btrfs文件系统简介及CentOS7下实例

btrfs文件系统简介及CentOS7下实例

由Oracle于2007年宣布并进行中的COW(copy-on-write式)文件系统。目标是取代Linux目前的ext3文件系统，改善ext3的限制，特别是单一文件大小的限制，总文件系统大小限制以及加入文件校验和特性。加入目前ext3/4未支持的一些功能，例如可写的磁盘快照(snapshots)，以及支持递归的快照(snapshots of snapshots)，内建磁盘阵列（RAID）支持，支持子卷(Subvolumes)的概念，允许在线调整文件系统大小。（自百度百科）

以下自马哥课程笔记和CentOS7帮助文档：

核心特性：

        多物理卷支持：btrfs可由多个底层物理卷组成；支持RAID，以联机“添加”、“移除”，“修改”；
        写时复制更新机制(CoW)：复制、更新及替换指针()，而非“就地”更新；
        数据及元数据校验码(checksum): 能够将文件和源数据和数据的校验吗保存下来，用于检查文件是否损坏，如果损坏还能尝试自动进行修复。保证了数据的可靠性；
        子卷：sub_volume，能够在一个卷上创建子卷，每个卷都可以单独进行挂载和使用，子卷和父卷也可以同时挂载；
        快照：快照是子卷的一个非完全副本，支持快照的快照,即增量快照机制；
        透明压缩：用户无感知压缩，数据在存储和读取时自动压缩和解压缩，以节约存储空间。缺点：启用透明压缩后会增加CPU负载。

命令介绍：

    文件系统创建：

        mkfs.btrfs

        -L 'LABEL'

        -d : raid0, raid1, raid5, raid6, raid10, single

        -m : raid0, raid1, raid5, raid6, raid10, single, dup

        -O

        -O list-all: 列出支持的所有feature；

    属性查看：

        btrfs filesystem show [--mounted|--all-devices||||]

        or

        blkid [DEVICE]

    管理命令介绍：

        btrfs文件系统管理命令使用子命令的方式进行管理，具体了命令的功能可通过man SUBCOMMEND来查看。

        btrfs命令的常用子命令：filesystem, device, balance, subvolume

btrfs:

NAME

      btrfs - control a btrfs filesystem

SYNOPSIS

      btrfs []

COMMANDS

    balance

       Balance btrfs filesystem chunks across single or several devices.

       See btrfs-balance(8) for details.

    check

       Do off-line check on a btrfs filesystem.

       See btrfs-check(8) for details.

    device

       Manage devices managed by btrfs, including add/delete/scan and so on.

       See btrfs-device(8) for details.

    filesystem

       Manage a btrfs filesystem, including label setting/sync and so on.

       See btrfs-filesystem(8) for details.   

    receive

       Receive subvolume data from stdin/file for restore and etc.

       See btrfs-receive(8) for details.

    replace

       Replace btrfs devices.

       See btrfs-replace(8) for details.  

    subvolume

       Create/delete/list/manage btrfs subvolume.

       See btrfs-subvolume(8) for details.          

                  

btrfs filesystem:

NAME

      btrfs-filesystem - control btrfs filesystem

SYNOPSIS

      btrfs filesystem

SUBCOMMAND

    df [options]

      Show space usage information for a mount point.

    show [--mounted|--all-devices||||]

        Show the btrfs filesystem with some additional info.

    resize [:][+/-][kKmMgGtTpPeE]|[:]max

        Resize a filesystem identified by for the underlying device devid online.

        不常用，一般调整子卷。

    label [|] []

        Show or update the label of a filesystem.

btrfs device:

NAME

      btrfs-device - control btrfs devices

SYNOPSIS

      btrfs device        

DEVICE MANAGEMENT      

    RAID level

       Btrfs filesystem supports most of the standard RAID level: 0/1/5/6/10.

    Balance

       btrfs-balance(8) subcommand can be used to balance or rebuild chunks to the desired profile.

    Device add/remove/replace

       Device can be added/removed using btrfs-replace(8) subcommand and replaced using btrfs-replace(8).

       When device is removed or replaced, btrfs will do the chunk rebuild if needed.     

SUBCOMMAND

    add [-Kf] [...]

       Add device(s) to the filesystem identified by .

    delete [...]

       Remove device(s) from a filesystem identified by .

       拆除物理卷时会自动迁移要移除的物理卷中的数据。

    ready

       Check device to see if it has all of it’s devices in cache for mounting.

    scan [(--all-devices|-d)| [...]]

       Scan devices for a btrfs filesystem.

    stats [-z] |

       Read and print the device IO stats for all devices of the filesystem identified by or for a single .                

