3.btrfs管理及应用

btrfs简介：

Btrfs（通常念成Butter FS），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(snapshotsof 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。

 

btrfs特性:

扩展性 (scalability) 相关的特性，btrfs 最重要的设计目标是应对大型机器对文件系统的扩展性要求。 Extent，B-Tree和动态 inode 创建等特性保证了 btrfs 在大型机器上仍有卓越的表现，其整体性能而不会随着系统容量的增加而降低。

其次是数据一致性 (dataintegrity) 相关的特性。系统面临不可预料的硬件故障，Btrfs 采用 COW 事务技术来保证文件系统的一致性。 btrfs 还支持 checksum，避免了 silent corrupt 的出现。而传统文件系统则无法做到这一点。

第三是和多设备管理相关的特性。 Btrfs 支持创建快照 (snapshot)，和克隆 (clone) 。 btrfs 还能够方便的管理多个物理设备，使得传统的卷管理软件变得多余。

最后是其他难以归类的特性。这些特性都是比较先进的技术，能够显著提高文件系统的时间 / 空间性能，包括延迟分配，小文件的存储优化，目录索引等。

 

Btrfs使用方法：

 

创建文件系统

mkfs.btrfs 命令建立一个 btrfs 格式的文件系统。可以用如下命令在设备 sda5 上建立一个 btrfs 文件系统，并将其挂载到 /btrfsdisk 目录下：

 #mkfs.btrfs /dev/sda5

 #mkdir /btrfsdisk

 #mount �C t btrfs /dev/sda5 /btrfsdisk

 

这样一个 Btrfs 就在设备 sda5 上建立好了。值得一提的是在这种缺省情况下，即使只有一个设备，Btrfs 也会对 metadata 进行冗余保护。如果有多个设备，那么可以在创建文件系统的时候进行 RAID 设置。详细信息请参见后续的介绍。

这里介绍其他几个 mkfs.btrfs 的参数。

Nodesize 和 leafsize 用来设定 btrfs 内部 BTree 节点的大小，缺省为一个 page 大小。但用户也可以使用更大的节点，以便增加 fanout，减小树的高度，当然这只适合非常大的文件系统。

Alloc-start 参数用来指定文件系统在磁盘设备上的起始地址。这使得用户可以方便的预留磁盘前面的一些特殊空间。

Byte-count 参数设定文件系统的大小，用户可以只使用设备的一部分空间，当空间不足时再增加文件系统大小。

修改文件系统的大小

当文件系统建立好之后，可以修改文件系统的大小。 /dev/sda5 挂载到了 /btrfsdisk 下，大小为 800M 。假如希望只使用其中的 500M，则需要减小当前文件系统的大小，这可以通过如下命令实现：

#df

 Filesystem  1K-blocks     Used      Available   Use%  Mounted on

 /dev/sda1   101086        19000       76867         20%    /boot

 /dev/sda5   811248         32       811216         1%    /btrfsdisk

 #btrfsctl �C r -300M /btrfsdisk

 #df

 Filesystem 1K-blocks      Used      Available   Use%  Mounted on

 /dev/sda1   101086        19000       76867         20%    /boot

 /dev/sda5   504148         32       504106         1%    /btrfsdisk

 

同样的，可以使用 btrfsctl 命令增加文件系统的大小。

创建 Snapshot

下面的例子中，创建快照 snap1 时系统存在 2 个文件。创建快照之后，对 test1 的内容进行修改。再回到 snap1，打开 test1 文件，可以看到 test1 的内容依旧是之前的内容。

#ls /btrfsdisk

 test1 test2

 #vi test1

 This is a test

 #btrfsctl �C s snap1 /btrfsdisk

 #vi test1

 Test1 is modified

 #cd /btrfsdisk/snap1

 #cat test1

 This is a test

 

可以从上面的例子看到，快照 snap1 保存的内容不会被后续的写操作所改变。

创建 subvolume

使用 btrfs 命令，用户可以方便的建立 subvolume 。假设 /btrfsdisk 已经挂载到了 btrfs 文件系统，则用户可以在这个文件系统内创建新的 subvolume 。比如建立一个 /sub1 的 subvolume，并将 sub1 挂载到 /mnt/test 下：

#mkdir /mnt/test

 #btrfsctl �C S sub1 /btrfsdisk

 #mount �C t btrfs �C o subvol=sub1 /dev/sda5/mnt/test

 

Subvolme 可以方便管理员在文件系统上创建不同用途的子文件系统，并对其进行一些特殊的配置，比如有些目录下的文件关注节约磁盘空间，因此需要打开压缩，或者配置不同的 RAID 策略等。目前 btrfs 尚处于开发阶段，创建的 subvolme 和 snapshot 还无法删除。此外针对 subvolume 的磁盘 quota 功能也未能实现。但随着 btrfs 的不断成熟，这些功能必然将会进一步完善。

创建 RAID

mkfs 的时候，可以指定多个设备，并配置 RAID 。下面的命令演示了如何使用 mkfs.btrfs 配置 RAID1 。 Sda6 和 sda7 可以配置为 RAID1，即 mirror 。用户可以选择将数据配置为 RAID1，也可以选择将元数据配置为 RAID1 。

将数据配置为 RAID1，可以使用 mkfs.btrfs 的 -d 参数。如下所示：

#mkfs.btrfs �C draid1 /dev/sda6 /dev/sda7

 #mount �C t btrfs /dev/sda6 /btrfsdisk

 

添加新设备

当设备的空间快被使用完的时候，用户可以使用 btrfs-vol 命令为文件系统添加新的磁盘设备，从而增加存储空间。下面的命令向 /btrfsdisk 文件系统增加一个设备 /sda8

#btrfs-vol �C a/dev/sda8 /btrfsdisk

 

SSD 支持

用户可以使用 mount 参数打开 btrfs 针对 SSD 的优化。命令如下：

#mount �C t btrfs�C o SSD /dev/sda5 /btrfsdisk

 

开启压缩功能

用户可以使用 mount 参数打开压缩功能。命令如下：

#mount �C t btrfs�C o compress /dev/sda5 /btrfsdisk

 

同步文件系统

为了提高效率，btrfs 的 IO 操作由一些内核线程异步处理。这使得用户对文件的操作并不会立即反应到磁盘上。你可以做一个实验，在 btrfs 上创建一个文件后，稍等 5 到 10 秒将系统电源切断，再次重启后，新建的文件并没有出现。

对于多数应用这并不是问题，但有些时候用户希望 IO 操作立即执行，此时就需要对文件系统进行同步。下面的 btrfs 命令用来同步文件系统：

#btrfsctl �C c/btrfsdisk

 

Debug 功能

Btrfs 提供了一定的 debug 功能，对于想了解 Btrfs 内部实现原理的读者，debug 将是你最喜欢的工具。这里简单介绍一下 debug 功能的命令使用。

下面的命令将设备 sda5 上的 btrfs 文件系统中的元数据打印到屏幕上。

#btrfs-debug-tree/dev/sda5