什么是btrfs？

Btrfs(B-tree文件系统，通常念成Butter FS，Better FS或B-tree FS)，linux文件系统，具有写时复制COW(copy-on-write),改善ext3文件系统单文件大小限制，并加入其他特性，如可写快照，快照的快照，内建RAID，子卷(subvloume)，专注于容错，修复和易于管理。单文件可达16EB，最大文件数量2^64，最大卷容量16EB，等。

btrfs功能特性

1,COW:写时复制，每次写入数据时，先将数据写入到新的block,写入成功后，更改旧数据块指针到新数据块，而非更改本身。

2,多物理卷支持，btrfs内建raid，可在线增删磁盘设备，可在线扩展和缩减磁盘空间。

3,数据和元数据校验码，checksum

4,子卷，可单独挂载子卷

5,可写快照，快照的快照，单个文件快照。

6,透明压缩

7,ext3/4和btrfs无痛互转

btrfs 基本用法：

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[root@localhost ~]# btrfs --help   #查看帮助可以看到btrfs 有很多子命令，用法也很多，这里只举例常用选项。

usage: btrfs [--help] [--version]  [...]  []

btrfs subvolume create [-i ] [/]#创建子卷

Create a subvolume

btrfs subvolume delete [options]  [...]#删除子卷

Delete subvolume(s)

btrfs subvolume list [options] [-G [+|-]value] [-C [+|-]value] [--sort=gen,ogen,rootid,path] #显示子卷列表

List subvolumes (and snapshots)

btrfs subvolume snapshot [-r] [-i ]  |[/]#创建子卷快照

Create a snapshot of the subvolume

btrfs subvolume get-default #获取子卷默认的文件系统

Get the default subvolume of a filesystem

btrfs subvolumeset-default  #设置默认系统给子卷

Set the default subvolume of a filesystem

btrfs subvolumefind-new  #列出btrfs文件系统中最近修改的文件，结合find命令

List the recently modified filesina filesystem

btrfs subvolume show #显示更多的子卷信息

Showmoreinformation of the subvolume

btrfs subvolumesync [...]#子卷同步，类似mount同步模式，内存数据同步到磁盘，有待查证。

Waituntilgiven subvolume(s) are completely removed from the filesystem.

btrfs filesystemdf[options] #显示挂载的文件系统详细信息。

Show space usage informationforamountpoint

btrfs filesystem show [options] [|||label]#显示创建文件系统的磁盘信息。

Show the structure of a filesystem

btrfs filesystemsync#强制文件系统同步，

Force asyncon a filesystem

btrfs filesystem defragment [options] |

Defragment afileor a directory

btrfs filesystem resize [devid:][+/-][kKmMgGtTpPeE]|[devid:]max #btrfs文件系统在线扩展和缩减空间

Resize a filesystem

btrfs filesystem label [|] []#改变btrfs文件系统卷标

Get or change the label of a filesystem

btrfs filesystem usage [options]  [..]#显示文件系统当前的使用信息。

Show detailed information about internal filesystem usage .

btrfs balance start [options] #改变磁盘chunk，在线改 数据和元数据 存储方式，单盘改raid，前提满足raid要求。

Balance chunks across the devices

btrfs balance pause #暂停chunk更改，数据量较大，转换时间较长时，先暂停。

Pause running balance

btrfs balance cancel #取消chunk更改，如上

Cancel running or paused balance

btrfs balance resume #中断balance的操作，如上

Resume interrupted balance

btrfs balance status [-v] #显示balance操作状态  如上

Show status of running or paused balance

btrfs device add [options]  [...] #文件系统增加磁盘

Add a device to a filesystem

btrfs device delete  [...] #文件系统删除磁盘

Remove a device from a filesystem

btrfs device scan [(-d|--all-devices)| [...]]#文件系统磁盘扫描

Scan devicesfora btrfs filesystem

btrfs device ready #猜测是检测加入的设备有没有被挂载

Check device to seeifit has all of its devicesincacheformounting

btrfs device stats [-z] |#显示文件系统的设备状态

Show current device IO stats. -z to reset stats afterwards.

