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linux btrfs文件系统及管理

发布日期：2022-01-14 15:34 | 文章来源：gibhub

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：

bash/shell Code复制内容到剪贴板
  1. [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。
  2. usage:btrfs[--help][--version]<group>[<group>...]<command>[<args>]
  3. btrfssubvolumecreate[-i<qgroupid>][<dest>/]<name>#创建子卷
  4. Createasubvolume
  5. btrfssubvolumedelete[options]<subvolume>[<subvolume>...]#删除子卷
  6. Deletesubvolume(s)
  7. btrfssubvolumelist[options][-G[+|-]value][-C[+|-]value][--sort=gen,ogen,rootid,path]<path>#显示子卷列表
  8. Listsubvolumes(andsnapshots)
  9. btrfssubvolumesnapshot[-r][-i<qgroupid>]<source><dest>|[<dest>/]<name>#创建子卷快照
  10. Createasnapshotofthesubvolume
  11. btrfssubvolumeget-default<path>#获取子卷默认的文件系统
  12. Getthedefaultsubvolumeofafilesystem
  13. btrfssubvolumeset-default<subvolid><path>#设置默认系统给子卷
  14. Setthedefaultsubvolumeofafilesystem
  15. btrfssubvolumefind-new<path><lastgen>#列出btrfs文件系统中最近修改的文件，结合find命令
  16. Listtherecentlymodifiedfilesinafilesystem
  17. btrfssubvolumeshow<subvol-path>#显示更多的子卷信息
  18. Showmoreinformationofthesubvolume
  19. btrfssubvolumesync<path>[<subvol-id>...]#子卷同步，类似mount同步模式，内存数据同步到磁盘，有待查证。
  20. Waituntilgivensubvolume(s)arecompletelyremovedfromthefilesystem.
  21. btrfsfilesystemdf[options]<path>#显示挂载的文件系统详细信息。
  22. Showspaceusageinformationforamountpoint
  23. btrfsfilesystemshow[options][<path>|<uuid>|<device>|label]#显示创建文件系统的磁盘信息。
  24. Showthestructureofafilesystem
  25. btrfsfilesystemsync<path>#强制文件系统同步，
  26. Forceasynconafilesystem
  27. btrfsfilesystemdefragment[options]<file>|<dir>[<file>|<dir>...]#碎片整理
  28. Defragmentafileoradirectory
  29. btrfsfilesystemresize[devid:][+/-]<newsize>[kKmMgGtTpPeE]|[devid:]max<path>#btrfs文件系统在线扩展和缩减空间
  30. Resizeafilesystem
  31. btrfsfilesystemlabel[<device>|<mount_point>][<newlabel>]#改变btrfs文件系统卷标
  32. Getorchangethelabelofafilesystem
  33. btrfsfilesystemusage[options]<path>[<path>..]#显示文件系统当前的使用信息。
  34. Showdetailedinformationaboutinternalfilesystemusage.
  35. btrfsbalancestart[options]<path>#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。
  36. Balancechunksacrossthedevices
  37. btrfsbalancepause<path>#暂停chunk更改，数据量较大，转换时间较长时，先暂停。
  38. Pauserunningbalance
  39. btrfsbalancecancel<path>#取消chunk更改，如上
  40. Cancelrunningorpausedbalance
  41. btrfsbalanceresume<path>#中断balance的操作，如上
  42. Resumeinterruptedbalance
  43. btrfsbalancestatus[-v]<path>#显示balance操作状态如上
  44. Showstatusofrunningorpausedbalance
  45. btrfsdeviceadd[options]<device>[<device>...]<path>#文件系统增加磁盘
  46. Addadevicetoafilesystem
  47. btrfsdevicedelete<device>[<device>...]<path>#文件系统删除磁盘
  48. Removeadevicefromafilesystem
  49. btrfsdevicescan[(-d|--all-devices)|<device>[<device>...]]#文件系统磁盘扫描
  50. Scandevicesforabtrfsfilesystem
  51. btrfsdeviceready<device>#猜测是检测加入的设备有没有被挂载
  52. Checkdevicetoseeifithasallofitsdevicesincacheformounting
  53. btrfsdevicestats[-z]<path>|<device>#显示文件系统的设备状态
  54. ShowcurrentdeviceIOstats.-ztoresetstatsafterwards.
  55. btrfsdeviceusage[options]<path>[<path>..]#显示文件系统内部设备详细使用信息
  56. Showdetailedinformationaboutinternalallocationsindevices.

