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    linux btrfs文件系统及管理

    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.     btrfs subvolume create [-i qgroupid>] [dest>/]name> #创建子卷     
    4.         Create a subvolume                     
    5.     btrfs subvolume delete [options] subvolume> [subvolume>...] #删除子卷    
    6.         Delete subvolume(s)   
    7.     btrfs subvolume list [options] [-G [+|-]value] [-C [+|-]value] [--sort=gen,ogen,rootid,path] path> #显示子卷列表   
    8.         List subvolumes (and snapshots)   
    9.     btrfs subvolume snapshot [-r] [-i qgroupid>] source> dest>|[dest>/]name> #创建子卷快照     
    10.         Create a snapshot of the subvolume   
    11.     btrfs subvolume get-default path>  #获取子卷默认的文件系统   
    12.         Get the default subvolume of a filesystem   
    13.     btrfs subvolume set-default subvolid> path> #设置默认系统给子卷    
    14.         Set the default subvolume of a filesystem   
    15.     btrfs subvolume find-new path> lastgen>  #列出btrfs文件系统中最近修改的文件，结合find命令   
    16.         List the recently modified files in a filesystem   
    17.     btrfs subvolume show subvol-path>  #显示更多的子卷信息    
    18.         Show more information of the subvolume   
    19.     btrfs subvolume sync 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.         Wait until given subvolume(s) are completely removed from the filesystem.   
    21.     btrfs filesystem df [options] path>  #显示挂载的文件系统详细信息。   
    22.         Show space usage information for a mount point   
    23.     btrfs filesystem show [options] [path>|uuid>|device>|label]  #显示创建文件系统的磁盘信息。   
    24.         Show the structure of a filesystem   
    25.     btrfs filesystem sync path>  #强制文件系统同步，   
    26.         Force a sync on a filesystem   
    27.     btrfs filesystem defragment [options] file>|dir> [file>|dir>...]  #碎片整理    
    28.         Defragment a file or a directory   
    29.     btrfs filesystem resize [devid:][+/-]newsize>[kKmMgGtTpPeE]|[devid:]max path>  #btrfs文件系统在线扩展和缩减空间    
    30.         Resize a filesystem   
    31.     btrfs filesystem label [device>|mount_point>] [newlabel>]  #改变btrfs文件系统卷标    
    32.         Get or change the label of a filesystem   
    33.     btrfs filesystem usage [options] path> [path>..]  #显示文件系统当前的使用信息。   
    34.         Show detailed information about internal filesystem usage .   
    35.     btrfs balance start [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.         Balance chunks across the devices   
    37.     btrfs balance pause path>                                                                       #暂停chunk更改，数据量较大，转换时间较长时，先暂停。   
    38.         Pause running balance   
    39.     btrfs balance cancel path>                                                                     #取消chunk更改，如上   
    40.         Cancel running or paused balance   
    41.     btrfs balance resume path>                                                                   #中断balance的操作，如上   
    42.         Resume interrupted balance   
    43.     btrfs balance status [-v] path>                                                                  #显示balance操作状态  如上   
    44.         Show status of running or paused balance   
    45.     btrfs device add [options] device> [device>...] path>  #文件系统增加磁盘    
    46.         Add a device to a filesystem   
    47.     btrfs device delete device> [device>...] path>   #文件系统删除磁盘   
    48.         Remove a device from a filesystem   
    49.     btrfs device scan [(-d|--all-devices)|device> [device>...]]  #文件系统磁盘扫描   
    50.         Scan devices for a btrfs filesystem   
    51.     btrfs device ready device>                                                                          #猜测是检测加入的设备有没有被挂载   
    52.         Check device to see if it has all of its devices in cache for mounting       
    53.     btrfs device stats [-z] path>|device>   #显示文件系统的设备状态   
    54.         Show current device IO stats. -z to reset stats afterwards.   
    55.     btrfs device usage [options] path> [path>..]    #显示文件系统内部设备详细使用信息    
    56.         Show detailed information about internal allocations in devices.  