                      

btrfs balance:

NAME

      btrfs-balance - balance btrfs filesystem

SYNOPSIS

      btrfs balance        

SUBCOMMAND

    cancel

       Cancel running or paused balance.

    pause

       Pause running balance.

    resume

       Resume interrupted balance.

    start [options]

       Balance chunks across the devices online.

       Options:

       -d[]

           act on data chunks. See FILTERS section for details about .

           修改数据的组织机制。

       -m[]

           act on metadata chunks. See FILTERS section for details about .

           修改元数据的组织机制。

       -s[]

           act on system chunks (only under -f). See FILTERS section for details about .

       -v

           be verbose

       -f

           force reducing of metadata integrity

    status [-v]

       Show status of running or paused balance.

       If -v option is given, output will be verbose.

FILTERS

    convert

        Convert each selected block group to the given profile name identified by parameters.

btrfs subvolume:

NAME

      btrfs-subvolume - control btrfs subvolume(s)

SYNOPSIS

      btrfs subvolume []

DESCRIPTION

      btrfs subvolume is used to control the filesystem to create/delete/list/show subvolumes and snapshots.

SUBCOMMAND

    create [-i ] []

       Create a subvolume in .

       If is not given, subvolume will be created in the currently directory.

    Options

       -i

           Add the newly created subvolume to a qgroup. This option can be given multiple times.

    delete [options] [...]

       -c|--commit-after

           wait for transaction commit at the end of the operation

       -C|--commit-each

           wait for transaction commit after delet each subvolume

    list

       List the subvolumes present in the filesystem .

    snapshot [-r] |[/]  

    挂载文件系统：

        mount -t btrfs /dev/sdb MOUNT_POINT

    启用透明压缩机制：

        压缩和解压缩自动透明运行，启用后会增加CPU负载

        mount -o compress={lzo|zlib} DEVICE MOUNT_POINT

btrfs文件系统管理实例：

    （1）、CentOS7中加载磁盘设备（多块）；

            如/dev/sd{b,c,d}；

    （2）、将硬盘格式化为btrfs文件系统；

            命令：# mkfs.btrfs -L MYDATA /dev/sd{b,c}

            查看：# btrfs filesystem show

    （3）、挂载btrfs文件系统；

            命令：# mount -t btrfs /dev/sdc /mydata/

                设备可为任意一个btrfs设备名，如/dev/sdb或/dev/sdc

                启用透明压缩机制（可选）：# mount -t btrfs -o compress=lzo /dev/sdc /mydata/

    （4）、在线调整btrfs文件系统空间大小；

            命令：# btrfs filesystem resize -20G /mydata/

    （5）、btrfs文件系统中添加/删除磁盘设备；

            添加设备命令：# btrfs device add /dev/sdb /mydata/

            删除设备命令：# btrfs device delete /dev/sdd /mydata/

    （6）、调整数据分部，使数据均衡的分部到各磁盘设备；

            启动balance：# btrfs balance start /mydata/

            查看balance运行时的状态：# btrfs balance status /mydata/

    （7）、动态修改磁盘设备卷的RAID级别；

            修改数据的RIAD级别为RAID5：# btrfs balance start -dconvert=raid5 /mydata/

            修改元数据的RIAD级别为RAID5：# btrfs balance start -mconvert=raid5 /mydata/

            检查：# btrfs filesystem df /mydata/

    （8）、btrfs文件系统上创建和管理子卷；

            查看子卷信息：# btrfs subvolume list /mydata/

            创建子卷，结果类似于在父卷下创建子目录：

# btrfs subvolume create /mydata/bin
ID 269 gen 133 top level 5 path bin//ID 269为该子卷的ID号

            单独挂载子卷，如果挂载父卷，则父卷下的所有子卷都会自动挂载：

                1) # umount /mydata///首先卸载父卷

                2) # mount -o subvol=logs /dev/sdb /mnt///使用子卷名挂载

                    or

                    # mount -o subvolid=269 /dev/sdb /mnt///使用子卷ID挂载

            查看子卷的详细信息：

# btrfs subvolume show /mnt

            删除子卷：

# btrfs subvolume delete /mydata/bin/

    （9）、btrfs文件系统中子卷和文件快照的管理和使用；

            创建子卷快照：# btrfs subvolume snapshot /mydata/logs/ /mydata/logs_snapshot               //子卷的快照必须和该子卷在同一父卷下。