btrfs文件系统管理

为分区创建btrfs文件系统

bash/shell Code复制内容到剪贴板
  1. [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。
  2. Disk/dev/sda:107.4GB,107374182400bytes,209715200sectors
  3. Disk/dev/sdb:21.5GB,21474836480bytes,41943040sectors
  4. Disk/dev/sdc:21.5GB,21474836480bytes,41943040sectors
  5. Disk/dev/sde:21.5GB,21474836480bytes,41943040sectors
  6. Disk/dev/sdd:21.5GB,21474836480bytes,41943040sectors

创建单分区btrfs并查看

bash/shell Code复制内容到剪贴板
  1. [root@localhost~]#mkfs.btrfs-L'btrfs'/dev/sdb
  2. btrfs-progsv3.19.1
  3. Seehttp://btrfs.wiki.kernel.orgformoreinformation.
  4. TurningONincompatfeature'extref':increasedhardlinklimitperfileto65536
  5. TurningONincompatfeature'skinny-metadata':reduced-sizemetadataextentrefs
  6. fscreatedlabelbtrfson/dev/sdb
  7. nodesize16384leafsize16384sectorsize4096size20.00GiB
  8. [root@localhost~]#btrfsfilesystemshow
  9. Label:'btrfs'uuid:2a9f0d3d-f8a0-4757-9f4e-d1efa04a683a
  10. Totaldevices1FSbytesused112.00KiB
  11. devid1size20.00GiBused2.04GiBpath/dev/sdb
  12. btrfs-progsv3.19.1
  13. [root@localhost~]#mount-ocompress=lzo-Lbtrfs/btrfs/挂载时可以设定透明压缩机制。
  14. [root@localhost~]#btrfsfilesystemdf/btrfs
  15. Data,single:total=8.00MiB,used=256.00KiB
  16. System,DUP:total=8.00MiB,used=16.00KiB
  17. System,single:total=4.00MiB,used=0.00B
  18. Metadata,DUP:total=1.00GiB,used=112.00KiB
  19. Metadata,single:total=8.00MiB,used=0.00B
  20. GlobalReserve,single:total=16.00MiB,used=0.00B

再添加一块磁盘

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  1. [root@localhost~]#btrfsdeviceadd/dev/sdc/btrfs#添加磁盘，删除用btrfsdevicedelete/dev/sdc/btrfs
  2. [root@localhost~]#btrfsfish
  3. Label:'btrfs'uuid:2a9f0d3d-f8a0-4757-9f4e-d1efa04a683a
  4. Totaldevices2FSbytesused384.00KiB
  5. devid1size20.00GiBused2.04GiBpath/dev/sdb
  6. devid2size20.00GiBused0.00Bpath/dev/sdc
  7. btrfs-progsv3.19.1
  8. [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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  1. [root@localhost~]#btrfsfiresize-10G/btrfs/#在线缩减空间
  2. Resize'/btrfs/'of'-10G'
  3. [root@localhost~]#btrfsfish
  4. Label:'btrfs'uuid:2a9f0d3d-f8a0-4757-9f4e-d1efa04a683a
  5. Totaldevices2FSbytesused384.00KiB
  6. devid1size10.00GiBused2.04GiBpath/dev/sdb
  7. devid2size20.00GiBused0.00Bpath/dev/sdc
  8. btrfs-progsv3.19.1
  9. [root@localhost~]#btrfsfiresize+7G/btrfs/#在线增加空间
  10. Resize'/btrfs/'of'+7G'
  11. [root@localhost~]#btrfsfish
  12. Label:'btrfs'uuid:2a9f0d3d-f8a0-4757-9f4e-d1efa04a683a
  13. Totaldevices2FSbytesused384.00KiB
  14. devid1size17.00GiBused2.04GiBpath/dev/sdb
  15. devid2size20.00GiBused0.00Bpath/dev/sdc
  16. btrfs-progsv3.19.1
  17. [root@localhost~]#