    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: 107.4 GB, 107374182400 bytes, 209715200 sectors   
    3. Disk /dev/sdb: 21.5 GB, 21474836480 bytes, 41943040 sectors   
    4. Disk /dev/sdc: 21.5 GB, 21474836480 bytes, 41943040 sectors   
    5. Disk /dev/sde: 21.5 GB, 21474836480 bytes, 41943040 sectors   
    6. Disk /dev/sdd: 21.5 GB, 21474836480 bytes, 41943040 sectors  

    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-progs v3.19.1   
    3. See http://btrfs.wiki.kernel.org for more information.   
    4. Turning ON incompat feature 'extref': increased hardlink limit per file to 65536   
    5. Turning ON incompat feature 'skinny-metadata': reduced-size metadata extent refs   
    6. fs created label btrfs on /dev/sdb   
    7.  nodesize 16384 leafsize 16384 sectorsize 4096 size 20.00GiB   
    8. [root@localhost ~]# btrfs filesystem show   
    9. Label: 'btrfs'  uuid: 2a9f0d3d-f8a0-4757-9f4e-d1efa04a683a   
    10.  Total devices 1 FS bytes used 112.00KiB   
    11.  devid    1 size 20.00GiB used 2.04GiB path /dev/sdb   
    12. btrfs-progs v3.19.1   
    13. [root@localhost ~]# mount -o compress=lzo -L btrfs  /btrfs/  挂载时可以设定透明压缩机制。   
    14. [root@localhost ~]# btrfs filesystem df /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

    bash/shell Code复制内容到剪贴板
    1. [root@localhost ~]# btrfs device add /dev/sdc /btrfs   #添加磁盘，删除用btrfs device delete  /dev/sdc /btrfs     
    2. [root@localhost ~]# btrfs fi sh   
    3. Label: 'btrfs'  uuid: 2a9f0d3d-f8a0-4757-9f4e-d1efa04a683a   
    4.  Total devices 2 FS bytes used 384.00KiB   
    5.  devid    1 size 20.00GiB used 2.04GiB path /dev/sdb   
    6.  devid    2 size 20.00GiB used 0.00B path /dev/sdc   
    7. btrfs-progs v3.19.1   
    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。

    bash/shell Code复制内容到剪贴板
    1. [root@localhost ~]# btrfs fi resize -10G /btrfs/  #在线缩减空间   
    2. Resize '/btrfs/' of '-10G'  
    3. [root@localhost ~]# btrfs fi sh   
    4. Label: 'btrfs'  uuid: 2a9f0d3d-f8a0-4757-9f4e-d1efa04a683a   
    5.  Total devices 2 FS bytes used 384.00KiB   
    6.  devid    1 size 10.00GiB used 2.04GiB path /dev/sdb   
    7.  devid    2 size 20.00GiB used 0.00B path /dev/sdc   
    8. btrfs-progs v3.19.1   
    9. [root@localhost ~]# btrfs fi resize +7G /btrfs/  #在线增加空间   
    10. Resize '/btrfs/' of '+7G'  
    11. [root@localhost ~]# btrfs fi sh   
    12. Label: 'btrfs'  uuid: 2a9f0d3d-f8a0-4757-9f4e-d1efa04a683a   
    13.  Total devices 2 FS bytes used 384.00KiB   
    14.  devid    1 size 17.00GiB used 2.04GiB path /dev/sdb   
    15.  devid    2 size 20.00GiB used 0.00B path /dev/sdc   
    16. btrfs-progs v3.19.1   
    17. [root@localhost ~]#  

