Btrfs文件系统使用说明



1 Btrfs简介

  Btrfs
被称为是下一代 Linux
文件系统。近年来 ext2/3
遇到越来越多的扩展性问题，在期待 ext4
的同时，人们发现了 btrfs，据说它采用了很多先进的文件系统设计，不仅解决了
ext2/3 的扩展性问题，还让人们看到了下一代文件系统所具有的许多其他特性。

在 btrfs 的主页上看到 btrfs
的特性列表。首先是扩展性 (scalability) 相关的特性，btrfs
最重要的设计目标是应对大型机器对文件系统的扩展性要求。 Extent，B-Tree
和动态 inode 创建等特性保证了 btrfs
在大型机器上仍有卓越的表现，其整体性能而不会随着系统容量的增加而降低。其次是数据一致性 (data integrity)
相关的特性。系统面临不可预料的硬件故障，Btrfs 采用 COW
事务技术来保证文件系统的一致性。 btrfs 还支持 checksum，避免了 silent corrupt
的出现。而传统文件系统则无法做到这一点。第三是和多设备管理相关的特性。 Btrfs 支持创建快照 (snapshot)，和克隆 (clone)
。 btrfs 还能够方便的管理多个物理设备，使得传统的卷管理软件变得多余。最后是其他难以归类的特性。这些特性都是比较先进的技术，能够显著提高文件系统的时间 /
空间性能，包括延迟分配，小文件的存储优化，目录索引等。

2
Btrfs使用说明

2.1.
文件系统的建立

2.1.1在虚拟机中添加一个硬盘(略)

2.1.2查看硬盘是否添加成功

 
通过命令：# fdisk -l 
查看硬盘信息，可以看到新添加的硬盘属性，这里假设新添加的硬盘名为：sdd1。
 
通过命令：# fdisk 
/dev/sdd1（具体磁盘名称），可进入分割硬盘模式。
 
Ø         输入 m
显示所有命令列示。
 
 
Ø         输入 p
显示硬盘分割情形。
 
 
Ø         输入 a
设定硬盘启动区。
 
 
Ø         输入 n
设定新的硬盘分割区。
 
 
Ø         输入 e
硬盘为[延伸]分割区(extend)。
 
 
Ø         输入 p
硬盘为[主要]分割区(primary)。
 
 
Ø         输入 t
改变硬盘分割区属性。
 
 
Ø         输入 d
删除硬盘分割区属性。
 
 
Ø         输入 q
结束不存入硬盘分割区属性。
 
 
Ø         输入 w
结束并写入硬盘分割区属性。
 
 
dmesg命令说明如下：
 
 
功能说明：显示开机信息。
 
语　　法：dmesg [-cn][-s ]
 
补充说明：kernel会将开机信息存储在ring buffer中。您若是开机时来不及查看信息，可利用dmesg来查看。开机信息亦保存在/var/log目录中，名称为dmesg的文档里。
 
参　　数：
　 
-c 　显示信息后，清除ring buffer中的内容。

　 
-s 　预配置为8196，刚好等于ring buffer的大小。

　 
-n 　配置记录信息的层级。
 

2.1.3
对要挂载的硬盘创建磁盘分区

 
 
创建磁盘分区步骤举例如下：
 
 
# fdisk /dev/sdd1
 
 
进入fdisk模式：
 
 
Command (m for help):m   //查看fdisk命令帮助
 
 
Command (m for help):n   //创建新分区
 
 
Command action：
 
 
e extended    //输入e为创建扩展分区
 
 
p primary partition (1-4)     //输入p为创建主分区，这里我们选择p
 
 
Partion number(1-4)：1    
//第一个扩展分区，按需求可以最多分4个主分区
 
 
First Cylinder(1-1014,default 1): 1   //第一个主分区起始的磁盘块数，可以选择默认值
 
 
Last cylindet or +siza or +sizeM or +sizeK: +1024MB //可以是以MB为单位的数字或者
 
 
以磁盘块数，这里我们输入+1024MB表示分区大小为1G
 
 
这样我们就创建完一个分区，如果要创建更多分区可以照上面的步骤继续创建。所有分区创建完后用w保存分区。
 
 
Command (m for help): w
 
 
The partition table has been altered!
 