btrfs device usage [options]  [..]#显示文件系统内部设备详细使用信息

Show detailed information about internal allocationsindevices.

btrfs文件系统管理

为分区创建btrfs文件系统

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[root@localhost ~]# fdisk -l | grep "^Disk /dev/sd[a-z]" #准备sd{b,c,d,e}4块20G磁盘，未做任何分区。

Disk /dev/sda: 107.4 GB, 107374182400 bytes, 209715200 sectors

Disk /dev/sdb: 21.5 GB, 21474836480 bytes, 41943040 sectors

Disk /dev/sdc: 21.5 GB, 21474836480 bytes, 41943040 sectors

Disk /dev/sde: 21.5 GB, 21474836480 bytes, 41943040 sectors

Disk /dev/sdd: 21.5 GB, 21474836480 bytes, 41943040 sectors

创建单分区btrfs并查看

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[root@localhost ~]# mkfs.btrfs -L 'btrfs' /dev/sdb

btrfs-progs v3.19.1

See http://btrfs.wiki.kernel.orgformoreinformation.

Turning ON incompat feature'extref': increased hardlink limit perfileto 65536

Turning ON incompat feature'skinny-metadata': reduced-size metadata extent refs

fs created label btrfs on /dev/sdb

nodesize 16384 leafsize 16384 sectorsize 4096 size 20.00GiB

[root@localhost ~]# btrfs filesystem show

Label:'btrfs'uuid: 2a9f0d3d-f8a0-4757-9f4e-d1efa04a683a

Total devices 1 FS bytes used 112.00KiB

devid    1 size 20.00GiB used 2.04GiB path /dev/sdb

btrfs-progs v3.19.1

[root@localhost ~]# mount -o compress=lzo -L btrfs  /btrfs/  挂载时可以设定透明压缩机制。

[root@localhost ~]# btrfs filesystem df /btrfs

Data, single: total=8.00MiB, used=256.00KiB

System, DUP: total=8.00MiB, used=16.00KiB

System, single: total=4.00MiB, used=0.00B

Metadata, DUP: total=1.00GiB, used=112.00KiB

Metadata, single: total=8.00MiB, used=0.00B

GlobalReserve, single: total=16.00MiB, used=0.00B

再添加一块磁盘

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[root@localhost ~]# btrfs device add /dev/sdc /btrfs   #添加磁盘，删除用btrfs device delete  /dev/sdc /btrfs

[root@localhost ~]# btrfs fi sh

Label:'btrfs'uuid: 2a9f0d3d-f8a0-4757-9f4e-d1efa04a683a

Total devices 2 FS bytes used 384.00KiB

devid    1 size 20.00GiB used 2.04GiB path /dev/sdb

devid    2 size 20.00GiB used 0.00B path /dev/sdc

btrfs-progs v3.19.1

[root@localhost ~]#

在线增加或缩减空间,在线改变空间，可以让lvm坐冷板凳了。

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[root@localhost ~]# btrfs fi resize -10G /btrfs/  #在线缩减空间

Resize'/btrfs/'of'-10G'

[root@localhost ~]# btrfs fi sh

Label:'btrfs'uuid: 2a9f0d3d-f8a0-4757-9f4e-d1efa04a683a

Total devices 2 FS bytes used 384.00KiB

devid    1 size 10.00GiB used 2.04GiB path /dev/sdb

devid    2 size 20.00GiB used 0.00B path /dev/sdc

btrfs-progs v3.19.1

[root@localhost ~]# btrfs fi resize +7G /btrfs/  #在线增加空间

Resize'/btrfs/'of'+7G'

