Linux学习之btrfs文件系统

btrfs是Linux系统上一种非常强大的文件系统，全称：B-tree，是Oracle公司基于GPL协定于2007年研发的。那么对于btrfs文件系统我们如何去创建使用它呢。下面我们将以CentOS7系统在实验中研究它。

一、了解btrfs的特性

       btrfs文件系统有很多的特性 ，我们这边就它的几个核心的特性说下:

    1、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”。

    2、写时复制更新机制：复制、更新及替换指针，而非“就地”更新；

    3、数据与元数据校验码：checksum

    4、支持子卷：可以在btrfs文件系统下创建子卷

    5、支持快照

    6、透明压缩：指的文件的存储是压缩的形式，而对于用户来说我们并不知道

二、如何创建btrfs文件系统

首先创建btrfs文件系统我们需要多块磁盘，在虚拟机中我们要添加几块磁盘

[root@localhost ~]# fdisk -l

磁盘/dev/sda：128.8 GB,128849018880字节，251658240个扇区

Units=扇区 of 1*512=512 bytes

扇区大小(逻辑/物理)：512字节/512字节

I/O 大小(最小/最佳)：512字节/512字节

磁盘标签类型：dos

磁盘标识符：0x000abcfd

设备BootStartEndBlocksIdSystem

/dev/sda1  *2048102604751200083Linux

/dev/sda2         10260482516582391253160968eLinux LVM

磁盘/dev/sdc：21.5 GB,21474836480字节，41943040个扇区

Units=扇区 of 1*512=512 bytes

扇区大小(逻辑/物理)：512字节/512字节

I/O 大小(最小/最佳)：512字节/512字节

磁盘/dev/sdd：21.5 GB,21474836480字节，41943040个扇区

Units=扇区 of 1*512=512 bytes

扇区大小(逻辑/物理)：512字节/512字节

I/O 大小(最小/最佳)：512字节/512字节

磁盘/dev/sdb：21.5 GB,21474836480字节，41943040个扇区

Units=扇区 of 1*512=512 bytes

扇区大小(逻辑/物理)：512字节/512字节

I/O 大小(最小/最佳)：512字节/512字节

如上我添加了3块磁盘分别是sdb、sdc和sdd分别给它们的空间是20G

[root@localhost ~]# btrfs <=点击2次TAB键可以看出以下好多命令和btrfs文件系统有关的命令

btrfs             btrfs-debug-tree   btrfs-map-logical  btrfs-zero-log

btrfsck            btrfs-find-root    btrfs-show-super  

btrfs-convert      btrfs-image       btrfstune         

[root@localhost ~]# btrfs

我们这边只说btrfs文件系统的常用命令：

  1、mkfs.btrfs：创建btrfs文件系统

                -L “LABEL”：指定卷标

                 -d  <type> : 指定数据存储的类型，如：raid0,raid1,raid5,raid10,single

                 -m：指明元数据是指明存放的

                 -O  <feature>：指明一些选项

                                -O list-all：列出支持的所有feature

[root@localhost ~]# mkfs.btrfs -L mydata /dev/sdc/dev/sdd  <===把dev下的sdc和sdd两块磁盘创建成一个

Btrfs v3.16.2                          名为mydata的btrfs文件系统

See http://btrfs.wiki.kernel.org for moreinformation.

Turning ON incompatfeature 'extref': increased hardlink limit per file to 65536

adding device /dev/sdd id 2

fs created label mydata on /dev/sdc

       nodesize 16384 leafsize 16384 sectorsize 4096 size 40.00GiB

[root@localhost ~]#

   2 、查看btrfs是否创建成功使用命令：btrfs filesystem show    如下

[root@localhost ~]# btrfs filesystem show /dev/sdc

Label:'mydata' uuid:179e892a-aa8b-4f25-825d-c0a87d99096d

Total devices 2 FS bytes used 612.00KiB

       devid    1 size 15.00GiB used 1.28GiB path /dev/sdc

       devid    2 size 20.00GiB used 1.28GiB path /dev/sdd

Btrfs v3.16.2

注：我们创建文件系统的时候指定了两个磁盘，我们这边的路径使用/dev/sdc  和使用/dev/sdd效果是一样的

    3  、我们上面对btrfs文件系统创建的卷标为mydata，我们使用命令查看卷标是否是我们创建的mydata

[root@localhost ~]# btrfs filesystem label /dev/sdc 

mydata

    4、如上我们创建好了btrfs文件系统和查看卷边的命令，那么如何去挂载和使用这个文件系统呢？

[root@localhost ~]# mkdir /mydata        <====创建目录mydata

[root@localhost ~]# mount -t btrfs /dev/sdc /mydata/   <====将之前创建的btrfs文件系统挂载到mydata下