 
保存完成后重启服务器，可以用#fdisk -l
命令检查刚刚所建分区，可以在返回结果中确认/dev/sdb1的信息。
 

2.1.4
建立文件系统

 <
243f0
span> 可以用mkfs.btrfs
命令建立一个 btrfs
格式的文件系统。可以用如下命令在设备 sdd1 上建立一个 btrfs
文件系统.
#mkfs.btrfs
 /dev/sdd1

[root@localhost btrfs]# mkfs.btrfs /dev/sdd1   WARNING! - Btrfs Btrfs v0.19 IS EXPERIMENTAL WARNING! - see http://btrfs.wiki.kernel.org before using   fs created label (null) on /dev/sdd1     nodesize 4096 leafsize 4096 sectorsize 4096 size 7.99GB Btrfs Btrfs v0.19

可以看到在建立btrfs系统时出现了WARNING，这是因为在我使用的linux版本中btrfs还属于一个实验性的产品，并未完全成熟，不过对我们影响不大，可以忽略。

2.1.5
挂载文件

 
 
首先通过mkdir创建一个挂载文件点
 
# mkdir mybtrfs
 
然后通过mount命令挂载
 
#mount -t btrds /dev/sdd1 mybtrfs

[root@localhost mnt]# pwd /mnt [root@localhost mnt]# mkdir mybtrfs [root@localhost mnt]# mount -t btrfs /dev/sdd1 /mnt/mybtrfs [root@localhost mnt]# df -T 文件系统    类型         1K-块      已用      可用 已用% 挂载点 /dev/sda1     ext4    18577148  11560744   6072740  66% / tmpfs        tmpfs      510984       264    510720   1% /dev/shm /dev/sdb1     ext4    20641404   6161100  13431780  32% /opt /dev/sdd1    btrfs     8379372        56   7512812   1% /mnt/mybtrfs [root@localhost mnt]#

通过 df –T命令可以看到文件已挂载成功。
 
为了在每次系统启动时自动挂载新分区，可以修改/etc/fstab文件来进行自动挂载。在文件的末位加入如下一行：
 
/dev/sdd1 /mnt/mybtrfs btrfs defaults 1 2
 
这样服务器每次启动都会自动挂载此分区.
 
 
至此，btrfs文件系统就OK了，可以通过# df
命令进行查看
 

2.2 Btrfs操作命令

2.2.1
修改btrfs文件系统的大小

当文件系统建立好之后，您可以修改文件系统的大小。 /dev/sda5
挂载到了 /mnt/mybtrfs下，大小为 8G
。假如您希望只使用其中的 7G，则需要减小当前文件系统的大小，这可以通过如下命令实现：
#btrfsctl -r -1024M /mnt/mybtrfs

[root@localhost mnt]# df -l 文件系统            1K-块      已用      可用 已用% 挂载点 /dev/sda1             18577148  11560744   6072740  66% / tmpfs                   510984       264    510720   1% /dev/shm /dev/sdb1             20641404   6161100  13431780  32% /opt /dev/sdd1              8379372        56   7512812   1% /mnt/mybtrfs [root@localhost mnt]# btrfsctl -r -1024M /mnt/mybtrfs operation complete Btrfs Btrfs v0.19 [root@localhost mnt]# df -l 文件系统            1K-块      已用      可用 已用% 挂载点 /dev/sda1             18577148  11560744   6072740  66% / tmpfs                   510984       264    510720   1% /dev/shm /dev/sdb1             20641404   6161100  13431780  32% /opt /dev/sdd1              7330796        56   6464236   1% /mnt/mybtrfs [root@localhost mnt]#