[root@localhost ~]# btrfs fi sh

Label:'btrfs'uuid: 2a9f0d3d-f8a0-4757-9f4e-d1efa04a683a

Total devices 2 FS bytes used 384.00KiB

devid    1 size 17.00GiB used 2.04GiB path /dev/sdb

devid    2 size 20.00GiB used 0.00B path /dev/sdc

btrfs-progs v3.19.1

[root@localhost ~]#

在线更改数据和元数据的结构

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[root@localhost ~]# btrfs fi df /btrfs/

Data, single: total=8.00MiB, used=256.00KiB

System, DUP: total=8.00MiB, used=16.00KiB

System, single: total=4.00MiB, used=0.00B

Metadata, DUP: total=1.00GiB, used=112.00KiB

Metadata, single: total=8.00MiB, used=0.00B

GlobalReserve, single: total=16.00MiB, used=0.00B

[root@localhost ~]# btrfs balance start -mconvert=raid1 /btrfs/   #-mconvert 为改变metadata元数据区的存储结构

Done, had to relocate 4 out of 5 chunks

[root@localhost ~]# btrfs fi sh

Label:'btrfs'uuid: 2a9f0d3d-f8a0-4757-9f4e-d1efa04a683a

Total devices 2 FS bytes used 192.00KiB

devid    1 size 17.00GiB used 296.00MiB path /dev/sdb

devid    2 size 20.00GiB used 288.00MiB path /dev/sdc

btrfs-progs v3.19.1

[root@localhost ~]# btrfs fi df /btrfs/

Data, single: total=8.00MiB, used=64.00KiB

System, RAID1: total=32.00MiB, used=16.00KiB

Metadata, RAID1: total=256.00MiB, used=112.00KiB#对比上改为了raid1

GlobalReserve, single: total=16.00MiB, used=0.00B

[root@localhost ~]# btrfs balance start -dconvert=raid1 /btrfs/  #-dconvert 为改变data数据区的存储结构

Done, had to relocate 1 out of 3 chunks

[root@localhost ~]# btrfs fi df /btrfs/

Data, RAID1: total=1.00GiB, used=320.00KiB#对比上面改为了raid1

System, RAID1: total=32.00MiB, used=16.00KiB

Metadata, RAID1: total=256.00MiB, used=112.00KiB

GlobalReserve, single: total=16.00MiB, used=0.00B

[root@localhost ~]#

显示当前文件系统使用信息

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[root@localhost btrfs]# btrfs fi usage /btrfs/

Overall:

Device size:  37.00GiB#总的空间

Device allocated:   2.56GiB#分给元数据管理区的空间

Device unallocated:  34.44GiB#未分出去的

Device missing:     0.00B

Used: 896.00KiB#使用了的空间

Free (estimated):  18.22GiB(min: 18.22GiB)#可用空间，这里因是raid1 镜像卷

Data ratio:      2.00

Metadata ratio:      2.00

Global reserve:  16.00MiB(used: 0.00B)

Data,RAID1: Size:1.00GiB, Used:320.00KiB

/dev/sdb   1.00GiB

/dev/sdc   1.00GiB

Metadata,RAID1: Size:256.00MiB, Used:112.00KiB

/dev/sdb 256.00MiB

/dev/sdc 256.00MiB

System,RAID1: Size:32.00MiB, Used:16.00KiB

/dev/sdb  32.00MiB

/dev/sdc  32.00MiB

Unallocated:

