Файловая система BTRFS

Переход на новую файловую систему, это всегда сложная задача. Мы уже доверяем старой, проверенной файловой системе. Она может даже имеет некоторые ограничения функциональности и производительности, но зато никогда нас не подводила. Новые файловые системы предлагают очень большое количество функций, но возникает вопрос, можно ли им доверять?

Одной из таких файловых систем является Btrfs. Это относительно новая файловая система, которая появилась в 2007 году и была разработана компанией Oracle. Она предлагает очень широкий набор новых возможностей и поэтому сильно интересует пользователей, но до сих пор в сети ходят слухи, что эта файловая система еще не пригодна для постоянного использования. В этой статье мы попытаемся разобраться какие возможности нам дает Btrfs, а также действительно ли ее уже можно использовать.

ЧТО ТАКОЕ BTRFS?

Как я уже сказал, Btrfs была разработана компанией Oracle в 2007 году. Одной расшифровки названия нет, одни говорят, что это значит B-tree FS, другие Better Fs. Также как и в других файловых системах, все данные хранятся на диске по определенным адресам. Эти адреса сохранены в метаданных. И тут уже начинаются различия. Все метаданные организованны в виде b-деревьев. Это дает большую производительность при работе с файловой системой, а также позволяет добавлять неограниченное количество файлов.

Но даже это еще не все. Когда вы перезаписываете файл, данные не перезаписываются, а лишь модифицированная часть копируется в новое место, Затем просто обновляются метаданные. Это позволяет создавать мгновенные снимки файловой системы, которые не занимают места на диске, пока не было внесено много изменений. Если же старый блок больше не нужен, потому что он не является частью какого-либо снимка, то он автоматически удаляется.

Из-за своей структуры Btrfs имеет огромные возможности, например, она может работать с современными очень большими носителями данных. Максимальный размер файловой системы составляет 16 Экзабайт. Это все возможно благодаря правильному использованию пространства на диске. Другие файловые системы используют жесткий диск целиком, от начала до конца для записи своей структуры.

Btrfs поступает по-другому. Каждый диск, независимо от его размера делится на блоки по 1 Гб для данных и 256 Мб для метаданных. Затем эти блоки собираются в группы, каждая из которых может храниться на разных устройствах, количество таких блоков в группе может зависеть от уровня RAID для группы. Менеджер томов уже интегрирован в файловую систему, поэтому больше никакое дополнительное ПО использовать не нужно.

Защита и сжатие данных тоже поддерживается на уровне файловой системы так что здесь вам тоже не нужны дополнительные программы. Также файловая система btrfs поддерживает зеркалирование данных на нескольких носителях. Вот другие особенности btrfs, которые можно упомянуть:

• Поддержка снимков файловой системы, только для чтения или для записи;
• Контрольные суммы для данных и метаданных с помощью алгоритма crc32. Таким образом, можно очень быстро определить любые повреждения блока;
• Сжатие с помощью Zlib и LZO;
• Оптимизация для работы с SSD, файловая система автоматически определяет ssd и начинает вести себя по-другому;
• Фоновый процесс для обнаружения и исправления ошибок, а также дефрагментации и дедупликации в реальном времени;
• Поддерживается преобразование из ext4 и ext3 и обратно.

Все это очень хорошо, но можно ли уже использовать эту файловую систему? Попробуем разобраться и с этим.

ГОТОВА ЛИ BTRFS К ИСПОЛЬЗОВАНИЮ?

Вокруг Btrfs до сих пор сохранилось много неправильных представлений. Многие из них происходят от реальных проблем, которые были в начале разработки файловой системы. Но люди, просматривая эту информацию не смотрят на ее дату. Да Btrfs действительно была нестабильной и неустойчивой. Было очень много проблем с потерей данных и много пользователей писали об этом, но это было еще в 2010 году.

Самая важная часть файловой системы — это ее формат хранения на диске. Но формат файловой системы Btrfs уже зафиксирован, это случилось еще в 2012 году и он больше не изменяется без крайней необходимости. Это само по себе достаточно, чтобы признать стабильность btrfs.