 
同样的，您可以使用 btrfsctl
命令增加文件系统的大小。
#btrfsctl -r +1024M /mnt/mybtrfs

2.2.2
扫描文件系统

 
扫描整个btrfs文件系统：
 
#btrfsctl –a

[root@localhost mnt]# btrfsctl -a Scanning for Btrfs filesystems failed to read /dev/fd0 failed to read /dev/sr0 [root@localhost mnt]#

 
 
扫描指定btrfs文件系统：
 
#btrfsctl -A /dev/sdd1

[root@localhost mnt]# btrfsctl -A /dev/sdd1 operation complete Btrfs Btrfs v0.19 [root@localhost mnt]#

 

2.2.3
整理文件系统

 
整理一个文件：
 
#btrfsctl -d 文件

[root@localhost mybtrfs]# pwd /mnt/mybtrfs [root@localhost mybtrfs]# ls test.txt [root@localhost mybtrfs]# btrfsctl -d /mnt/mybtrfs/test.txt operation complete Btrfs Btrfs v0.19 [root@localhost mybtrfs]#

 
 
整理一个目录：
 
#btrfsctl -d 目录

[root@localhost mnt]# btrfsctl -d /mnt/mybtrfs operation complete Btrfs Btrfs v0.19 [root@localhost mnt]#

 
 

2.2.4
创建/删除
快照(snapshot)

快照是对文件系统某一时刻的完全备份。建立快照之后，对文件系统的修改不会影响快照中的内容。这是非常有用的一种技术。比如数据库备份。假如在时间点 T1，管理员决定对数据库进行备份，那么他必须先停止数据库。备份文件是非常耗时的操作，假如在备份过程中某个应用程序修改了数据库的内容，那么将无法得到一个一致性的备份。因此在备份过程中数据库服务必须停止，对于某些关键应用这是不能允许的。

利用快照，管理员可以在时间点 T1
将数据库停止，对系统建立一个快照。这个过程一般只需要几秒钟，然后就可以立即重新恢复数据库服务。此后在任何时候，管理员都可以对快照的内容进行备份操作，而此时用户对数据库的修改不会影响快照中的内容。当备份完成，管理员便可以删除快照，释放磁盘空间。
快照一般是只读的，当系统支持可写快照，那么这种可写快照便被称为克隆。克隆技术也有很多应用。比如在一个系统中安装好基本的软件，然后为不同的用户做不同的克隆，每个用户使用自己的克隆而不会影响其他用户的磁盘空间。非常类似于虚拟机。

下面的例子中，创建快照 snap1
时系统存在 1 个文件。创建快照之后，对 test
的内容进行修改。再回到 snap1，打开 test 文件，可以看到 test1
的内容依旧是之前的内容。
 
#btrfsctl -s snap1(快照名) dir

[root@localhost mybtrfs]# btrfsctl -s snap1 /mnt/mybtrfs operation complete Btrfs Btrfs v0.19 [root@localhost mybtrfs]# ls snap1  test.txt [root@localhost mybtrfs]# cat snap1/test.txt This a test! [root@localhost mybtrfs]# vim test.txt [root@localhost mybtrfs]# cat snap1/test.txt This a test! [root@localhost mybtrfs]#

可以从上面的例子看到，快照 snap1
保存的内容不会被后续的写操作所改变。
同理，可以通过#btrfsctl –D snap(快照名) . 
删除快照

[root@localhost mybtrfs]# ls snap  text [root@localhost mybtrfs]# btrfsctl -D snap . operation complete Btrfs Btrfs v0.19 [root@localhost mybtrfs]# ls text [root@localhost mybtrfs]#

 

 
 

2.2.5
创建子卷(subvolume)

Subvolume即是把文件系统的一部分配置为一个完整的子文件系统，称之为 subvolume
。

采用 subvolume，一个大的文件系统可以被划分为多个子文件系统，这些子文件系统共享底层的设备空间，在需要磁盘空间时便从底层设备中分配，类似应用程序调用 malloc()
分配内存一样。可以称之为存储池。这种模型有很多优点，比如可以充分利用 disk 的带宽，可以简化磁盘空间的管理等。

