可擴展性 linux

btrfs
Technical Preview, 技術預覽版
BtrFS（B-tree文件系統，又稱為Butter FS或Better FS），2007由oracle開源後，得到了IBM、intel等廠商的大力支持，其目標計劃是替代linux目前的ext3/4，成為下一代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月發布了穩定版。

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個塊空閑與否的信息（每個塊用一個位來表示是否空閑），當容量擴展時，塊位圖所占的空間會線性的增加，試想一下如果快位圖變得很大時，那麽查找空閑塊就需要大量的時間；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，因此相比ext系列10個塊需要10個bit來表示，btrfs只需要一個extent就可以，因此減少了元數據的量。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，比如，100G的分區中，inode table只能存放131072個inode，意味著不可能創建131072個文件；同時， inode分配過小，容易導致磁盤空間無法充分利用，過大，容易造成磁盤空間浪費；btrfs為了解決這個問題，使用了動態分配inode，如下圖，每個inode只是FS tree中的一個節點，用戶可以無限制地任意插入新的inode，其物理存儲位置是動態分配的，所以沒有對文件個數的限制。

2.多物理卷支持：
btrfs可以跨越多個物理磁盤設備，動態的增加/減少設備來達到擴容/縮容的目的，技術上還支持（raid0、raid1、raid5、raid10等特性），以及聯機“添加”、“移除”以及“修改”

3.寫時復制更新機制(CoW)：
復制、更新及替換指針，而非“就地”更新；btrfs的數據一致性是通過COW(Copy On Write)事務來保證的，所謂COW，即每次寫磁盤數據時，先當前塊數據復制到一個新塊，然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的另一特點是使用checksum來保證數據的可靠性，假設從磁盤讀取一個塊數據，可以通過比較其checksum來判斷數據是否完整，其他文件系統在文件系統級別上是無法得知數據是否損壞的；同時由於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（因為checksum只計算塊數據是否完整而不是數據應該存在哪個塊，只要塊內數據並無損壞，checksum永遠都是正確的）

5.子卷：sub_volume
在一個文件系統（或邏輯卷）上創建子卷，並沒有層級限制，並且所有卷的空間大小都是可以動態調整的。其應用場景是可以為每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>：為即將創建的btrfs文件系統指定卷標
-d|--data <type>：為數據存儲指定類型；可以選擇的類型有：raid0, raid1, raid5, raid6, raid10 or single
-m|--metadata <profile>：指定元數據的存儲方式；可以選擇的類型有：raid0, raid1, raid5, raid6, raid10, single or dup
-O|--features <feature1>[,<feature2>...]：指定btrfs文件系統的特性，如果想要查看哪些特性，可以使用命令：mkfs.btrfs -O list-all

可以用支持btrfs文件系統的mount命令中使用下列方式開啟透明壓縮功能：
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情況
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>
開啟跨設備的chunk的數據平衡
-mconvert={radi0|raid1|raid5|radi10|raid6|single|dup}
改變元數據的數據平衡布局方式
例：btrfs balance start -mconvert=raid5 /mnt/btrfs/

-dconvert={radi0|raid1|raid5|radi10|raid6|single}
改變數據的數據平衡布局方式
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>
創建子卷
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/


子卷類似於ext文件系統中的將其他分區掛載到根目錄下的某個空閑子目錄的操作；

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

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轉換為btrfs：
~]# btrfs-convert /dev/sdb1

註意：/dev/sdb1分區，應該事先格式化為ext系列文件系統；

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

Linux學習筆記：btrfs