btrfs文件系统初识及应用

twerer

Btrfs（通常念成Butter FS），由Oracle于2007年宣布并进行中的COW(copy-on-write式)文件系统。目标是取代Linux目前的ext3文件系统，改善ext3的限制，特别是单一文件大小的限制，总文件系统大小限制以及加入文件校验和特性。
特性：
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)  子卷（sub_volume）透明压缩。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。
扩展性相关的特性
B-Tree
btrfs 文件系统中所有的 metadata 都由 B-Tree 管理。使用 B-Tree 的主要好处在于查找，插入和删除操作都很高效。可以说 B-Tree 是 btrfs 的核心。
一味地夸耀 B-Tree 很好很高效也许并不能让人信服，但假如稍微花费一点儿时间看看 ext2/3 中元数据管理的实现方式，便可以反衬出 B-Tree 的优点。（之前的博客文件系统详解有讲解ext系列的文件系统）。
基于 Extent 的文件存储
现代很多文件系统都采用了 extent 替代 block 来管理磁盘。 Extent 就是一些连续的 block，一个 extent 由起始的 block 加上长度进行定义，能有效地减少元数据开销。

centos7默认支持btrfs文件系统
通过fdisk 命令创建3个分区

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[iyunv@centos7 ~]# fdisk -l 磁盘 /dev/sda：128.8 GB, 128849018880 字节，251658240 个扇区 Units = 扇区 of 1 * 512 = 512 bytes 扇区大小(逻辑/物理)：512 字节 / 512 字节 I/O 大小(最小/最佳)：512 字节 / 512 字节 磁盘标签类型：dos 磁盘标识符：0x00065fe7    设备 Boot      Start         End      Blocks   Id  System /dev/sda1   *        2048     1026047      512000   83  Linux /dev/sda2         1026048    46194687    22584320   8e  Linux LVM /dev/sda3        46194688   251658239   102731776    5  Extended /dev/sda5        46196736    67168255    10485760   83  Linux /dev/sda6        67170304    88141823    10485760   83  Linux /dev/sda7        88143872   109115391    10485760   83  Linux

mkfs.btrfs  创建btrfs文件系统的参数
   -L   指定卷标
   -m   指明元数据是如何存放的（raid0 raid1 raid....)
   -d   如指定数据跨多设备存放的类型（raid0 raid1 raid5 raid6 raid10）
   -O   格式化启动的特性
       -O list-all 列出支持所有的feature;

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[iyunv@centos7 ~]# mkfs.btrfs -L mydata /dev/sda5 /dev/sda6   #创建btrfs文件系统 Btrfs v3.16.2 See http://btrfs.wiki.kernel.org for more information. [iyunv@centos7 ~]# btrfs filesystem show  #查看btrfs文件属性，是否创建 Label: 'mydata'  uuid: 4483a0bc-7fa1-4691-b976-a1a98ebf448c Total devices 2 FS bytes used 112.00KiB devid    1 size 10.00GiB used 2.03GiB path /dev/sda5 devid    2 size 10.00GiB used 2.01GiB path /dev/sda6

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[iyunv@centos7 ~]# blkid /dev/sda5   #显示的子卷uuid和物理uuid是不同的 /dev/sda5: LABEL="mydata" UUID="4483a0bc-7fa1-4691-b976-a1a98ebf448c" UUID_SUB="cd986ce4-38c2-4b9d-845e-6009af489925" TYPE="btrfs" [iyunv@centos7 ~]# blkid /dev/sda6 /dev/sda6: LABEL="mydata" UUID="4483a0bc-7fa1-4691-b976-a1a98ebf448c" UUID_SUB="069a84fe-b9a0-47a2-851c-43ffa83d2aee" TYPE="btrfs"

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[iyunv@centos7 ~]# mkdir /mysql [iyunv@centos7 ~]# mount -o compress=lzo /dev/sda5 /mysql/    #compress=lzo 指定压缩算法 #挂载btrfs文件系统（挂载btrfs设备一个任何即可）

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[iyunv@centos7 ~]# df -h  #查看是否挂载 文件系统                 容量  已用  可用 已用% 挂载点 /dev/mapper/centos-root   20G  838M   19G    5% / devtmpfs                 481M     0  481M    0% /dev tmpfs                    490M     0  490M    0% /dev/shm tmpfs                    490M  6.6M  484M    2% /run tmpfs                    490M     0  490M    0% /sys/fs/cgroup /dev/sda1                497M  120M  378M   25% /boot /dev/sda5                 20G  1.0M   18G    1% /mysql

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[iyunv@centos7 ~]# btrfs filesystem resize -8G /mysql/  #文件系统缩减8G的容量,+8G表示拓展8G（resize 调整文件系统大小） Resize '/mysql/' of '-8G' [iyunv@centos7 ~]# df -h 文件系统                 容量  已用  可用 已用% 挂载点 /dev/mapper/centos-root   20G  838M   19G    5% / devtmpfs                 481M     0  481M    0% /dev tmpfs                    490M     0  490M    0% /dev/shm tmpfs                    490M  6.7M  484M    2% /run tmpfs                    490M     0  490M    0% /sys/fs/cgroup /dev/sda1                497M  120M  378M   25% /boot /dev/sda5                 12G  512K   10G    1% /mysql