所谓充分利用 disk
的带宽，指文件系统可以并行读写底层的多个 disk，这是因为每个文件系统都可以访问所有的 disk
。传统的文件系统不能共享底层的 disk 设备，无论是物理的还是逻辑的，因此无法做到并行读写。

所谓简化管理，是相对于 LVM
等卷管理软件而言。采用存储池模型，每个文件系统的大小都可以自动调节。而使用 LVM，如果一个文件系统的空间不够了，该文件系统并不能自动使用其他磁盘设备上的空闲空间，而必须使用 LVM
的管理命令手动调节。

Subvolume 可以作为根目录挂载到任意 mount
点。 subvolume 是非常有趣的一个特性，有很多应用。假如管理员只希望某些用户访问文件系统的一部分，比如希望用户只能访问
/var/test/ 下面的所有内容，而不能访问 /var/
下面其他的内容。那么便可以将 /var/test 做成一个 subvolume
。 /var/test 这个 subvolume
便是一个完整的文件系统，可以用 mount 命令挂载。比如挂载到 /test
目录下，给用户访问 /test 的权限，那么用户便只能访问 /var/test
下面的内容了。

使用 btrfs 命令，用户可以方便的建立 subvolume
。假设 /mnt/mybtrfs 已经挂载到了 btrfs
文件系统，则用户可以在这个文件系统内创建新的 subvolume 。比如建立一个 /sub1
的 subvolume，并 
将 sub1 挂载到 /mnt/test
下：
 
#mkdir /mnt/test
 
#btrfsctl – S sub1 mnt/mybtrfs
 
#mount – t btrfs – o subvol=sub1 /dev/sdd1 /mnt/test

[root@localhost mnt]# mkdir /mnt/test [root@localhost mnt]# btrfsctl -S sub1 /mnt/mybtrfs operation complete Btrfs Btrfs v0.19 [root@localhost mnt]# mount -t btrfs -o subvol=sub1 /dev/sdd1 /mnt/test [root@localhost mnt]# df -T 文件系统    类型         1K-块      已用      可用 已用% 挂载点 /dev/sda1     ext4    18577148  11560792   6072692  66% / tmpfs        tmpfs      510984       264    510720   1% /dev/shm /dev/sdb1     ext4    20641404   6161100  13431780  32% /opt /dev/sdd1    btrfs     7330796        72   6464236   1% /mnt/mybtrfs /dev/sdd1    btrfs     7330796        72   6464236   1% /mnt/test [root@localhost mnt]#

 
Subvolme
可以方便管理员在文件系统上创建不同用途的子文件系统，并对其进行一些特殊的配置，比如有些目录下的文件关注节约磁盘空间，因此需要打开压缩，或者配置不同的 RAID
策略等。目前 btrfs 尚处于开发阶段，创建的 subvolme
和 snapshot 还无法删除。此外针对 subvolume
的磁盘 quota 功能也未能实现。但随着 btrfs
的不断成熟，这些功能必然将会进一步完善。
 
 

2.2.6
创建 RAID

RAID 技术有很多非常吸引人的特性，比如用户可以将多个廉价的 IDE
磁盘组合为 RAID0 阵列，从而变成了一个大容量的磁盘； RAID1
和更高级的 RAID 配置还提供了数据冗余保护，从而使得存储在磁盘中的数据更加安全。Btrfs
很好的支持了软件 RAID，RAID 种类包括 RAID0,RAID1
和 RAID10.
mkfs
的时候，可以指定多个设备，并配置 RAID
。下面的命令演示了如何使用 mkfs.btrfs 配置 RAID1
。磁盘sde1 和 sdf1 可以配置为 RAID1，即 mirror
。用户可以选择将数据配置为 RAID1，也可 
以选择将元数据配置为 RAID1 。 
将数据配置为 RAID1，可以使用 mkfs.btrfs
的 -d 参数。如下所示：
 
