Btrfs文件系统

简单的介绍一下

btrfs，全称为b-tree，江湖上也有人管他叫butter FS或Better FS,遵循GPL协定，由oracle公司从2007年左右开始研发。

核心特性

Cow：写时复制，可将预修改的文件复制一份，接着在副本上完成修改，而后把文件指针指向副本文件，一旦改错了还可以随时回退。
校验码机制：支持数据及元数据校验码机制，方便快速检测文件是否受损，可自动尝试修复，极大了保障了数据可靠性。
快照：支持快照，类似lvm的快照，不过它还支持快照的快照和对单个文件做快照。
RAID：支持RAID。
多物理卷支持：btrfs文件系统可由多个底层的物理卷组成，类似逻辑卷中的vg。
子卷：可在一个文件系统中创建多个子卷，接着将每个子卷单独使用或挂载。
动态伸缩：支持联机实现物理卷的添加、移除、修改操作。
透明压缩：通过消耗CPU的时钟周期来完成数据压缩存放，并且在用户读取时自动解压缩，整个过程用户是无感的，不过压缩与解压就会消耗CPU的时钟周期。

命令

创建并挂载brtfs文件系统

mkfs.btrfs [option] DEV：创建btrfsoption：-L：指定卷标。-m：指定元数据如何存放，支持raid0|1|5|6|10、single、dup，确保底层设备够用。-d：指定数据如何存放，支持raid0|1|5|6|10、single。-O：指定启用的特性，需在格式化时使用，但是一些老内核可能不支持全部特性，可使用mkfd.brtfs -O list-all查看支持的特性。

挂载btrfs和挂载普通文件系统无异。

mount -t brtfs DEV MOUNT_POINT：-t也可以缺省。

启用透明压缩机制：mount -o comperess={lzo|zlib} DEVICE MOUNT_POINT

管理brtfs命令

命令格式：btrfs <subcommand> [option]

1. brtfs filesystem [option]：管理btrfs系统的命令。option:(1) show|[--mounted|--all-devices|<path>|<uudi>|device|<label>]：显示brtfs文件系统,支持多种指定方式。  (2) sync <path>：强制将指定设备存储在内存上的数据同步到磁盘上。(3) df <path>：查看指定已挂载设备的空间使用率情况。(4) defragmeng [option] <file> | <dir>：做磁盘碎片整理。(5) resize [+|-]#[gkm] <path> | max <path>：改变文件系统大小。(6) label [<dev>|<mountpoint>] [<newlabel>] ：显示卷标。2. btrfs device [option]：管理硬件设备的命令。option:(1) add DEV path：新增设备。(2) deleta DEV path：移除一个设备,btrfs可以智能将预拆除设备上的数据移除，并且文件系统逻辑边界与物理边界自动调整，\\但是在拆除前，一定确保拆除后的磁盘大小能够承载现有数据。(3) scan：扫描设备。(4) ready：将指定设备转为备用状态。(5) state：显示I\O统计数据。3. btrfs balance [option]  path：实现数据均衡。option:(1) status <path>：查看文件系统均衡进度。(2) start [[-m|-d]convert] <path>：启动均衡，可以修改数据及元数据的组织机制，或仅均衡数据。(3) stop <path>：终止均衡。(4) pause <path>：暂停均衡。(5) resume <path>：继续均衡。4. btrfs subvolume [option] path：子卷管理命令。option:(1) list path：列出子卷。(2) create /path/sub_path：创建子卷，直接在父卷下使用类似创建目录的形式创建子卷。(3) delete /path：删除子卷(4) show path：显示子卷的详细信息。(5) snapshot VOL VOL_SNAP：创建快照卷。(6) get default：查看默认卷。(7) set default：设置默认卷。可以单独挂载子卷，使用mount -o subvol=SUB_NAME DEV /path，也可以使用卷ID实现挂载。5. btrfs-convert [option] DEVoption:(1) -r：回滚文件系统。

一次完整的操作过程

使用3个卷创建1个btrfs文件系统。
调整brtfs的空间大小，查看前后空间对比。增删底层设备，查看空间变化及底层物理卷信息。
新增1个设备，完成数据的balance。
不挂载父卷的情况下挂载子卷，查看文件信息。
对某个物理卷创建快照，验证效果。对brtfs底层卷数量进行增删，查看空间变化情况，查看底层物理卷信息。
选个分区，先格式化成ext4文件系统，在转换成btrfs，在转换成ext4。