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btrfs device add /dev/*  /mount_point 新增设备至挂载点，实现自动自动扩容 [iyunv@centos7 ~]# btrfs device add /dev/sda7 /mysql/   #新增分区/dev/sda7至/mysql [iyunv@centos7 ~]# df -h 文件系统                 容量  已用  可用 已用% 挂载点 /dev/mapper/centos-root   20G  838M   19G    5% / devtmpfs                 481M     0  481M    0% /dev tmpfs                    490M     0  490M    0% /dev/shm tmpfs                    490M  6.7M  484M    2% /run tmpfs                    490M     0  490M    0% /sys/fs/cgroup /dev/sda1                497M  120M  378M   25% /boot /dev/sda5                 27G  512K   25G    1% /mysql

btrfs balance 把原来的数据均衡的分配到新增的磁盘上
btrfs balance status /mydata    #显示状态(并不是真正能看到)

1	[iyunv@localhost ~]# btrfs balance start /mydata    #开启balance  pause 暂停

移除一个物理卷   
btrfs device delete   #拆除一个物理卷  在支持联机状态会自动先移动数据再拆除

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[iyunv@centos7 ~]# btrfs device delete /dev/sda7 /mysql/  #把/dev/sda7拆除 [iyunv@centos7 ~]# df -h 文件系统                 容量  已用  可用 已用% 挂载点 /dev/mapper/centos-root   20G  838M   19G    5% / devtmpfs                 481M     0  481M    0% /dev tmpfs                    490M     0  490M    0% /dev/shm tmpfs                    490M  6.7M  484M    2% /run tmpfs                    490M     0  490M    0% /sys/fs/cgroup /dev/sda1                497M  120M  378M   25% /boot /dev/sda5                 17G  640K   17G    1% /mysql

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[iyunv@centos7 ~]# btrfs balance start -dconvert=raid5 /mysql/                                 #修改数据的raid级别，修改支持动态                      -mconvert=raid5 #修改元数据的raid级別                         Done, had to relocate 1 out of 3 chunks [iyunv@centos7 ~]# btrfs filesystem df /mysql/ Data, RAID5: total=2.00GiB, used=832.00KiB System, RAID1: total=32.00MiB, used=16.00KiB Metadata, RAID1: total=256.00MiB, used=112.00KiB GlobalReserve, single: total=16.00MiB, used=0.00

创建子卷

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[iyunv@centos7 mysql]# btrfs subvolume list /mysql/  #查看子卷是否挂载 [iyunv@centos7 mysql]# btrfs subvolume create /mysql/log    #创建子卷，而不是子目录 Create subvolume '/mysql/log'

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[iyunv@centos7 ~]# mount -o subvol=log /dev/sda5 /mnt/   挂载子卷到/mnt [iyunv@centos7 ~]# ls /mnt/ [iyunv@centos7 ~]# cp /etc/se securetty      security/      selinux/       services       sestatus.conf   [iyunv@centos7 ~]# cp /etc/services /mnt/ [iyunv@centos7 ~]# btrfs subvolume show /mnt/  查看子卷信息 /mnt Name: log uuid: 3f81dd45-b049-084d-828f-59b39ca6318f Parent uuid: - Creation time: 2015-08-30 13:41:20 Object ID: 267 Generation (Gen): 109 Gen at creation: 106 Parent: 5 Top Level: 5 Flags: - Snapshot(s):

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[iyunv@centos7 ~]# umount /mnt/ [iyunv@centos7 ~]# mount /dev/sda5 /mysql/  #挂载父卷依然能看到自己的数据，相反是不行的 [iyunv@centos7 ~]# ls /mysql/log services [iyunv@centos7 ~]# btrfs subvolume delete /mysql/log2  #删除子卷 Transaction commit: none (default) Delete subvolume '/mysql/log2' [iyunv@centos7 ~]# ls /mysql/ abc.txt  log

创建快照

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[iyunv@centos7 ~]# btrfs subvolume create  /mysql/log3  #先创建一个子卷 Create subvolume '/mysql/log3' [iyunv@centos7 ~]# btrfs subvolume snapshot /mysql/log3/ /mysql/log3_snapshot  #创建快照 Create a snapshot of '/mysql/log3/' in '/mysql/log3_snapshot' [iyunv@localhost ~]# btrfs subvolume delete /mydata/log3_snapshot   #删除快照卷

把ext系列的文件系统改成btrfs

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[iyunv@centos7 ~]# btrfs device delete /dev/sda7 /mysql/ #先卸载一个分区（我没有去创建一个新分区） [iyunv@centos7 mysql]# mke2fs -t ext4 -L mydata /dev/sda7  #格式化成ext4文件格式 [iyunv@centos7 ~]# mount /dev/sda7 /mydata/  #挂载 [iyunv@centos7 mysql]# cp /etc/services /mydata/  #写的数据进去

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[iyunv@centos7 ~]# umount /mydata/   #改btrfs前先卸载分区 [iyunv@centos7 ~]# fsck -f /dev/sda7   #强制修复 [iyunv@localhost ~]# btrfs-convert /dev/sd7  #把ext系列的文件系统改成btrfs [iyunv@centos7 ~]# btrfs filesystem show   #显示已改成btrfs文件系统 Label: 'mydata'  uuid: 4483a0bc-7fa1-4691-b976-a1a98ebf448c Total devices 2 FS bytes used 1.77MiB devid    1 size 7.00GiB used 1.28GiB path /dev/sda5 devid    2 size 10.00GiB used 1.28GiB path /dev/sda6 Label: 'mydata'  uuid: 69d2e02d-4c41-4e58-a186-0202b73d326a Total devices 1 FS bytes used 326.20MiB devid    1 size 10.00GiB used 10.00GiB path /dev/sda7 [iyunv@centos7 ~]# ls /mydata/    #数据依然还在 ext2_saved  lost+found  services