# mkfs.btrfs -d raid1 /dev/sde1 /dev/sdf1
 
# mount -t btrfs  /dev/sde1 /mnt/raid1

[root@localhost mnt]# df -T 文件系统    类型         1K-块      已用      可用 已用% 挂载点 /dev/sda1     ext4    18577148  11560780   6072704  66% / tmpfs        tmpfs      510984       264    510720   1% /dev/shm /dev/sdb1     ext4    20641404   6161100  13431780  32% /opt /dev/sdd1    btrfs     7330796        72   6464236   1% /mnt/mybtrfs /dev/sdd1    btrfs     7330796        72   6464236   1% /mnt/test [root@localhost mnt]# mkfs.btrfs -d raid1 /dev/sde1 /dev/sdf1   WARNING! - Btrfs Btrfs v0.19 IS EXPERIMENTAL WARNING! - see http://btrfs.wiki.kernel.org before using   adding device /dev/sdf1 id 2 fs created label (null) on /dev/sde1     nodesize 4096 leafsize 4096 sectorsize 4096 size 15.99GB Btrfs Btrfs v0.19 [root@localhost mnt]# mount -t btrfs  /dev/sde1 /mnt/raid1 [root@localhost mnt]# df -T 文件系统    类型         1K-块      已用      可用 已用% 挂载点 /dev/sda1     ext4    18577148  11560780   6072704  66% / tmpfs        tmpfs      510984       264    510720   1% /dev/shm /dev/sdb1     ext4    20641404   6161100  13431780  32% /opt /dev/sdd1    btrfs     7330796        72   6464236   1% /mnt/mybtrfs /dev/sdd1    btrfs     7330796        72   6464236   1% /mnt/test /dev/sde1    btrfs    16765268        56  14639444   1% /mnt/raid1 [root@localhost mnt]#

 
挂载的时候可以是sde1，也可以是sdf1，示例中用的sde1，容量是两个盘的总量，但当存储文件时，占用的存储空间同时也是文件大小2倍。
 

2.2.7添加/删除
新设备

当设备的空间快被使用完的时候，用户可以使用 btrfs-vol
命令为文件系统添加新的磁盘设备，从而增加存储空间。下面的命令向 /mnt/mybtrfs 文件系统增加一个设备 /sdg
 
# btrfs-vol -a /dev/sdg  /mnt/mybtrfs

[root@localhost mnt]# df -T 文件系统    类型         1K-块      已用      可用 已用% 挂载点 /dev/sda1     ext4    18577148  11560796   6072688  66% / tmpfs        tmpfs      510984       264    510720   1% /dev/shm /dev/sdb1     ext4    20641404   6161100  13431780  32% /opt /dev/sdd1    btrfs     7330796        72   6464236   1% /mnt/mybtrfs /dev/sdd1    btrfs     7330796        72   6464236   1% /mnt/test /dev/sde1    btrfs    16765268        56  14639444   1% /mnt/raid1 [root@localhost mnt]# btrfs-vol -a /dev/sdg  /mnt/mybtrfs ioctl returns 0 [root@localhost mnt]# df -T 文件系统    类型         1K-块      已用      可用 已用% 挂载点 /dev/sda1     ext4    18577148  11560804   6072680  66% / tmpfs        tmpfs      510984       264    510720   1% /dev/shm /dev/sdb1     ext4    20641404   6161100  13431780  32% /opt /dev/sdd1    btrfs    15719404        72  14852844   1% /mnt/mybtrfs /dev/sdd1    btrfs    15719404        72  14852844   1% /mnt/test /dev/sde1    btrfs    16765268        56  14639444   1% /mnt/raid1