            查看子卷是否生成：# btrfs subvolume list /mydata/

            挂载/删除btrfs文件系统子卷快照的方法和挂载/删除子卷一致：

                挂载子卷：

# mount -o subvolid=269 /dev/sdb /mnt/

                删除子卷快照：

# btrfs subvolume delete /mydata/logs_snapshot/

            创建文件快照：

# cp --reflink /mydata/fstab /mydata/fstab_snap

    （10）、ext4和btrfs文件系统转换；

            ext4 to btrfs:

                1） 首先卸载原ext4文件系统的磁盘，并强制检测：

# umount /mnt/; fsck -f /dev/sdd1

                2） 使用btrfs-convert转换文件系统：

# btrfs-convert /dev/sdd1 
creating btrfs metadata.
copy inodes [o] [         0/        12]
creating ext2fs image file.
cleaning up system chunk.
conversion complete.

                3） 检查btrfs文件系统是否完成转换：

# btrfs filesystem show

                4） 挂载使用：

# mount /dev/sdd1 /mnt/

            btrfs to ext4:

                1） 卸载文件系统：# umount /mnt/

                2）btrfs降级为ext4：

# btrfs-convert -r /dev/sdd1 
rollback complete.

                3） 检查：

# blkid /dev/sdd1
/dev/sdd1: UUID="af904001-4dac-4b10-87b5-8ff9c06f9e36" TYPE="ext4"

    （11）、拆除btrfs文件系统；

            1） 拆除前首先需要确认当前数据和无数据的RAID是否满足RAID的最少设备限制，若不满足修改之。若全部拆除可修改为single。

                查看当前设备卷的RAID状态：

# btrfs filesystem df /mydata/
Data, RAID5: total=2.00GiB, used=788.00KiB
System, RAID5: total=64.00MiB, used=16.00KiB
Metadata, RAID5: total=1.00GiB, used=144.00KiB
GlobalReserve, single: total=16.00MiB, used=0.00B

                修改数据和元数据的RAID级别：

# btrfs balance start -mconvert=single /mydata/
# btrfs balance start -f -mconvert=single /mydata/

                检查：

# btrfs filesystem df /mydata/
Data, single: total=1.00GiB, used=532.00KiB
System, single: total=32.00MiB, used=16.00KiB
Metadata, single: total=1.00GiB, used=144.00KiB
GlobalReserve, single: total=16.00MiB, used=0.00B

            2） 删除btrfs卷中的磁盘卷：

# btrfs device delete /dev/sdd /mydata/

       

    （12）、查看当前系统下挂载的所有btrfs文件系统及挂载情况：

$ df -Th | grep -i btrfs
/dev/sdb3      btrfs     231G   79G  151G   35% /
/dev/sdb3      btrfs     231G   79G  151G   35% /home

$ sudo btrfs subvolume list /
ID 257 gen 52532 top level 5 path @
ID 258 gen 52534 top level 5 path @home

$ sudo btrfs subvolume show /
/
    Name:             @
    UUID:             2fa0d52a-e539-d84d-a51b-07accbc97d00
    Parent UUID:         -
    Received UUID:         -
    Creation time:         2018-01-07 02:32:04 +0800
    Subvolume ID:         257
    Generation:         52532
    Gen at creation:     8
    Parent ID:         5
    Top level ID:         5
    Flags:             -
    Snapshot(s):
$ sudo btrfs subvolume show /home/
/home
    Name:             @home
    UUID:             abdf02ed-2dbc-2346-8569-9ee9437fb467
    Parent UUID:         -
    Received UUID:         -
    Creation time:         2018-01-07 02:32:04 +0800
    Subvolume ID:         258
    Generation:         52534
    Gen at creation:     11
    Parent ID:         5
    Top level ID:         5
    Flags:             -
    Snapshot(s):

$ cat /etc/fstab
# /etc/fstab: static file system information.
#
# Use 'blkid' to print the universally unique identifier for a
# device; this may be used with UUID= as a more robust way to name devices
# that works even if disks are added and removed. See fstab(5).
#
#                
# / was on /dev/sdb3 during installation
UUID=dd132b10-bcd5-48a8-af21-792b7c1ba8dd /               btrfs   defaults,subvol=@           0       1
# /boot was on /dev/sdb1 during installation
UUID=645c2b8e-f17d-42a7-9629-882b6e28c10e /boot           ext4    defaults                    0       2
# /home was on /dev/sdb3 during installation
UUID=dd132b10-bcd5-48a8-af21-792b7c1ba8dd /home           btrfs   defaults,subvol=@home       0       2
# swap was on /dev/sdb2 during installation
UUID=d91e030b-2e6d-4670-8682-5bd82d83c2f0 none            swap    sw                          0       0