    在线更改数据和元数据的结构

    bash/shell Code复制内容到剪贴板
    1. [root@localhost ~]# btrfs fi df /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 ~]# btrfs balance start -mconvert=raid1 /btrfs/   #-mconvert 为改变metadata元数据区的存储结构   
    9. Done, had to relocate 4 out of 5 chunks   
    10. [root@localhost ~]# btrfs fi sh   
    11. Label: 'btrfs'  uuid: 2a9f0d3d-f8a0-4757-9f4e-d1efa04a683a   
    12.  Total devices 2 FS bytes used 192.00KiB   
    13.  devid    1 size 17.00GiB used 296.00MiB path /dev/sdb   
    14.  devid    2 size 20.00GiB used 288.00MiB path /dev/sdc   
    15. btrfs-progs v3.19.1   
    16. [root@localhost ~]# btrfs fi df /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 ~]# btrfs balance start -dconvert=raid1 /btrfs/  #-dconvert 为改变data数据区的存储结构   
    22. Done, had to relocate 1 out of 3 chunks   
    23. [root@localhost ~]# btrfs fi df /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

    bash/shell Code复制内容到剪贴板
    1. [root@localhost btrfs]# btrfs fi usage /btrfs/   
    2. Overall:   
    3.     Device size:  37.00GiB   #总的空间   
    4.     Device allocated:   2.56GiB   #分给元数据管理区的空间    
    5.     Device unallocated:  34.44GiB  #未分出去的     
    6.     Device missing:     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.     Data ratio:      2.00   
    10.     Metadata ratio:      2.00   
    11.     Global reserve:  16.00MiB(used: 0.00B)   
    12. Data,RAID1: Size:1.00GiB, Used:320.00KiB   
    13.    /dev/sdb   1.00GiB   
    14.    /dev/sdc   1.00GiB   
    15. Metadata,RAID1: Size:256.00MiB, Used:112.00KiB   
    16.    /dev/sdb 256.00MiB   
    17.    /dev/sdc 256.00MiB   
    18. System,RAID1: Size:32.00MiB, Used:16.00KiB   
    19.    /dev/sdb  32.00MiB   
    20.    /dev/sdc  32.00MiB   
    21. Unallocated:   
    22.    /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，   
    23.    /dev/sdc  18.72GiB     #可以看到具体某块磁盘的使用状况。   
    24. [root@localhost btrfs]# btrfs device stats /btrfs/   #查看磁盘错误信息   
    25. [/dev/sdb].write_io_errs   0   
    26. [/dev/sdb].read_io_errs    0   
    27. [/dev/sdb].flush_io_errs   0   
    28. [/dev/sdb].corruption_errs 0   
    29. [/dev/sdb].generation_errs 0   
    30. [/dev/sdc].write_io_errs   0   
    31. [/dev/sdc].read_io_errs    0   
    32. [/dev/sdc].flush_io_errs   0   
    33. [/dev/sdc].corruption_errs 0   
    34. [/dev/sdc].generation_errs 0   
    35. [root@localhost btrfs]# btrfs device usage /btrfs/    #磁盘的空间使用状态    
    36. /dev/sdb, ID: 1   
    37.    Device size:            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.    Device size:            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@localhost btrfs22]# du -sh /btrfs /btrfs22   
    50. 5.1G/btrfs   
    51. 5.1G/btrfs22   
    52. [root@localhost btrfs22]# btrfs fi show   
    53. Label: 'btrfs'  uuid: 2a9f0d3d-f8a0-4757-9f4e-d1efa04a683a   
    54.  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。   
    55.  devid    1 size 17.00GiB used 1.28GiB path /dev/sdb   
    56.  devid    2 size 20.00GiB used 1.28GiB path /dev/sdc   
    57. Label: 'btrfs22'  uuid: d4da4497-b82e-4846-b51c-cd7127ff5c74   
    58.  Total devices 2 FS bytes used 5.01GiB    #btrfs22挂载没有启用压缩功能。   
    59.  devid    1 size 20.00GiB used 4.04GiB path /dev/sdd   
    60.  devid    2 size 20.00GiB used 4.00GiB path /dev/sde   
    61. btrfs-progs v3.19.1  