在线更改数据和元数据的结构

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  1. [root@localhost~]#btrfsfidf/btrfs/
  2. Data,single:total=8.00MiB,used=256.00KiB
  3. System,DUP:total=8.00MiB,used=16.00KiB
  4. System,single:total=4.00MiB,used=0.00B
  5. Metadata,DUP:total=1.00GiB,used=112.00KiB
  6. Metadata,single:total=8.00MiB,used=0.00B
  7. GlobalReserve,single:total=16.00MiB,used=0.00B
  8. [root@localhost~]#btrfsbalancestart-mconvert=raid1/btrfs/#-mconvert为改变metadata元数据区的存储结构
  9. Done,hadtorelocate4outof5chunks
  10. [root@localhost~]#btrfsfish
  11. Label:'btrfs'uuid:2a9f0d3d-f8a0-4757-9f4e-d1efa04a683a
  12. Totaldevices2FSbytesused192.00KiB
  13. devid1size17.00GiBused296.00MiBpath/dev/sdb
  14. devid2size20.00GiBused288.00MiBpath/dev/sdc
  15. btrfs-progsv3.19.1
  16. [root@localhost~]#btrfsfidf/btrfs/
  17. Data,single:total=8.00MiB,used=64.00KiB
  18. System,RAID1:total=32.00MiB,used=16.00KiB
  19. Metadata,RAID1:total=256.00MiB,used=112.00KiB#对比上改为了raid1
  20. GlobalReserve,single:total=16.00MiB,used=0.00B
  21. [root@localhost~]#btrfsbalancestart-dconvert=raid1/btrfs/#-dconvert为改变data数据区的存储结构
  22. Done,hadtorelocate1outof3chunks
  23. [root@localhost~]#btrfsfidf/btrfs/
  24. Data,RAID1:total=1.00GiB,used=320.00KiB#对比上面改为了raid1
  25. System,RAID1:total=32.00MiB,used=16.00KiB
  26. Metadata,RAID1:total=256.00MiB,used=112.00KiB
  27. GlobalReserve,single:total=16.00MiB,used=0.00B
  28. [root@localhost~]#