Но почему же Btrfs считается многими нестабильной? Этому есть несколько причин. Во-первых, это боязнь пользователей к новым технологиям. Это было не только в Linux, но и в Microsoft, при их переходе на NTFS, и в Apple. Но здесь есть некоторый парадокс, файловая система XFS прошла 20 лет стабильного развития, но самой стабильной файловой системой считается ext4, которая была разработана из форка ext3 в 2006 году. Фактически она на год старше Btrfs.

Вторая причина в активной разработке, хотя формат хранения данных заморожен, основная кодовая база еще активно разрабатывается и там есть еще много места для улучшения производительности и внедрения новых функций.

Но уже есть много подтверждений, что файловая система готова. Эта файловая система используется на серверах Facebook, где компания хранит свои важные данные. А это уже само по себе важный фактор. Над улучшением файловой системы работают такие компании как Facebook, SuSE, RedHat, Oracle, Intel и другие. Эта файловая система используется в SUSE Linux Enterprise по умолчанию, начиная с выпуска 12. Все эти факторы вместе доказывают, что файловая система вполне готова к использованию. А учитывая функциональность и особенности btrfs ее уже можно использовать.

ИСПОЛЬЗОВАНИЯ BTRFS

Почему стоит использовать Btrfs и стоит ли вообще, разобрались. Теперь хотелось бы показать немного практики, чтобы вы могли оценить эту файловую систему в действии. Я буду приводить примеры на основе Ubuntu. Сначала установим инструменты для управления файловой системой:

СОЗДАНИЕ ФАЙЛОВОЙ СИСТЕМЫ BTRFS

Сначала нужно создать файловую систему. Допустим, у нас есть два жестких диска /dev/sdb и /dev/sdc, мы хотим создать на них единую файловую систему с зеркалированием данных. Для этого достаточно выполнить:

По умолчанию будет использоваться RAID0 для данных (без дублирования, и RAID1 для метаданных (дублирование на один диск). При использовании одного диска метаданные тоже дублируются, если вы хотите отключить это поведение можно использовать опцию -m single:

Но делая это, вы повышаете опасность потери данных, поскольку если метаданные будут утеряны, то данные тоже.

Посмотреть информацию о только что созданной файловой системе вы можете командой:

Или обо всех подключенных файловых систем:

МОНТИРОВАНИЕ BTRFS

Для монтирования используйте обычную команду:

Вы можете монтировать любой из дисков, это приведет к одинаковому эффекту. Строчка в /etc/fstab будет выглядеть так:

Теперь смотрим информацию о занимаемом месте на дисках:

СЖАТИЕ В BTRFS

Для включения сжатия достаточно добавить опцию compress при монтировании. Ей можно передать алгоритм lzo или zlib:

ВОССТАНОВЛЕНИЕ BTRFS

Для восстановления поврежденной Btrfs используйте опцию монтирования recovery:

ИЗМЕНЕНИЕ РАЗМЕРА

Вы можете изменить размер тома в реальном времени, для этого используйте команду resize:

Уменьшит размер на 2 гигабайта. Затем увеличим на 1 Гигабайт:

СОЗДАНИЕ ПОДТОМОВ

Вы можете создавать логические разделы, подтома внутри основного раздела с помощью Btrfs. Они могут быть примонтированы внутри основного раздела:

МОНТИРОВАНИЕ ПОДТОМОВ

Вы можете примонтировать подтом по id, полученному с помощью последней команды:

Или вы можете использовать имя:

УДАЛЕНИЕ ПОДТОМОВ

Сначала подключите корень btrfs вместо подтома:

Чтобы удалить подтом можно использовать путь монтирования, например:

СОЗДАНИЕ МГНОВЕННЫХ СНИМКОВ

Файловая система Btrfs позволяет создавать мгновенные снимки изменений. Для этого используется команда snapshot. Например, создадим файл, затем сделаем снимок:

Создаем снимок:

ДЕФРАГМЕНТАЦИЯ BTRFS

Из-за использования копирования при записи может возникать фрагментация. Чтобы запустить дефрагментацию файловой системы используйте команду:

ВЫВОДЫ

Как видите, файловая система btrfs очень интересная и перспективная. К тому же она уже полностью готова к использованию и достаточно стабильна.