    子卷和快照的管理

    bash/shell Code复制内容到剪贴板
    1. btrfs subvolume    
    2. [root@localhost btrfs22]# btrfs subvolume create /btrfs/btrfs.sub   #创建子卷     
    3. Create subvolume '/btrfs/btrfs.sub'  
    4. [root@localhost btrfs22]# btrfs subvolume list /btrfs   #显示子卷     
    5. ID 259 gen 43 top level 5 path btrfs.sub   
    6. [root@localhost btrfs22]# umount /btrfs   
    7. [root@localhost ~]# mount -o subvol=btrfs.sub /dev/sdc /btrfs.sub/  #单独挂载子卷    
    8. [root@localhost ~]# btrfs subvolume show /btrfs.sub/   
    9. /btrfs.sub   
    10.  Name: btrfs.sub   
    11.  uuid: 811deb2f-764f-6440-899c-cddb2b9867e2   
    12.  Parent uuid: -   
    13.  Creation time: 2016-05-11 08:43:51   
    14.  Object ID: 259   
    15.  Generation (Gen): 43   
    16.  Gen at creation: 43   
    17.  Parent: 5   
    18.  Top Level: 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 ~]# btrfs subvolume delete /btrfs/btrfs.sub   
    3.     #执行删除命令     
    4.        
    5. [root@localhost ~]# btrfs subvolume list /btrfs   
    6.       #查看 已经被删除    
    7. ID 260 gen 45 top level 5 path btrfs.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 ~]# btrfs subvolume list /btrfs   
    2. ID 260 gen 45 top level 5 path btrfs.sub22   
    3. [root@localhost ~]# btrfs subvolume snapshot /btrfs/btrfs.sub22/ /btrfs/btrfs.sub22_snapshot   
    4. Create a snapshot of '/btrfs/btrfs.sub22/' in '/btrfs/btrfs.sub22_snapshot'  
    5. [root@localhost ~]# btrfs subvolume list /btrfs   
    6. ID 260 gen 50 top level 5 path btrfs.sub22   
    7. ID 262 gen 50 top level 5 path btrfs.sub22_snapshot  

    单个文件快照

    bash/shell Code复制内容到剪贴板
    1. [root@localhost btrfs]# cp --relink hostname hostname_snap   
    2. cp: unrecognized option '--relink'  
    3. Try 'cp --help' for more information.   
    4. [root@localhost btrfs]# cp --reflink hostname hostname_snap   
    5. [root@localhost btrfs]# cp --reflink hostname hostname_snap^C   
    6. [root@localhost btrfs]# echo "magedu.com" >> hostname   
    7. [root@localhost btrfs]# cat hostname   
    8. localhost.localdomain   
    9. magedu.com   
    10. [root@localhost btrfs]# cat hostname_snap   
    11. localhost.localdomain   
    12. [root@localhost btrfs]#  

    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@localhost sdf]# ls   
    4. ks-script-OqV4Gb  lost+found  yum.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. fsck from util-linux 2.23.2   
    8. e2fsck 1.42.9 (28-Dec-2013)   
    9. Pass 1: Checking inodes, blocks, and sizes   
    10. Pass 2: Checking directory structure   
    11. Pass 3: Checking directory connectivity   
    12. Pass 4: Checking reference counts   
    13. Pass 5: Checking group summary information   
    14. /dev/sdf: 13/1310720 files (0.0% non-contiguous), 126323/5242880 blocks   
    15. [root@localhost ~]# btrfs-convert /dev/sdf  #第三步，执行转换命令   
    16. creating btrfs metadata.   
    17. copy inodes [o] [         0/        13]   
    18. creating ext2fs image file.   
    19. cleaning up system chunk.   
    20. conversion complete.   
    21. [root@localhost ~]# mount /dev/sdf /sdf/   
    22. [root@localhost ~]# cd /sdf/   
    23. [root@localhost sdf]# ls   
    24. 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   
    25. [root@localhost sdf]# cat ks-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. # Also relabel the OSTree variants of the normal mounts (if they exist)   
    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@localhost sdf]# 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. rollback complete.   
    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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