[root@localhost ~]# df -h                <====使用df命令查看是否挂载成功

文件系统容量已用可用已用%挂载点

/dev/mapper/centos-root   50G6.9G44G14%/

devtmpfs                481M0481M0%/dev

tmpfs                   490M80K490M1%/dev/shm

tmpfs                   490M7.1M483M2%/run

tmpfs                   490M0490M0%/sys/fs/cgroup

/dev/mapper/centos-home   68G44M68G1%/home

/dev/sda1                497M126M371M26%/boot

/dev/sdc                  35G1.2M30G1%/mydata   <====这样可以看到我们创建 的btrfs文件系统挂载好了

[root@localhost ~]# cd /mydata/     <======切换到mydata目录下

[root@localhost mydata]# touch a.txt  <=====创建一个文件

[root@localhost mydata]# ll      <=====查看文件，这样我们的btrfs文件系统就可以使用了

总用量0

-rw-r--r--.1 root root 08月2921:08 a.txt

drwxr-xr-x.1 root root 968月2810:56 logs

[root@localhost mydata]#

卸载的话直接使用umount命令加上分区路径就可以了

   5、btrfs文件系统还可以实现透明压缩，那么什么是透明压缩呢。就是我们在创建btrfs文件系统时，系统后台会自动压缩而我们这边并没有看到，那么如何实现压缩呢？我们下面演示下

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

[root@localhost ~]# umount /mydata/      <======先卸载文件系统

[root@localhost ~]# mount -o compress=lzo /dev/sdc /mydata  <======在进行透明压缩挂载

     6、实现指定btrfs文件系统的大小调整

root@localhost ~]# btrfs filesystem resize -10G/mydata  <======先对mydata减小10G

Resize'/mydata' of '-10G'

[root@localhost ~]# df -lh  <=====查看文件系统的容量

文件系统容量已用可用已用%挂载点

/dev/mapper/centos-root   50G6.9G44G14%/

devtmpfs                481M0481M0%/dev

tmpfs                   490M80K490M1%/dev/shm

tmpfs                   490M7.1M483M2%/run

tmpfs                   490M0490M0%/sys/fs/cgroup

/dev/mapper/centos-home   68G44M68G1%/home

/dev/sda1                497M126M371M26%/boot

/dev/sdc                  25G1.3M9.5G1%/mydata<==这里我们挂载的容量就减小了

[root@localhost ~]# btrfs filesystem resize +5G/mydata<====然后我们对mydata增加5G

Resize'/mydata' of '+5G'

[root@localhost ~]# df -lh

文件系统容量已用可用已用%挂载点

/dev/mapper/centos-root   50G6.9G44G14%/

devtmpfs                481M0481M0%/dev

tmpfs                   490M80K490M1%/dev/shm

tmpfs                   490M7.1M483M2%/run

tmpfs                   490M0490M0%/sys/fs/cgroup

/dev/mapper/centos-home   68G44M68G1%/home

/dev/sda1                497M126M371M26%/boot

/dev/sdc                  30G1.3M20G1%/mydata<=====这里查看容量就增加了

当然如果我们想增加和减小容量不仅可以使用增加容量的的方法，还可以使用增加货减小物理卷的方法，如：

[root@localhost ~]# btrfs device add /dev/sdb /mydata/<=====将物理磁盘sdb加入到mydata文件系统