可以看到，通过btffs-vol命令为/mnt/mybtrfs文件系统增加了8G的容量。

为了灵活利用设备空间，Btrfs
将磁盘空间划分为多个 chunk 。每个 chunk 可以使用不同的磁盘空间分配策略。比如某些 chunk
只存放 metadata，某些 chunk
只存放数据。一些 chunk 可以配置为 mirror，而另一些 chunk
则可以配置为 stripe 。这为用户提供了非常灵活的配置可能性。
添加设备后可以通过命令平衡chunks
# btrfs-vol -b /dev/sdg 
/mnt/mybtrfs

[root@localhost mnt]# btrfs-vol -b /mnt/mybtrfs ioctl returns 0 [root@localhost mnt]#

 
 
同理，可以通过命令
# btrfs-vol -r /dev/sdg 
/mnt/mybtrfs
移除添加的设备。
 
 

 

2.2.8同步文件系统

 
为了提高效率，btrfs
的 IO 操作由一些内核线程异步处理。这使得用户对文件的操作并不会立即反应到磁盘上。
 
您可以做一个实验，在 btrfs
上创建一个文件后，稍等 5 到 10 秒将系统电源切断，再次重启后，新建的文件并没有出现。
 
对于多数应用这并不是问题，但有些时候用户希望 IO
操作立即执行，此时就需要对文件系统进行同步。下面的 btrfs 命令用来同步文件系统：
 
# btrfsctl -c /mnt/mybtrfs

[root@localhost mnt]# btrfsctl -c /mnt/mybtrfs operation complete Btrfs Btrfs v0.19

 

2.2.9文件系统转化

 
可以通过如下命令将非btrfs转化为btrfs，下面的例子是将EXT3文件系统的sdd1转化为btrfs。
  # btrfs-convert /dev/sdd1

[root@localhost mnt]# btrfs-convert /dev/sdd1 creating btrfs metadata. creating ext2fs image file. cleaning up system chunk. conversion complete. [root@localhost mnt]# mount /dev/sdd1 /mnt/mybtrfs [root@localhost mnt]# df -T 文件系统    类型         1K-块      已用      可用 已用% 挂载点 /dev/sda1     ext4    18577148  11563724   6069760  66% / tmpfs        tmpfs      510984       264    510720   1% /dev/shm /dev/sdb1     ext4    20641404   6161100  13431780  32% /opt /dev/sde1    btrfs    16765268        56  14639444   1% /mnt/raid1 /dev/sdd1    btrfs     8379372    281344   5326336   6% /mnt/mybtrfs [root@localhost mnt]#

 
同时，也可以通过命令将文件系统回滚到之前的状态：
# btrfs-convert -r /dev/sdd1

[root@localhost mnt]# btrfs-convert   -r /dev/sdd1 rollback complete. [root@localhost mnt]# mount /dev/sdd1 /mnt/mybtrfs [root@localhost mnt]# df -T 文件系统    类型         1K-块      已用      可用 已用% 挂载点 /dev/sda1     ext4    18577148  11563716   6069768  66% / tmpfs        tmpfs      510984       264    510720   1% /dev/shm /dev/sdb1     ext4    20641404   6161100  13431780  32% /opt /dev/sde1    btrfs    16765268        56  14639444   1% /mnt/raid1 /dev/sdd1     ext3     8247716    149624   7679124   2% /mnt/mybtrfs [root@localhost mnt]#

 
 
btrfs-convert命令其他用法：
 
usage: btrfs-convert [-d] [-i] [-n] [-r] device
   
-d disable data checksum
   
-i ignore xattrs and ACLs
   
-n disable packing of small files
   
-r roll back to ext2fs
 

2.2.10显示所有btrfs

 
 