显示当前文件系统使用信息

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  1. [root@localhostbtrfs]#btrfsfiusage/btrfs/
  2. Overall:
  3. Devicesize:37.00GiB#总的空间
  4. Deviceallocated:2.56GiB#分给元数据管理区的空间
  5. Deviceunallocated:34.44GiB#未分出去的
  6. Devicemissing:0.00B
  7. Used:896.00KiB#使用了的空间
  8. Free(estimated):18.22GiB(min:18.22GiB)#可用空间，这里因是raid1镜像卷
  9. Dataratio:2.00
  10. Metadataratio:2.00
  11. Globalreserve:16.00MiB(used:0.00B)
  12. Data,RAID1:Size:1.00GiB,Used:320.00KiB
  13. /dev/sdb1.00GiB
  14. /dev/sdc1.00GiB
  15. Metadata,RAID1:Size:256.00MiB,Used:112.00KiB
  16. /dev/sdb256.00MiB
  17. /dev/sdc256.00MiB
  18. System,RAID1:Size:32.00MiB,Used:16.00KiB
  19. /dev/sdb32.00MiB
  20. /dev/sdc32.00MiB
  21. Unallocated:
  22. /dev/sdb15.72GiB#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，
  23. /dev/sdc18.72GiB#可以看到具体某块磁盘的使用状况。
  24. [root@localhostbtrfs]#btrfsdevicestats/btrfs/#查看磁盘错误信息
  25. [/dev/sdb].write_io_errs0
  26. [/dev/sdb].read_io_errs0
  27. [/dev/sdb].flush_io_errs0
  28. [/dev/sdb].corruption_errs0
  29. [/dev/sdb].generation_errs0
  30. [/dev/sdc].write_io_errs0
  31. [/dev/sdc].read_io_errs0
  32. [/dev/sdc].flush_io_errs0
  33. [/dev/sdc].corruption_errs0
  34. [/dev/sdc].generation_errs0
  35. [root@localhostbtrfs]#btrfsdeviceusage/btrfs/#磁盘的空间使用状态
  36. /dev/sdb,ID:1
  37. Devicesize:20.00GiB
  38. Data,RAID1:1.00GiB
  39. Metadata,RAID1:256.00MiB
  40. System,RAID1:32.00MiB
  41. Unallocated:15.72GiB
  42. /dev/sdc,ID:2
  43. Devicesize:20.00GiB
  44. Data,RAID1:1.00GiB
  45. Metadata,RAID1:256.00MiB
  46. System,RAID1:32.00MiB
  47. Unallocated:18.72GiB
  48. 压缩测试
  49. [root@localhostbtrfs22]#du-sh/btrfs/btrfs22
  50. 5.1G/btrfs
  51. 5.1G/btrfs22
  52. [root@localhostbtrfs22]#btrfsfishow
  53. Label:'btrfs'uuid:2a9f0d3d-f8a0-4757-9f4e-d1efa04a683a
  54. Totaldevices2FSbytesused178.63MiB#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。
  55. devid1size17.00GiBused1.28GiBpath/dev/sdb
  56. devid2size20.00GiBused1.28GiBpath/dev/sdc
  57. Label:'btrfs22'uuid:d4da4497-b82e-4846-b51c-cd7127ff5c74
  58. Totaldevices2FSbytesused5.01GiB#btrfs22挂载没有启用压缩功能。
  59. devid1size20.00GiBused4.04GiBpath/dev/sdd
  60. devid2size20.00GiBused4.00GiBpath/dev/sde
  61. btrfs-progsv3.19.1

子卷和快照的管理

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  1. btrfssubvolume
  2. [root@localhostbtrfs22]#btrfssubvolumecreate/btrfs/btrfs.sub#创建子卷
  3. Createsubvolume'/btrfs/btrfs.sub'
  4. [root@localhostbtrfs22]#btrfssubvolumelist/btrfs#显示子卷
  5. ID259gen43toplevel5pathbtrfs.sub
  6. [root@localhostbtrfs22]#umount/btrfs
  7. [root@localhost~]#mount-osubvol=btrfs.sub/dev/sdc/btrfs.sub/#单独挂载子卷
  8. [root@localhost~]#btrfssubvolumeshow/btrfs.sub/
  9. /btrfs.sub
  10. Name:btrfs.sub
  11. uuid:811deb2f-764f-6440-899c-cddb2b9867e2
  12. Parentuuid:-
  13. Creationtime:2016-05-1108:43:51
  14. ObjectID:259
  15. Generation(Gen):43
  16. Genatcreation:43
  17. Parent:5
  18. TopLevel:5
  19. Flags:-
  20. Snapshot(s):

子卷删除

bash/shell Code复制内容到剪贴板
  1. [root@localhost~]#umount/btrfs.sub/#卸卸载子卷
  2. [root@localhost~]#btrfssubvolumedelete/btrfs/btrfs.sub
  3. #执行删除命令
  5. [root@localhost~]#btrfssubvolumelist/btrfs
  6. #查看已经被删除
  7. ID260gen45toplevel5pathbtrfs.sub22

子卷快照，类似创建子卷

bash/shell Code复制内容到剪贴板
  1. [root@localhost~]#btrfssubvolumelist/btrfs
  2. ID260gen45toplevel5pathbtrfs.sub22
  3. [root@localhost~]#btrfssubvolumesnapshot/btrfs/btrfs.sub22//btrfs/btrfs.sub22_snapshot
  4. Createasnapshotof'/btrfs/btrfs.sub22/'in'/btrfs/btrfs.sub22_snapshot'
  5. [root@localhost~]#btrfssubvolumelist/btrfs
  6. ID260gen50toplevel5pathbtrfs.sub22
  7. ID262gen50toplevel5pathbtrfs.sub22_snapshot