[root@localhost ~]# btrfs balance start /mydata<==实现均衡操作（每块设备的数据平摊）

Done, had to relocate 3 out of 3 chunks

[root@localhost ~]# df -lh<=====查看mydata的大小，可以看出大小就增加了

文件系统容量已用可用已用%挂载点

/dev/mapper/centos-root   50G6.9G44G14%/

devtmpfs                481M0481M0%/dev

tmpfs                   490M80K490M1%/dev/shm

tmpfs                   490M7.1M483M2%/run

tmpfs                   490M0490M0%/sys/fs/cgroup

/dev/mapper/centos-home   68G44M68G1%/home

/dev/sda1                497M126M371M26%/boot

/dev/sdc                  50G1.3M40G1%/mydata

[root@localhost ~]# btrfs device delete /dev/sdb /mydata/<=====删除sdb

[root@localhost ~]# df -lh<=====再次查看mydata容量，这里就可以看出减少了

文件系统容量已用可用已用%挂载点

/dev/mapper/centos-root   50G6.9G44G14%/

devtmpfs                481M0481M0%/dev

tmpfs                   490M80K490M1%/dev/shm

tmpfs                   490M7.1M483M2%/run

tmpfs                   490M0490M0%/sys/fs/cgroup

/dev/mapper/centos-home   68G44M68G1%/home

/dev/sda1                497M126M371M26%/boot

/dev/sdc                  30G1.8M20G1%/mydata

   7、改变文件系统的数据和元数据RAID的级别

[root@localhost ~]# btrfs balance start -mconvert=raid1 /mydata  指明元数据的为RAID1模式

Done, had to relocate 2 out of 3 chunks

[root@localhost ~]# btrfs balance start -dconvert=raid1 /mydata指明数据位RAID1模式

Done, had to relocate 1 out of 3 chunks

注：我们指定raid1和0时只需要2块物理分区，如果你需要创建成raid5的话至少需要3块物理磁盘

  8、在btrfs文件系统的子卷的管理

（1）、子卷的创建

[root@localhost ~]# btrfs subvolume create /mydata/logss  <=====在mydata文件系统下创建logss

Create subvolume '/mydata/logss'

[root@localhost ~]# btrfs subvolume list /mydata/<=====查看mydata所有的子卷，log是我之前创建的

ID 262 gen 108 top level 5 path logs

ID 267 gen 114 top level 5 path logss

注：如果父卷挂载了，那么子卷会自动挂载在文件系统上。当然子卷也单独挂载，前提是要先卸载父卷

（2）、子卷单独挂载  

如：我们想要把logss子卷单独挂载，则执行以下操作，

先卸载父卷

[root@localhost ~]# mount -o subvol=logss /dev/sdc /mnt <====将子卷挂载到mnt目录下

[root@localhost ~]# cd /mnt/               

[root@localhost mnt]# ll

总用量0

[root@localhost mnt]# cp /etc/fstab /mnt/ <=====拷贝一个文件到mnt下

[root@localhost mnt]# ll /mnt/

总用量4

-rw-r--r--.1 root root 5418月2922:33 fstab

[root@localhost mnt]# cd

[root@localhost ~]# umount /mnt/           <=====卸载子卷

[root@localhost ~]# mount /dev/sdc /mydata/  <=====重新挂载父卷

[root@localhost ~]# cd /mydata/logss/      <=====进到子卷中

[root@localhost logss]# ll                 <=====发现我们之前拷贝的文件还是存在的

总用量4

-rw-r--r--.1 root root 5418月2922:33 fstab

（3）、删除子卷

如何删除子卷，使用命令：btrfs subvolume delete

root@localhost ~]# btrfs subvolume delete /mydata/logss<=====删除子卷logss

Transaction commit: none (default)

Delete subvolume '/mydata/logss'

[root@localhost ~]# ll /mydata/      <=====查看父卷中的内容已经没有logss了

总用量16

-rw-r--r--.1 root root     08月2921:08 a.txt

-rw-r--r--.1 root root 134308月2921:43 functions

drwxr-xr-x.1 root root    968月2810:56 logs

（4）、对子卷创建快照

[root@localhost ~]# btrfs subvolume create /mydata/logss <=====先创建子卷logss

Create subvolume '/mydata/logss'

[root@localhost ~]# btrfs subvolume snapshot /mydata/logss /mydata/logss_snapshot<=====对子卷创建快照，命名为logss――snapshot                                                         Create a snapshot of '/mydata/logss'in'/mydata/logss_snapshot'                

[root@localhost ~]# btrfs subvolume list /mydata/      <=====查看mydata下又多了一个子卷，这就是我们所创建的快照