分步开始：

使用3个卷创建1个btrfs文件系统。

首先在虚拟机中加入4块硬盘或4个分区，格式化其中3个创建成btrfs。

[root@node1 ~]# mkfs.btrfs -L mydata /dev/sdb1 /dev/sdb2 /dev/sdb3
btrfs-progs v4.9.1
See http://btrfs.wiki.kernel.org for more information.Label:              mydata
UUID:               43f82814-243e-4154-b3f5-be980e5b3cb0
Node size:          16384
Sector size:        4096
Filesystem size:    65.00GiB
Block group profiles:Data:             RAID0             3.00GiBMetadata:         RAID1             1.00GiBSystem:           RAID1             8.00MiB
SSD detected:       no
Incompat features:  extref, skinny-metadata
Number of devices:  3
Devices:ID        SIZE  PATH1    20.00GiB  /dev/sdb12    30.00GiB  /dev/sdb23    15.00GiB  /dev/sdb3
[root@node1 ~]# blkid /dev/sdb1
/dev/sdb1: LABEL="mydata" UUID="43f82814-243e-4154-b3f5-be980e5b3cb0" UUID_SUB="611caec5-f15a-4e4a-b734-2564a7e6151c" TYPE="btrfs"
[root@node1 ~]# blkid /dev/sdb2
/dev/sdb2: LABEL="mydata" UUID="43f82814-243e-4154-b3f5-be980e5b3cb0" UUID_SUB="0b963519-fe9d-4107-a283-d34057e07be7" TYPE="btrfs"
[root@node1 ~]# blkid /dev/sdb3
/dev/sdb3: LABEL="mydata" UUID="43f82814-243e-4154-b3f5-be980e5b3cb0" UUID_SUB="fb035730-f919-486b-9ce3-a60fdae3621b" TYPE="btrfs"

这里可以看到，3个分区共同组成了1个btrfs，并且每个分区使用不同的UUID_SUB来区分。

调整brtfs的空间大小，查看前后空间对比。增删底层设备，查看空间变化及底层物理卷信息。

[root@node1 ~]# df -lh
Filesystem               Size  Used Avail Use% Mounted on
devtmpfs                 1.4G     0  1.4G   0% /dev
tmpfs                    1.4G     0  1.4G   0% /dev/shm
tmpfs                    1.4G  9.5M  1.4G   1% /run
tmpfs                    1.4G     0  1.4G   0% /sys/fs/cgroup
/dev/mapper/centos-root   50G  1.4G   49G   3% /
/dev/mapper/centos-home   46G   33M   46G   1% /home
/dev/sda1               1014M  150M  865M  15% /boot
tmpfs                    283M     0  283M   0% /run/user/0
/dev/sdb1                 65G   18M   52G   1% /mydata分区大小分别为 20G、30G、15G共同组成 65G 大小的Btrfs。
[root@node1 ~]# btrfs filesystem resize -20G /mydata
Resize '/mydata' of '-20G'
ERROR: unable to resize '/mydata': Invalid argument   <------这里-20G报错了，提示参数错误。[root@node1 ~]# btrfs filesystem resize -19G /mydata
Resize '/mydata' of '-19G'
ERROR: unable to resize '/mydata': No space left on device  <---------这里-19G报错了，提示磁盘空间不足。[root@node1 ~]# btrfs filesystem resize -18G /mydata
Resize '/mydata' of '-18G'
执行成功后，我又将空间调整为max。
[root@node1 ~]# btrfs filesystem resize -15G /mydata
Resize '/mydata' of '-15G'
执行成功后，我又将空间调整为max。
[root@node1 ~]# btrfs filesystem resize max /mydata
Resize '/mydata' of 'max'
[root@node1 ~]# btrfs filesystem resize -10G /mydata
Resize '/mydata' of '-10G'

这里遇到个小问题，空间减少20G与空间减少19G都报错了，但是报错信息不同，自我推测原因为Btrfs存储元数据及数据会默认启用RAID机制，应该是-20G或19G就会破坏现在的RAID级别，所以它拒绝修改，于是我尝试着将调整btrfs的数据组织机制，尝试过raid0、raid1、raid5、single的不同组合（single暂未设置成功），有趣的是，调整数据组织机制后，执行缩减空间大小命令时，报错区间也变化了。目前还没摸清具体的缩减取值区间及规律，不过我笃定数据组织机制就是限制空间缩减的元凶。