/dev/sdb  15.72GiB#这里2各磁盘 分配的空间不同，可以说明btrfs的内建raid1不是按物理盘划分的，而是按chunk，

/dev/sdc  18.72GiB#可以看到具体某块磁盘的使用状况。

[root@localhost btrfs]# btrfs device stats /btrfs/   #查看磁盘错误信息

[/dev/sdb].write_io_errs   0

[/dev/sdb].read_io_errs    0

[/dev/sdb].flush_io_errs   0

[/dev/sdb].corruption_errs 0

[/dev/sdb].generation_errs 0

[/dev/sdc].write_io_errs   0

[/dev/sdc].read_io_errs    0

[/dev/sdc].flush_io_errs   0

[/dev/sdc].corruption_errs 0

[/dev/sdc].generation_errs 0

[root@localhost btrfs]# btrfs device usage /btrfs/    #磁盘的空间使用状态

/dev/sdb, ID: 1

Device size:            20.00GiB

Data,RAID1:              1.00GiB

Metadata,RAID1:        256.00MiB

System,RAID1:           32.00MiB

Unallocated:            15.72GiB

/dev/sdc, ID: 2

Device size:            20.00GiB

Data,RAID1:              1.00GiB

Metadata,RAID1:        256.00MiB

System,RAID1:           32.00MiB

Unallocated:            18.72GiB

压缩测试

[root@localhost btrfs22]# du -sh /btrfs /btrfs22

5.1G/btrfs

5.1G/btrfs22

[root@localhost btrfs22]# btrfs fi show

Label:'btrfs'uuid: 2a9f0d3d-f8a0-4757-9f4e-d1efa04a683a

Total devices 2 FS bytes used 178.63MiB#btrfs挂载采用lzo压缩，空间被压缩，因是文本文档压缩效果很明显。

devid    1 size 17.00GiB used 1.28GiB path /dev/sdb

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

Label:'btrfs22'uuid: d4da4497-b82e-4846-b51c-cd7127ff5c74

Total devices 2 FS bytes used 5.01GiB#btrfs22挂载没有启用压缩功能。

devid    1 size 20.00GiB used 4.04GiB path /dev/sdd

devid    2 size 20.00GiB used 4.00GiB path /dev/sde

btrfs-progs v3.19.1

子卷和快照的管理

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btrfs subvolume

[root@localhost btrfs22]# btrfs subvolume create /btrfs/btrfs.sub   #创建子卷

Create subvolume'/btrfs/btrfs.sub'

[root@localhost btrfs22]# btrfs subvolume list /btrfs   #显示子卷

ID 259 gen 43toplevel 5 path btrfs.sub

[root@localhost btrfs22]# umount /btrfs

[root@localhost ~]# mount -o subvol=btrfs.sub /dev/sdc /btrfs.sub/  #单独挂载子卷

[root@localhost ~]# btrfs subvolume show /btrfs.sub/

/btrfs.sub

Name: btrfs.sub

uuid: 811deb2f-764f-6440-899c-cddb2b9867e2

Parent uuid: -

Creationtime: 2016-05-11 08:43:51

Object ID: 259

Generation (Gen): 43

Gen at creation: 43

Parent: 5

Top Level: 5

Flags: -

Snapshot(s):

子卷删除

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[root@localhost ~]# umount /btrfs.sub/    #卸卸载子卷

[root@localhost ~]# btrfs subvolume delete /btrfs/btrfs.sub

#执行删除命令

[root@localhost ~]# btrfs subvolume list /btrfs

#查看 已经被删除

ID 260 gen 45toplevel 5 path btrfs.sub22

子卷快照，类似创建子卷

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[root@localhost ~]# btrfs subvolume list /btrfs

ID 260 gen 45toplevel 5 path btrfs.sub22

[root@localhost ~]# btrfs subvolume snapshot /btrfs/btrfs.sub22/ /btrfs/btrfs.sub22_snapshot

Create a snapshot of'/btrfs/btrfs.sub22/'in'/btrfs/btrfs.sub22_snapshot'

[root@localhost ~]# btrfs subvolume list /btrfs

ID 260 gen 50toplevel 5 path btrfs.sub22

ID 262 gen 50toplevel 5 path btrfs.sub22_snapshot

单个文件快照

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[root@localhost btrfs]# cp --relink hostname hostname_snap

cp: unrecognized option'--relink'

Try'cp --help'formoreinformation.