ID 262 gen 108 top level 5 path logs

ID 267 gen 124 top level 5 path logss

ID 268 gen 124 top level 5 path logss_snapshot

   9、如何将btrfs文件系统转化为ext文件系统

首先需要创建一个新的分区，在新的分区上创建ext4的文件系统，这边我就不做演示了，直接将新分区创建成了ext4文件系统

[root@localhost ~]# mke2fs -t ext4 /dev/sdb1   将sdb1创建成ext4的文件系统

mke2fs 1.42.9(28-Dec-2013)

文件系统标签=

OS type:Linux

块大小=4096(log=2)

分块大小=4096(log=2)

Stride=0 blocks,Stripe width=0 blocks

655360 inodes,2621440 blocks

131072 blocks (5.00%) reserved for the super user

第一个数据块=0

Maximum filesystemblocks=2151677952

80 block groups

32768 blocks per group,32768 fragments per group

8192 inodes per group

Superblockbackups stored on blocks:

32768,98304,163840,229376,294912,819200,884736,1605632

Allocating grouptables:完成

正在写入inode表:完成

Creating journal (32768 blocks):完成

Writing superblocks andfilesystem accounting information:完成

[root@localhost ~]# mount /dev/sdb1 /mnt/     将ext4的文件系统挂载到mnt目录下

[[root@localhost ~]# cp /etc/fstab /mnt/       拷贝etc目录下的fstab到mnt目录下

[root@localhost ~]# ll /mnt/                   查看mnt下的文件

总用量20

-rw-r--r--.1 root root  5418月2923:35 fstab

drwx------.2 root root 163848月2923:33 lost+found

[root@localhost ~]# umount /mnt/               卸载ext4的文件系统

[root@localhost ~]# fsck -f /dev/sdb1          对sdb1分区进行检测

fsck，来自 util-linux 2.23.2

e2fsck 1.42.9(28-Dec-2013)

第一步:检查inode,块,和大小

第二步:检查目录结构

第3步:检查目录连接性

Pass4:Checking referencecounts

第5步:检查簇概要信息

/dev/sdb1:12/655360 files (0.0% non-contiguous),83138/2621440 blocks

[root@localhost ~]# btrfs-convert /dev/sdb1 将sdb1的文件系统转化成btrfs文件系统

creating btrfs metadata.

creating ext2fs image file.

cleaning up system chunk.

conversion complete.                     转化完成

[root@localhost ~]# btrfs filesystem show /dev/sdb1   查看sdb1的属性

Label: none uuid: c8db9d69-3e6a-4c99-835e-6e109b3a0169

Total devices 1 FS bytes used 324.80MiB

       devid    1 size 10.00GiB used 10.00GiB path /dev/sdb1

Btrfs v3.16.2

[root@localhost ~]# mount /dev/sdb1 /mnt    挂载btrfs文件系统

[root@localhost ~]# ll /mnt                  查看fstab文件和之前一致

总用量8

drwxr-xr-x.1 root root  108月2923:37 ext2_saved

-rw-r--r--.1 root root 5418月2923:35 fstab

drwx------.1 root root  08月2923:33 lost+found

[root@localhost ~]# umount /mnt/          卸载mnt目录上的文件系统

[root@localhost ~]# btrfs-convert -r /dev/sdb1   将btrfs降级为ext4文件系统

rollback complete.                             提示降级成功

[root@localhost ~]# blkid /dev/sdb1       查看sdb1的信息，为ext4文件系统降级完成

/dev/sdb1: UUID="84965289-5f82-4fe3-b0e7-6160726d7a25" TYPE="ext4"

[root@localhost ~]# btrfs-convert /dev/sdb1  再次升级为btrfs文件系统

creating btrfs metadata.

creating ext2fs image file.

cleaning up system chunk.

conversion complete

[root@localhost ~]# blkid /dev/sdb1

/dev/sdb1: UUID="e582e4e2-a343-4d20-ba0e-dda43a3a90e5" UUID_SUB="95c8bc9b-ae3e-4989-904f-753781a83fab" TYPE="btrfs"

三、小结

上面所述的所有内容，只是我对于学习的总结，其中可能有些说的不足和不对的地方，希望朋友多指点。