新增1个设备，完成数据的balance。
首先查看下现在的底层设备信息。

[root@node1 ~]# btrfs filesystem show
Label: 'mydata'  uuid: 43f82814-243e-4154-b3f5-be980e5b3cb0Total devices 3 FS bytes used 704.00KiBdevid    1 size 2.00GiB used 1.16GiB path /dev/sdb1devid    2 size 30.00GiB used 1.16GiB path /dev/sdb2devid    3 size 15.00GiB used 1.16GiB path /dev/sdb3
[root@node1 ~]# df -lh
Filesystem               Size  Used Avail Use% Mounted on
devtmpfs                 1.4G     0  1.4G   0% /dev
tmpfs                    1.4G     0  1.4G   0% /dev/shm
tmpfs                    1.4G  9.5M  1.4G   1% /run
tmpfs                    1.4G     0  1.4G   0% /sys/fs/cgroup
/dev/mapper/centos-root   50G  1.4G   49G   3% /
/dev/mapper/centos-home   46G   33M   46G   1% /home
/dev/sda1               1014M  150M  865M  15% /boot
tmpfs                    283M     0  283M   0% /run/user/0
/dev/sdb1                 47G   17M   46G   1% /mydata

可以看到，现在这个brtfs共有3个分区，并且空间共47G。现在我使用dd命令，向btrfs中填充一些数据。

[root@node1 ~]# dd if=/dev/zero of=/mydata/data.dd bs=1G count=10
10+0 records in
10+0 records out
10737418240 bytes (11 GB) copied, 38.9366 s, 276 MB/s[root@node1 mydata]# ll -h
total 10G
-rw-r--r--. 1 root root 10G May 12 21:19 data.dd

执行命令将新的分区加入这个btrfs。

[root@node1 mydata]# btrfs device add /dev/sdb5 /mydata
[root@node1 mydata]# df -lh
Filesystem               Size  Used Avail Use% Mounted on
devtmpfs                 1.4G     0  1.4G   0% /dev
tmpfs                    1.4G     0  1.4G   0% /dev/shm
tmpfs                    1.4G  9.5M  1.4G   1% /run
tmpfs                    1.4G     0  1.4G   0% /sys/fs/cgroup
/dev/mapper/centos-root   50G  1.4G   49G   3% /
/dev/mapper/centos-home   46G   33M   46G   1% /home
/dev/sda1               1014M  150M  865M  15% /boot
tmpfs                    283M     0  283M   0% /run/user/0
/dev/sdb1                 82G   11G   63G  14% /mydata
[root@node1 mydata]# btrfs filesystem show /mydata
Label: 'mydata'  uuid: 43f82814-243e-4154-b3f5-be980e5b3cb0Total devices 4 FS bytes used 10.01GiBdevid    1 size 2.00GiB used 2.00GiB path /dev/sdb1devid    2 size 30.00GiB used 9.00GiB path /dev/sdb2devid    3 size 15.00GiB used 9.00GiB path /dev/sdb3devid    4 size 35.00GiB used 0.00B path /dev/sdb5

现在已经完成了新分区加入，接着对数据进行balance。

[root@node1 mydata]# btrfs balance start /mydata
WARNING:Full balance without filters requested. This operation is veryintense and takes potentially very long. It is recommended touse the balance filters to narrow down the balanced data.Use 'btrfs balance start --full-balance' option to skip thiswarning. The operation will start in 10 seconds.Use Ctrl-C to stop it.
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
Starting balance without any filters.
Done, had to relocate 11 out of 11 chunks
有道机翻：完全平衡，没有过滤器要求。这次行动非常紧张，可能需要很长时间。
建议使用均衡过滤器来缩小被均衡的数据范围。使用'btrfs balance start——full-balance'选项跳过此警告。
过程中查看balance状态：
[root@node1 ~]# btrfs balance status /mydata
Balance on '/mydata' is running
2 out of about 11 chunks balanced (3 considered),  82% left

不管如何，最后它提示了Done。那就暂且算验证成功了吧。