可以通过birfs-show命令查看当前所有btrfs设备
# btrfs-show
   

[root@localhost mnt]# btrfs-show failed to read /dev/fd0 failed to read /dev/sr0 Label: none  uuid: fa51764c-b9cf-4ebb-b0a5-3f0a0f46c5ff     Total devices 2 FS bytes used 36.00KB     devid    2 size 8.00GB used 0.00 path /dev/sdg     *** Some devices missing   Label: none  uuid: 4565d768-ca00-4786-aa59-3046e4e085bd     Total devices 2 FS bytes used 28.00KB     devid    2 size 8.00GB used 2.01GB path /dev/sdh     *** Some devices missing   Label: none  uuid: de697cdb-36d5-42eb-802d-2d85c571cba6     Total devices 2 FS bytes used 28.00KB     devid    1 size 8.00GB used 2.03GB path /dev/sde1     devid    2 size 7.99GB used 2.01GB path /dev/sdf1   Btrfs Btrfs v0.19

 

2.2.11检查btrfs文件系统

可以通过命令检查btrfs文件系统
# btrfsck /dev/sdd1

[root@localhost mnt]# btrfsck /dev/sdd1 found 288096256 bytes used err is 0 total csum bytes: 0 total tree bytes: 65536 total fs tree bytes: 32768 btree space waste bytes: 36111 file data blocks allocated: 288030720  referenced 288030720 Btrfs Btrfs v0.19

2.2.12更新种子值

当我们需要将一个文件系统设置为只读时，我们可以通过btrfstune命令来实现。
#btrfstune -S 1 /dev/sdd1

[root@localhost mnt]# btrfstune -S 1 /dev/sdd1 [root@localhost mnt]# mount /dev/sdd1  /mnt/mybtrfs mount: block device /dev/sdd1 is write-protected, mounting read-only

同理可以通过命令取消文件系统的只读属性
btrfstune -S 0 /dev/sdd1

2.2.13 Debug功能

Btrfs
提供了一定的 debug
功能，对于想了解 Btrfs 内部实现原理的读者，debug
将是您最喜欢的工具。这里简单介绍一下 debug 功能的命令使用。
下面的命令将设备 sda5
上的 btrfs 文件系统中的元数据打印到屏幕上。

#btrfs-debug-tree /dev/sdd1

 

#btrfs-debug-tree /dev/sdd1 … … leaf 33574912 items 2 free space 3773 generation 3 owner 18446744073709551607 fs uuid 1d61c350-be9a-48e5-90b6-623bf34fe27e chunk uuid 75de6f43-0d68-43c5-9112-88d892a6d1ce     item 0 key (FIRST_CHUNK_TREE INODE_ITEM 0) itemoff 3835 itemsize 160        inode generation 3 size 0 block group 0 mode 40555 links 1     item 1 key (FIRST_CHUNK_TREE INODE_REF 256) itemoff 3823 itemsize 12        inode ref index 0 namelen 2 name: .. total bytes 8580476928 bytes used 288096256 uuid 1d61c350-be9a-48e5-90b6-623bf34fe27e Btrfs Btrfs v0.19

 
通过对打印信息的分析，您将能了解 btrfs
内部各个 BTree 的变化情况，从而进一步理解每一个文件系统功能的内部实现细节。
比如您可以在创建一个文件之前将
BTree 的内容打印出来，创建文件后再次打印。通过比较两次的不同来了解 btrfs
创建一个文件需要修改哪些元数据。进而理解 btrfs 内部的工作原理。

3
附录

3.1快照原理(附录)

3.1.1 COW
事务

理解 COW 事务，必须首先理解 COW
和事务这两个术语。
什么是 COW?
所谓 COW，即每次写磁盘数据时，先将更新数据写入一个新的 block，当新数据写入成功之后，再更新相关的数据结构指向新 block
。
什么是事务？
COW
只能保证单一数据更新的原子性。但文件系统中很多操作需要更新多个不同的元数据，比如创建文件需要修改以下这些元数据：
修改 extent tree，分配一段磁盘空间

