btrfs文件系统简介及CentOS7下实例

lukyjyt

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。加入目前ext3/4未支持的一些功能，例如可写的磁盘快照(snapshots)，以及支持递归的快照(snapshots of snapshots)，内建磁盘阵列（RAID）支持，支持子卷(Subvolumes)的概念，允许在线调整文件系统大小。（自百度百科）
以下自马哥课程笔记和CentOS7帮助文档：
核心特性：

    多物理卷支持：btrfs可由多个底层物理卷组成；支持RAID，以联机“添加”、“移除”，“修改”；
    支持写时复制更新机制(CoW)：复制、更新及替换指针，而非“就地”更新；
    支持数据及元数据校验码：checksum
    支持子卷：sub_volume
    支持快照：支持快照的快照；
    支持透明压缩；
命令介绍：
    文件系统创建：
        mkfs.btrfs
        -L 'LABEL'
        -d <type>: raid0, raid1, raid5, raid6, raid10, single
        -m <profile>: raid0, raid1, raid5, raid6, raid10, single, dup
        -O <feature>
        -O list-all: 列出支持的所有feature；

    属性查看：
        btrfs filesystem show [--mounted|--all-devices|<path>|<uuid>|<device>|<label>]
        or
        blkid [DEVICE]

    管理命令介绍：
        btrfs文件系统管理命令使用子命令的方式进行管理，具体了命令的功能可通过man SUBCOMMEND来查看。
        btrfs命令的常用子命令：filesystem, device, balance, subvolume

btrfs:
NAME
       btrfs - control a btrfs filesystem
SYNOPSIS
       btrfs <command> [<args>]
COMMANDS
    balance
       Balance btrfs filesystem chunks across single or several devices.
       See btrfs-balance(8) for details.
    check
       Do off-line check on a btrfs filesystem.
       See btrfs-check(8) for details.
    device
       Manage devices managed by btrfs, including add/delete/scan and so on.
       See btrfs-device(8) for details.
    filesystem
       Manage a btrfs filesystem, including label setting/sync and so on.
       See btrfs-filesystem(8) for details.   
    receive
       Receive subvolume data from stdin/file for restore and etc.
       See btrfs-receive(8) for details.
    replace
       Replace btrfs devices.
       See btrfs-replace(8) for details.  
    subvolume
       Create/delete/list/manage btrfs subvolume.
       See btrfs-subvolume(8) for details.         
                  

btrfs filesystem:
NAME
       btrfs-filesystem - control btrfs filesystem
SYNOPSIS
       btrfs filesystem <subcommand> <args>
SUBCOMMAND
    df [options] <path>
       Show space usage information for a mount point.
    show [--mounted|--all-devices|<path>|<uuid>|<device>|<label>]
        Show the btrfs filesystem with some additional info.
    resize [<devid>:][+/-]<size>[kKmMgGtTpPeE]|[<devid>:]max <path>
        Resize a filesystem identified by <path> for the underlying device devid online.
        不常用，一般调整子卷。
    label [<dev>|<mountpoint>] [<newlabel>]
        Show or update the label of a filesystem.


btrfs device:
NAME
       btrfs-device - control btrfs devices
SYNOPSIS
       btrfs device <subcommand> <args>      
DEVICE MANAGEMENT     
    RAID level
       Btrfs filesystem supports most of the standard RAID level: 0/1/5/6/10.
    Balance
       btrfs-balance(8) subcommand can be used to balance or rebuild chunks to the desired profile.
    Device add/remove/replace
       Device can be added/removed using btrfs-replace(8) subcommand and replaced using btrfs-replace(8).
       When device is removed or replaced, btrfs will do the chunk rebuild if needed.     
SUBCOMMAND
    add [-Kf] <dev> [<dev>...] <path>
       Add device(s) to the filesystem identified by <path>.
    delete <dev> [<dev>...] <path>
       Remove device(s) from a filesystem identified by <path>.
       拆除物理卷时会自动迁移要移除的物理卷中的数据。
    ready <device>
       Check device to see if it has all of it’s devices in cache for mounting.
    scan [(--all-devices|-d)|<device> [<device>...]]
       Scan devices for a btrfs filesystem.
    stats [-z] <path>|<device>
       Read and print the device IO stats for all devices of the filesystem identified by <path> or for a single <device>.               
                       

btrfs balance:
NAME
       btrfs-balance - balance btrfs filesystem
SYNOPSIS
       btrfs balance <subcommand> <args>      
SUBCOMMAND
    cancel <path>
       Cancel running or paused balance.
    pause <path>
       Pause running balance.
    resume <path>
       Resume interrupted balance.
    start [options] <path>
       Balance chunks across the devices online.
       Options:
       -d[<filters>]
           act on data chunks. See FILTERS section for details about <filters>.
           修改数据的组织机制。
       -m[<filters>]
           act on metadata chunks. See FILTERS section for details about <filters>.
           修改元数据的组织机制。
       -s[<filters>]
           act on system chunks (only under -f). See FILTERS section for details about <filters>.
       -v
           be verbose
       -f
           force reducing of metadata integrity
    status [-v] <path>
       Show status of running or paused balance.
       If -v option is given, output will be verbose.
FILTERS
    convert

        Convert each selected block group to the given profile name identified by parameters.


btrfs subvolume:
NAME
       btrfs-subvolume - control btrfs subvolume(s)
SYNOPSIS
       btrfs subvolume <subcommand> [<args>]
DESCRIPTION
       btrfs subvolume is used to control the filesystem to create/delete/list/show subvolumes and snapshots.
SUBCOMMAND
    create [-i <qgroupid>] [<dest>]<name>
       Create a subvolume <name> in <dest>.
       If <dest> is not given, subvolume <name> will be created in the currently directory.
    Options
       -i <qgroupid>
           Add the newly created subvolume to a qgroup. This option can be given multiple times.
    delete [options] <subvolume> [<subvolume>...]
       -c|--commit-after
           wait for transaction commit at the end of the operation
       -C|--commit-each
           wait for transaction commit after delet each subvolume
    list <path>
       List the subvolumes present in the filesystem <path>.
    snapshot [-r] <source> <dest>|[<dest>/]<name>  