[root@localhost btrfs]# cp --reflink hostname hostname_snap

[root@localhost btrfs]# cp --reflink hostname hostname_snap^C

[root@localhost btrfs]# echo "magedu.com" >> hostname

[root@localhost btrfs]# cat hostname

localhost.localdomain

magedu.com

[root@localhost btrfs]# cat hostname_snap

localhost.localdomain

[root@localhost btrfs]#

ext文件系统转换为btrfs

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[root@localhost ~]# cp -r /tmp/* /sdf/

[root@localhost ~]# cd /sdf/

[root@localhost sdf]# ls

ks-script-OqV4Gb  lost+found  yum.log

[root@localhost ~]# umount /sdf/   #第一步，先卸载需要转换的ext分区

[root@localhost ~]# fsck -f /dev/sdf  #第二步，强制检测磁盘

fsckfrom util-linux 2.23.2

e2fsck 1.42.9 (28-Dec-2013)

Pass 1: Checking inodes, blocks, and sizes

Pass 2: Checking directory structure

Pass 3: Checking directory connectivity

Pass 4: Checking reference counts

Pass 5: Checking group summary information

/dev/sdf: 13/1310720 files (0.0% non-contiguous), 126323/5242880 blocks

[root@localhost ~]# btrfs-convert /dev/sdf  #第三步，执行转换命令

creating btrfs metadata.

copy inodes [o] [         0/        13]

creating ext2fs imagefile.

cleaning up system chunk.

conversion complete.

[root@localhost ~]# mount /dev/sdf /sdf/

[root@localhost ~]# cd /sdf/

[root@localhost sdf]# ls

ext2_saved  ks-script-OqV4Gb  lost+found  yum.log#转换产生的ext2_saved，不可删除，删除就无法转回ext文件系统

[root@localhost sdf]# cat ks-script-OqV4Gb     #转换后查看文件正常。

restorecon -ir /etc/sysconfig/network-scripts /var/lib /etc/lvm \

/dev /etc/iscsi /var/lib/iscsi /root /var/lock /var/log \

/etc/modprobe.d /etc/sysconfig /var/cache/yum

# Also relabel the OSTree variants of the normal mounts (if they exist)

restorecon -ir /var/roothome /var/home /var/opt /var/srv /var/media /var/mnt

restorecon -i /etc/rpm/macros /etc/dasd.conf /etc/zfcp.conf /lib64 /usr/lib64 \

/etc/blkid.tab* /etc/mtab /etc/fstab /etc/resolv.conf \

/etc/modprobe.conf* /var/log/*tmp /etc/crypttab \

/etc/mdadm.conf /etc/sysconfig/network /root/install.log* \

/etc/*shadow* /etc/dhcp/dhclient-*.conf /etc/localtime \

/etc/hostname/root/install.log*

if[ -e /etc/zipl.conf ];then

restorecon -i /etc/zipl.conf

fi

[root@localhost sdf]# blkid /dev/sdf

/dev/sdf: UUID="20bd2176-28d9-49fb-88e9-b746f5ea2736"UUID_SUB="9076e700-22a2-420e-81df-feb79449ab7c"TYPE="btrfs"#查看文件系统，已经变为btrfs

btrfs转回ext3

[root@localhost ~]# umount /sdf/    #第一步，卸载

[root@localhost ~]# btrfs-convert -r /dev/sdf   #第二步，执行转换命令

rollback complete.

[root@localhost ~]# blkid /dev/sdf

/dev/sdf: UUID="8d6c4b81-9602-428a-a340-f01b176fa82b"SEC_TYPE="ext2"TYPE="ext3"#查看转换结果，已经变为etx3格式。

[root@localhost ~]#

总结：初步了解btrfs，首先，扩展性基于B-tree架构，单个文件，磁盘，文件个数，大大超过现在对扩展性的要求，其次，数据一致性，基于COW和checksum确保数据正常(btrfs的数据检测，修复，恢复相关的命令操作后面补充)，再次，设备管理功能强大，内建raid,联机raid调整，联机空间扩展和缩减，联机物理卷增删，快照，子卷，可脱离raid和lvm.

以上个人总结，不足之处欢迎指正，谢谢。