单个文件快照

bash/shell Code复制内容到剪贴板
  1. [root@localhostbtrfs]#cp--relinkhostnamehostname_snap
  2. cp:unrecognizedoption'--relink'
  3. Try'cp--help'formoreinformation.
  4. [root@localhostbtrfs]#cp--reflinkhostnamehostname_snap
  5. [root@localhostbtrfs]#cp--reflinkhostnamehostname_snap^C
  6. [root@localhostbtrfs]#echo"magedu.com">>hostname
  7. [root@localhostbtrfs]#cathostname
  8. localhost.localdomain
  9. magedu.com
  10. [root@localhostbtrfs]#cathostname_snap
  11. localhost.localdomain
  12. [root@localhostbtrfs]#

ext文件系统转换为btrfs

bash/shell Code复制内容到剪贴板
  1. [root@localhost~]#cp-r/tmp/*/sdf/
  2. [root@localhost~]#cd/sdf/
  3. [root@localhostsdf]#ls
  4. ks-script-OqV4Gblost+foundyum.log
  5. [root@localhost~]#umount/sdf/#第一步，先卸载需要转换的ext分区
  6. [root@localhost~]#fsck-f/dev/sdf#第二步，强制检测磁盘
  7. fsckfromutil-linux2.23.2
  8. e2fsck1.42.9(28-Dec-2013)
  9. Pass1:Checkinginodes,blocks,andsizes
  10. Pass2:Checkingdirectorystructure
  11. Pass3:Checkingdirectoryconnectivity
  12. Pass4:Checkingreferencecounts
  13. Pass5:Checkinggroupsummaryinformation
  14. /dev/sdf:13/1310720files(0.0%non-contiguous),126323/5242880blocks
  15. [root@localhost~]#btrfs-convert/dev/sdf#第三步，执行转换命令
  16. creatingbtrfsmetadata.
  17. copyinodes[o][0/13]
  18. creatingext2fsimagefile.
  19. cleaningupsystemchunk.
  20. conversioncomplete.
  21. [root@localhost~]#mount/dev/sdf/sdf/
  22. [root@localhost~]#cd/sdf/
  23. [root@localhostsdf]#ls
  24. ext2_savedks-script-OqV4Gblost+foundyum.log#转换产生的ext2_saved，不可删除，删除就无法转回ext文件系统
  25. [root@localhostsdf]#catks-script-OqV4Gb#转换后查看文件正常。
  26. restorecon-ir/etc/sysconfig/network-scripts/var/lib/etc/lvm\
  27. /dev/etc/iscsi/var/lib/iscsi/root/var/lock/var/log\
  28. /etc/modprobe.d/etc/sysconfig/var/cache/yum
  29. #AlsorelabeltheOSTreevariantsofthenormalmounts(iftheyexist)
  30. restorecon-ir/var/roothome/var/home/var/opt/var/srv/var/media/var/mnt
  31. restorecon-i/etc/rpm/macros/etc/dasd.conf/etc/zfcp.conf/lib64/usr/lib64\
  32. /etc/blkid.tab*/etc/mtab/etc/fstab/etc/resolv.conf\
  33. /etc/modprobe.conf*/var/log/*tmp/etc/crypttab\
  34. /etc/mdadm.conf/etc/sysconfig/network/root/install.log*\
  35. /etc/*shadow*/etc/dhcp/dhclient-*.conf/etc/localtime\
  36. /etc/hostname/root/install.log*
  37. if[-e/etc/zipl.conf];then
  38. restorecon-i/etc/zipl.conf
  39. fi
  40. [root@localhostsdf]#blkid/dev/sdf
  41. /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
  42. btrfs转回ext3
  43. [root@localhost~]#umount/sdf/#第一步，卸载
  44. [root@localhost~]#btrfs-convert-r/dev/sdf#第二步，执行转换命令
  45. rollbackcomplete.
  46. [root@localhost~]#blkid/dev/sdf
  47. /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。
  48. [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。

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