创建一个新的 inode，并插入 FS Tree
中
增加一个目录项，插入到 FS Tree
中
任何一个步骤出错，文件便不能创建成功，因此可以定义为一个事务。
下面将演示一个 COW
事务。
A
是 FS Tree
的根节点，新的 inode 的信息将被插入节点 C 。首先，btrfs
将 inode 插入一个新分配的 block C
’中，并修改上层节点 B，使其指向新的 block C ’；修改 B
也将引发 COW，以此类推，引发一个连锁反应，直到最顶层的 Root A
。当整个过程结束后，新节点 A ’变成了 FS Tree
的根。但此时事务并未结束，superblock 依然指向 A
。

图 5. COW transaction 1

接下来，修改目录项（E
节点），同样引发这一过程，从而生成新的根节点 A ’’。

图 6. COW transaction 2

此时，inode
和目录项都已经写入磁盘，可以认为事务已经结束。 btrfs 修改 superblock，使其指向 A
’’，如下图所示：

图 7. COW transaction 3

COW
事务能够保证文件系统的一致性，并且系统 Reboot
之后不需要执行 fsck 。因为 superblock
要么指向新的 A ’’，要么指向 A，无论哪个都是一致的数据。

3.1.2
快照和克隆

快照是对文件系统某一时刻的完全备份。建立快照之后，对文件系统的修改不会影响快照中的内容。这是非常有用的一种技术。如前所述 Btrfs
采用 COW 事务技术，从图 1-10 可以看到，COW
事务结束后，如果不删除原来的节点 A,C,E，那么 A,C,E,D,F
依然完整的表示着事务开始之前的文件系统。这就是 snapshot 实现的基本原理。

Btrfs 采用引用计数决定是否在事务 commit
之后删除原有节点。对每一个节点，btrfs 维护一个引用计数。当该节点被别的节点引用时，该计数加一，当该节点不再被别的节点引用时，该计数减一。当引用计数归零时，该节点被删除。对于普通的 Tree Root,
引用计数在创建时被加一，因为 Superblock 会引用这个 Root block
。很明显，初始情况下这棵树中的所有其他节点的引用计数都为一。当 COW 事务 commit
时，superblock 被修改指向新的 Root A
’’，原来 Root block A 的引用计数被减一，变为零，因此 A
节点被删除。 A 节点的删除会引发其子孙节点的引用计数也减一，图 1-10
中的 B，C 节点的引用计数因此也变成了 0，从而被删除。 D,E
节点在 COW 时，因为被 A ’’所引用，计数器加一，因此计数器这时并未归零，从而没有被删除。

创建 Snapshot
时，btrfs 将的 Root A 节点复制到 sA，并将 sA
的引用计数设置为 2 。在事务 commit
的时候，sA 节点的引用计数不会归零，从而不会被删除，因此用户可以继续通过 Root sA
访问 snapshot 中的文件。

图 8. Snapshot

3.2 Btrfs工具的安装(附录)

  
如果当要将一个磁盘格式化为btrfs格式时发现mkfs.后并没有btrfs选项，那么可能你需要安装btrfs-tools，安装方法如下：
在下面的地址下载这个包：
ftp://ftp.li.kernel.org/pub/.3/ubuntu/pool/universe/b/btrfs-tools/
  
这个包安装起来还是比较简单的，直接解压缩，然后接着执行make进行编译，之后执行make install进行安装。

如果在make install时发现有如下问题：

[root@ipshot btrfs-progs-0.19]# make install ls btrfsck.c btrfsck.c gcc -Wp,-MMD,./.btrfsck.o.d,-MT,btrfsck.o -Wall -D_FILE_OFFSET_BITS=64 -D_FORTIFY_SOURCE=2 -g -Werror -Os -c btrfsck.c cc1: warnings being treated as errors btrfsck.c: In function ‘maybe_free_inode_rec’: btrfsck.c:287: error: implicit declaration of function ‘S_ISDIR’ btrfsck.c:292: error: implicit declaration of function ‘S_ISREG’ btrfsck.c:292: error: implicit declaration of function ‘S_ISLNK’ make: *** [btrfsck.o] Error 1