    挂载文件系统：
        mount -t btrfs /dev/sdb MOUNT_POINT

    启用透明压缩机制：
        压缩和解压缩自动透明运行，启用后会增加CPU负载
        mount -o compress={lzo|zlib} DEVICE MOUNT_POINT

btrfs文件系统管理实例：

    （1）、CentOS7中加载磁盘设备（多块）；
            如/dev/sd{b,c,d}；

    （2）、将硬盘格式化为btrfs文件系统；
            命令：# mkfs.btrfs -L MYDATA /dev/sd{b,c}
            查看：# btrfs filesystem show

    （3）、挂载btrfs文件系统；
            命令：# mount -t btrfs /dev/sdc /mydata/
                设备可为任意一个btrfs设备名，如/dev/sdb或/dev/sdc
                启用透明压缩机制（可选）：# mount -t btrfs -o compress=lzo /dev/sdc /mydata/

    （4）、在线调整btrfs文件系统空间大小；
            命令：# btrfs filesystem resize -20G /mydata/

    （5）、btrfs文件系统中添加/删除磁盘设备；
            添加设备命令：# btrfs device add /dev/sdb /mydata/
            删除设备命令：# btrfs device delete /dev/sdd /mydata/

    （6）、调整数据分部，使数据均衡的分部到各磁盘设备；
            启动balance：# btrfs balance start /mydata/
            查看balance运行时的状态：# btrfs balance status /mydata/

    （7）、动态修改磁盘设备卷的RAID级别；
            修改数据的RIAD级别为RAID5：# btrfs balance start -dconvert=raid5 /mydata/
            修改元数据的RIAD级别为RAID5：# btrfs balance start -mconvert=raid5 /mydata/
            检查：# btrfs filesystem df /mydata/

    （8）、btrfs文件系统上创建和管理子卷；
            查看子卷信息：# btrfs subvolume list /mydata/
            创建子卷，结果类似于在父卷下创建子目录：

1 2	# btrfs subvolume create /mydata/bin ID 269 gen 133 top level 5 path bin//ID 269为该子卷的ID号

            单独挂载子卷，如果挂载父卷，则父卷下的所有子卷都会自动挂载：
                1) # umount /mydata///首先卸载父卷
                2) # mount -o subvol=logs /dev/sdb /mnt///使用子卷名挂载
                    or
                    # mount -o subvolid=269 /dev/sdb /mnt///使用子卷ID挂载
            查看子卷的详细信息：

1	# btrfs subvolume show /mnt

            删除子卷：

1	# btrfs subvolume delete /mydata/bin/

    （9）、btrfs文件系统中子卷和文件快照的管理和使用；
            创建子卷快照：# btrfs subvolume snapshot /mydata/logs/ /mydata/logs_snapshot               //子卷的快照必须和该子卷在同一父卷下。
            查看子卷是否生成：# btrfs subvolume list /mydata/
            挂载/删除btrfs文件系统子卷快照的方法和挂载/删除子卷一致：
                挂载子卷：

1	# mount -o subvolid=269 /dev/sdb /mnt/

                删除子卷快照：

1	# btrfs subvolume delete /mydata/logs_snapshot/

            创建文件快照：

1	# cp --reflink /mydata/fstab /mydata/fstab_snap

    （10）、ext4和btrfs文件系统转换；
            ext4 to btrfs:
                1） 首先卸载原ext4文件系统的磁盘，并强制检测：

1	# umount /mnt/; fsck -f /dev/sdd1

                2） 使用btrfs-convert转换文件系统：

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# btrfs-convert /dev/sdd1 creating btrfs metadata. copy inodes [o] [         0/        12] creating ext2fs image file. cleaning up system chunk. conversion complete.

                3） 检查btrfs文件系统是否完成转换：

1	# btrfs filesystem show

                4） 挂载使用：

1	# mount /dev/sdd1 /mnt/

            btrfs to ext4:
                1） 卸载文件系统：# umount /mnt/
                2）btrfs降级为ext4：

1 2	# btrfs-convert -r /dev/sdd1 rollback complete.

                3） 检查：

1 2	# blkid /dev/sdd1 /dev/sdd1: UUID="af904001-4dac-4b10-87b5-8ff9c06f9e36" TYPE="ext4"

    （11）、拆除btrfs文件系统；
            1） 拆除前首先需要确认当前数据和无数据的RAID是否满足RAID的最少设备限制，若不满足修改之。若全部拆除可修改为single。
                查看当前设备卷的RAID状态：

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# btrfs filesystem df /mydata/ Data, RAID5: total=2.00GiB, used=788.00KiB System, RAID5: total=64.00MiB, used=16.00KiB Metadata, RAID5: total=1.00GiB, used=144.00KiB GlobalReserve, single: total=16.00MiB, used=0.00B

                修改数据和元数据的RAID级别：

1 2	# btrfs balance start -mconvert=single /mydata/ # btrfs balance start -f -mconvert=single /mydata/

                检查：

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# btrfs filesystem df /mydata/ Data, single: total=1.00GiB, used=532.00KiB System, single: total=32.00MiB, used=16.00KiB Metadata, single: total=1.00GiB, used=144.00KiB GlobalReserve, single: total=16.00MiB, used=0.00B

            2） 删除btrfs卷中的磁盘卷：

1	# btrfs device delete /dev/sdd /mydata/