【技术实战】在ReFS分区中安装并启动Windows系统

朱玛

你知道吗？早在遥远的2011年，微软就已经引入ReFS文件系统了。
早期的时候微软只将ReFS文件系统应用于数据存储卷，时光荏苒，一晃十多年过去，如今随着Windows Server 2022操作系统在启动技术的革新上为其带来了可启动ReFS卷特性使引导系统成为了可能。

还记得我曾在两年前首次公开发布过的《全球首发!【技术实战】在exFAT分区中安装并启动Windows系统》教程帖吗？
https://bbs.pcbeta.com/forum.php?mod=viewthread&tid=1820223&mobile=no[/url]
关于ReFS引导在半年前我也公布了最新研究进度《发现Win10v21H1预览版居然支持ReFS启动了，下一代WindowsServer2022终获ReFS引导支持》测试帖：
http://bbs.wuyou.net/forum.php?mod=viewthread&tid=424043&mobile=no
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。
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。

接下来在正式开始之前让我们先了解一下关于 复原文件系统(ReFS) 的概述：

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：http://www.zhihu.com/question/388272960
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.VHDX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启动支持可参考此帖：http://bbs.wuyou.net/forum.php?mod=viewthread&tid=409768&mobile=no
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版本号可参考此帖：http://bbs.wuyou.net/forum.php?mod=viewthread&tid=412267&mobile=no
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)模式安装系统可参考此帖：http://bbs.wuyou.net/forum.php?mod=viewthread&tid=426201&mobile=no
对于启动ReFS分区上的WinPE.WIM系统映像，可参考此帖：http://bbs.wuyou.net/forum.php?mod=viewthread&tid=424042&mobile=no
对于Windows PE系统盘X盘使用ReFS文件系统，可参考此帖：http://bbs.wuyou.net/forum.php?mod=viewthread&tid=421202&mobile=no
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，则需要替换此文件来恢复ReFS格式化选项：http://bbs.wuyou.net/forum.php?mod=viewthread&tid=403426&mobile=no
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，需要安装此驱动解锁人为限制：http://bbs.wuyou.net/forum.php?mod=viewthread&tid=422139&mobile=no
如果要在Windows 7等旧系统中使用ReFS分区，可以安装此驱动提供读写支持：http://bbs.wuyou.net/forum.php?mod=viewthread&tid=421925&mobile=no

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：
http://opendirectory.luzea.de/Miscellaneous/Server_2022_Preview_20348/cn_windows_server_2022_preview_x64_dvd_dd0914d8.iso
或
http://software-download.microsoft.com/download/sg/20348.1.210507-1500.fe_release_SERVER_EVAL_x64FRE_zh-cn.iso
微PE工具箱下载：http://www.wepe.com.cn/download.html
一键禁止系统自动升级ReFS版本号+Win10v1511解锁ReFSv3格式化功能注册表下载：
论坛直接下载： 一键禁止系统自动升级ReFS版本号+Win10v1511解锁ReFSv3格式化功能.zip (701 Bytes, 下载次数: 53)

2021-7-23 13:19 上传

下载次数: 53
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请勿使用多线程下载工具下载论坛附件！

或
腾讯微云下载：http://share.weiyun.com/ovVxLcgt
或
百度网盘下载：[url]http://pan.baidu.com/s/1X7Cnr-uraN1eQ3KASgJ_eA

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；而对于已经使用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。
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。

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：


笔记：
ReFS遵循与Windows 10即服务(WaaS)相似的长期持续更新策略，根据其不断演变更新的特性顺便附上我个人对将来ReFS版本的升级预测(仅供参考)：
ReFS v3.8→Windows CodeName "Copper" Version 22H2 Build 22???.cu_release (Windows 12?)
ReFS v3.9→Windows CodeName "Gallium" Version 23H2 Build 23???.ga_release (Windows 14?)
ReFS v4.0→Windows Server 2025 / Windows CodeName "Arsenic" Version 24H2 Build 24???.as_release (Windows 15?)

朱玛

注意不要将原版系统直接安装到ReFS分区中，否则如图系统会卡在OOBE界面报错无法完成初始化。


如果一定要直接安装到ReFS分区中的话，则必须要通过修改注册表键值的方式来跳过OOBE阶段。但无特殊情况强烈不建议这么做，这样会影响系统的完整性。
NT6+系统跳过OOBE的操作方法：
如图当弹出“Windows 无法完成安装”对话框时，按下“Shift+F10”键可快速打开CMD命令提示符，输入“regedit”不含引号后按下“Enter回车键”打开注册表编辑器，对于在系统OOBE界面不显示鼠标指针那就只能盲点了。

如图依次展开定位到“HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\Setup”项，将下图所有的“REG_DWORD”类型键值逐个“双击”打开编辑框全部输入“0”并点击“确定”按钮完成修改。

如图回到“命令提示符”窗口中注意空格输入“net user Administrator /active:yes”不含引号并“回车”提示命令成功完成，此时可继续输入“shutdown -r -t 0”命令来立即重启系统即可成功跳过OOBE。

如果后面启动时卡住了可尝试多重启几次可能会解决

Kitty-Katswell

码字不易

朱玛

Kitty-Katswell 发表于 2021-7-23 13:30
码字不易

我为了写这篇文章差不多准备了一个星期的时间吧，感谢你的支持！

动物

技术不错，有何具体意义？制作U盘启动的难度增加？实用性欠缺99%，技术1%

朱玛

动物 发表于 2021-7-23 13:39
技术不错，有何具体意义？制作U盘启动的难度增加？实用性欠缺99%，技术1%

你不需要的东西并不代表别人也不需要，我只不过是分享出来给有需要的人用。

chengyiqun

厉害了, 也确实折腾

chengyiqun

不过我有个疑问, refs是不支持硬链接的吧?
硬链接还是个很重要的功能, 包括系统更新也可能用到.
所以用refs装系统, 真的好处更大吗?

朱玛

chengyiqun 发表于 2021-7-23 14:37
不过我有个疑问, refs是不支持硬链接的吧?
硬链接还是个很重要的功能, 包括系统更新也可能用到.
所以用r ...

这个我在帖子里明确说过，一看就知道你没认真看帖。

freebsdxm

有空一试，REFS
boot

chxking

不错，技术贴，支持！

wangwuijun

有空来试试

rubycon

ReFS 不是弹性文件系统么？

rubycon

这个确实厉害了，估计微软看到后自叹不如了。

gongyuchang

楼主厉害啊
向技术大佬致敬！

zswpc

谢谢老师分享，辛苦了

hspptkp

感谢分享。。。。新的技术

lcydx

谢谢分享，辛苦了。

xfeiyun

这个不错的。谢谢了