统自带的 CMD 命令行将本地磁盘格式化为 exFAT 为例,对于此操作也可以直接使用 PE 桌面上的分区工具 DiskGenius 实现以 exFAT 文件系统格式化硬盘,其中分配簇大小建议选择为 4096 字节。

22. 回到 WimTool,点击 "挂载和解开" 选项卡,在 "选择要挂载或解开的 WIM 文件" 处点击 "浏览" 按钮,选择之前保存好的 "WIM 映像文件" 并点击 "打开" 按钮。在 "选择挂载或解开的目标文件夹" 处点击 "浏览" 按钮,选择 "整个 C 盘" 并点击 "确定" 按钮。选择好后如果检查了没有问题就点击 "解开映像" 按钮继续下一步操作。

23. 如图所示如果弹出 "选择是否继续解开 WIM 映像" 对话框则点击 "是 (Y)" 按钮以继续操作。

24. 请耐心等待 WIM 映像解包释放完毕,此步所需时间视电脑配置高低而定。

25. 当绿色进度条为 "100%" 并在提示信息框内显示 "解开映像文件:完成" 时即可进行下一步操作。

26. 重启耐心等待测试 exFAT 启动 Server 2022 系统能否正常进入桌面,确定系统能够正常启动没有问题方可重启再次进入 WinPE 系统继续下一步操作,如果系统不能正常启动请先检查之前的操作是否存在问题并做更正后再进行下一步。

27. 进入 PE 系统后点击并打开 开始菜单→所有程序→备份还原→WIM 映像处理工具

点击 "新制和追加" 选项卡,在 "选择要制作成 WIM 映像的源目录" 处点击 "浏览" 按钮,选择 "整个 C 盘" 并点击 "确定" 按钮。在 "选择保存 WIM 映像的文件名" 处点击 "浏览" 按钮,选择点击 "除 C 盘外" 的其他盘可在任意目录输入自定义文件名并点击 "保存" 按钮。在选项 [1] 区域中的 "压缩类型" 下拉菜单选择为 "最大压缩"。在选项 [2] 区域中的四个 "文本框" 内可以自由设置备注信息或者直接留空即可。选择好后如果检查了没有问题就点击 "新建映像" 按钮继续下一步操作。

28. 请耐心等待 WIM 映像打包封装完毕,此步所需时间视电脑配置高低而定。

29. 当绿色进度条为 "100%" 并在提示信息框内显示 "制作映像文件:完成" 时即可进行下一步操作。

30. 在此 Win10 v1511 PE 系统中双击打开 "一键禁止系统自动升级 ReFS 版本号 + Win10v1511 解锁 ReFSv3 格式化功能.reg" 注册表文件并导入,完成后方可进行下一步操作。

注意此操作为核心步骤必做,否则下面将只能选择不可引导的 ReFS v1.2 格式化而无法选择可引导的 ReFS v3.0 格式化。对于如何区分格式化时使用的是 Win8 的 ReFS v1 还是 Win10 的 ReFS v3,其方法为在 "分配单元大小" 处如果只有 "64 KB" 一个选项就是使用 ReFS v1 格式化的;如果至少有 "4096 字节" 和 "64 KB" 两个选项则是使用 ReFS v3 格式化的。

31. 打开这台电脑,在 "C 盘" 上右键并点击 "格式化 (A)..." 选项。

32. 弹出格式化窗口后,在 "文件系统 (F)" 下拉菜单中选择为 "REFS","分配单元大小 (A)" 选择为 "4096 字节",点击 "开始 (S)" 格式化等待完成后再点击 "关闭 (C)" 按钮。

33. 回到 WimTool,点击 "挂载和解开" 选项卡,在 "选择要挂载或解开的 WIM 文件" 处点击 "浏览" 按钮,选择之前保存好的 "WIM 映像文件" 并点击 "打开" 按钮。在 "选择挂载或解开的目标文件夹" 处点击 "浏览" 按钮,选择 "整个 C 盘" 并点击 "确定" 按钮。选择好后如果检查了没有问题就点击 "解开映像" 按钮继续下一步操作。

34. 如图所示如果弹出 "选择是否继续解开 WIM 映像" 对话框则点击 "是 (Y)" 按钮以继续操作。

35. 请耐心等待 WIM 映像解包释放完毕,此步所需时间视电脑配置高低而定。

36. 当绿色进度条为 "100%" 并在提示信息框内显示 "解开映像文件:完成" 时即可进行下一步操作。

37. 重启测试等待系统成功启动到桌面后打开此电脑,右键 C 盘点击属性,此时看到文件系统为 ReFS,可使用 "fsutil fsinfo refsinfo c:" 命令行不包含引号查看当前 ReFS 版本号,至此大功告成!

多版本系统测试启动截图:

ReFS 启动 Win10 20185

ReFS 启动 Win10 21390

ReFS+ 标准模式启动 Server 2022

ReFS+VHDX 模式启动 Server 2022

ReFS 启动 Win11

ReFS+WIM 启动 WinPE

更新 ReFS 系统盘兼容性表格:

参考

ReFS 启动 Windows 早期测试

为 UEFI 固件添加 NTFS UEFI 和 exFAT UEFI 启动支持

如何查看 ReFS 版本号

使用 ReFS+VHD(X) 模式安装系统

启动 ReFS 分区上的 WinPE.WIM 系统映像

Windows PE 系统盘 X 盘使用 ReFS 文件系统

替换文件恢复 ReFS 格式化选项

在 U 盘和 SD 卡等可移动磁盘设备上使用 ReFS 文件系统

在 Windows 7 等旧系统中使用 ReFS 分区

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