Linux學習筆記：btrfs

btrfs
    Technical Preview, 技術預覽版
    BtrFS（B-tree文件系統，又稱爲Butter FS或Better FS），2007由oracle開源後，獲得了IBM、intel等廠商的大力支持，其目標計劃是替代linux目前的ext3/4，成爲下一代linux標準的文件系統。
    運行在linux上，並遵循GPL協議的強大文件系統。在2014年8月發佈了穩定版。

    btrfs的特性：
        1.可擴展性：
            1) ext系列文件系統使用塊位圖來保存每一個塊空閒與否的信息（每一個塊用一個位來表示是否空閒），當容量擴展時，塊位圖所佔的空間會線性的增長，試想一下若是快位圖變得很大時，那麼查找空閒塊就須要大量的時間；BtrFS管理磁盤空間的最小單位是extent，一個extent由一組連續的block組成，extent由extent樹進行管理，所以相比ext系列10個塊須要10個bit來表示，btrfs只須要一個extent就能夠，所以減小了元數據的量。對於大文件，extent表現出更加優異的管理性能。

            2) ext系統inode是預分配的且大小固定，好比，100G的分區中，inode table只能存放131072個inode，意味着不可能建立131072個文件；同時， inode分配太小，容易致使磁盤空間沒法充分利用，過大，容易形成磁盤空間浪費；btrfs爲了解決這個問題，使用了動態分配inode，以下圖，每一個inode只是FS tree中的一個節點，用戶能夠無限制地任意插入新的inode，其物理存儲位置是動態分配的，因此沒有對文件個數的限制。

        2.多物理卷支持：
        btrfs能夠跨越多個物理磁盤設備，動態的增長/減小設備來達到擴容/縮容的目的，技術上還支持（raid0、raid一、raid五、raid10等特性），以及聯機「添加」、「移除」以及「修改」
        
        3.寫時複製更新機制(CoW)：
            複製、更新及替換指針，而非「就地」更新；btrfs的數據一致性是經過COW(Copy On Write)事務來保證的，所謂COW，即每次寫磁盤數據時，先當前塊數據複製到一個新塊，而後在新塊上進行更新寫入，當新塊寫入完成時，只需將原來指向舊塊的指針指向新塊。

        4.數據及元數據校驗碼：checksum
            btrfs的另外一特色是使用checksum來保證數據的可靠性，假設從磁盤讀取一個塊數據，能夠經過比較其checksum來判斷數據是否完整，其餘文件系統在文件系統級別上是沒法得知數據是否損壞的；同時因爲checksum數據存儲在checksum樹的節點上，與塊數據是分開管理的，這樣的好處是能避免checksum和數據保存在同一個塊的時候，文件系統上層獲取了一個錯誤位置的塊時無從得知（由於checksum只計算塊數據是否完整而不是數據應該存在哪一個塊，只要塊內數據並沒有損壞，checksum永遠都是正確的）

        5.子卷：sub_volume
            在一個文件系統（或邏輯卷）上建立子卷，並無層級限制，而且全部卷的空間大小都是能夠動態調整的。其應用場景是能夠爲每一個用戶分配一個單獨隔離的卷空間，來達到權限控制和配額管理的目的。

        6.快照：支持快照的快照

        7.透明壓縮，隱形壓縮：

mkfs.btrfs
    選項：
         -L|--label <name>：爲即將建立的btrfs文件系統指定卷標
         -d|--data <type>：爲數據存儲指定類型；能夠選擇的類型有：raid0, raid1, raid5, raid6, raid10 or single
         -m|--metadata <profile>：指定元數據的存儲方式；能夠選擇的類型有：raid0, raid1, raid5, raid6, raid10, single or dup
         -O|--features <feature1>[,<feature2>...]：指定btrfs文件系統的特性，若是想要查看哪些特性，可使用命令：mkfs.btrfs -O list-all

能夠用支持btrfs文件系統的mount命令中使用下列方式開啓透明壓縮功能：
    mount -o compress={lzo|zlib} DEVICE MOUNT_POINT

btrfs
    btrfs - control a btrfs filesystem
    btrfs <command> [<args>]

    btrfs filesystem show
        查看btrfs文件系統的詳細屬性；

    btrfs filesystem df MOUNT_POINT
        查看文件系統的掛載和使用狀況
            例：btrfs filesystem df /mnt/btrfs/

在線修改文件系統大小：
    btrfs filesystem resize {+|-}SIZE[KkMmGgTtPpEe] MOUNT_POINT

        例：btrfs filesystem resize -15G /mnt/btrfs/
                btrfs filesystem resize +5G /mnt/btrfs/
                btrfs filesystem resize max /mnt/btrfs/

向btrfs文件系統中添加或刪除設備
    btrfs device
        btrfs device add [options] <device> [<device>...] <path>
      向文件系統中添加一個新設備
    btrfs device delete <device> [<device>...] <path>
      從文件系統中刪除一個設備


平衡數據：
    btrfs balance start [options] <path>
      開啓跨設備的chunk的數據平衡
      -mconvert={radi0|raid1|raid5|radi10|raid6|single|dup}
          改變元數據的數據平衡佈局方式
           例：btrfs balance start -mconvert=raid5 /mnt/btrfs/

      -dconvert={radi0|raid1|raid5|radi10|raid6|single}
          改變數據的數據平衡佈局方式
            例：btrfs balance start -dconvert=raid6 /mnt/btrfs/

    btrfs balance pause <path>
      暫停數據平衡
    btrfs balance cancel <path>
      取消正在進行的或已經暫停的數據平衡
    btrfs balance resume <path>
      恢復被打斷的數據平衡
    btrfs balance status [-v] <path>
      顯示正在進行的或已經暫停的數據平衡的狀態信息

子卷管理：
    btrfs subvolume create [-i <qgroupid>] [<dest>/]<name>
    建立子卷
      例：btrfs subvolume create /mnt/btrfs/mysub1/

  btrfs subvolume delete [options] <subvolume> [<subvolume>...]
    刪除子卷
    例：btrfs subvolume delete /mnt/btrfs/mysub1/

  btrfs subvolume show <subvol-path>
      顯示子卷的信息
      例：btrfs subvolume show /mnt/btrfs/mysub1/


子卷相似於ext文件系統中的將其餘分區掛載到根目錄下的某個空閒子目錄的操做；

快照：
    btrfs subvolume snapshot [-r] [-i <qgroupid>] <source> <dest>|[<dest>/]<name>
    建立指定子卷的快照卷

        例：btrfs subvolume snapshot /mnt/btrfs/mysub1/ /mnt/btrfs/snap_mysub1

將btrfs和ext系列進行轉換：
    btrfs-convert
        btrfs-convert - convert from ext2/3/4 filesystem to btrfs or rollback
        btrfs-convert [options] <device>

        將文件系統從ext轉換爲btrfs：
            ~]# btrfs-convert /dev/sdb1

            注意：/dev/sdb1分區，應該事先格式化爲ext系列文件系統；

        將文件系統從btrfs回滾到ext
            ~]# btrfs-convert -r /dev/sdb1