Btrfs ist ein Open-Source-Allzweck-Dateisystem für Linux. Der Name leitet sich von der Verwendung von B-Bäumen ab, um interne Dateisystemstrukturen zu speichern. Für das Dateisystem werden unterschiedliche Namen verwendet, darunter „Butter F S“ und „B-Tree F S“. Die Entwicklung von Btrfs begann 2007 bei Oracle, und jetzt tragen eine Reihe von Unternehmen (darunter Red Hat, Fujitsu, Intel, SUSE und viele andere) zu den Entwicklungsbemühungen bei. Btrfs ist im Mainline-Linux-Kernel enthalten.
Copy-on-Write-Daten und Metadaten
– Btrfs bietet Extent-basierten Dateispeicher mit einer maximalen Dateigröße von 50 TB und einer maximalen Dateisystemgröße von 50 TB.
– Alle Daten und Metadaten sind Copy-on-Write. Das bedeutet, dass Datenblöcke auf der Festplatte nicht geändert werden. Btrfs kopiert einfach die Blöcke und schreibt die Kopien dann an einen anderen Speicherort.
– Das Nichtaktualisieren des ursprünglichen Speicherorts eliminiert das Risiko einer teilweisen Aktualisierung oder Datenbeschädigung während eines Stromausfalls.
– Das Copy-on -Write-Natur von Btrfs erleichtert auch Dateisystemfunktionen wie Replikation, Migration, Sicherung und Wiederherstellung von Daten.
Btrfs-Snapshots
– Mit Btrfs können Sie sowohl lesbare als auch beschreibbare Snapshots erstellen.
– Ein Snapshot ist eine Kopie eines gesamten Btrfs-Subvolumes, das zu einem bestimmten Zeitpunkt erstellt wurde.
– Die Snapshots werden als normale Verzeichnisse angezeigt und Sie können darauf zugreifen den Snapshot wie jedes andere Verzeichnis.
– Mit beschreibbaren Snapshots können Sie ein Dateisystem auf einen früheren Zustand zurücksetzen. Sie können einen Snapshot erstellen, ein System-Upgrade durchführen und mit dem Snapshot neu starten, wenn das Upgrade Probleme verursacht. Alle Snapshots sind standardmäßig beschreibbar, aber Sie haben auch die Möglichkeit, schreibgeschützte Snapshots zu erstellen.
– Nur-Lese-Snapshots sind nützlich für ein Backup und können dann gelöscht werden, wenn das Backup abgeschlossen ist.
Integrierte RAID-Unterstützung
– Btrfs hat auch integrierte RAID-Unterstützung für RAID-0-, RAID-1- und RAID-10-Stufen.
– Das RAID von Btrfs ist kein Multi-Disk-RAID wie die Software-RAID-Geräte, die mit dem mdadm-Befehl erstellt werden. Es ist auch kein Block-RAID, da es keine Blockgeräte spiegelt.
– Das RAID von Btrfs stellt lediglich sicher, dass es für jeden Block „x“ Kopien gibt. Bei RAID-1 zum Beispiel speichert Btrfs einfach zwei Kopien von allem auf zwei verschiedenen Geräten.
– Btrfs verwaltet CRCs für alle Metadaten und Daten, sodass alles mit Prüfsummen versehen wird, um die Integrität der Daten vor Beschädigung zu schützen. Wenn bei einer RAID-1- oder RAID-10-Konfiguration die Prüfsumme beim ersten Lesen fehlschlägt, werden die Daten von einer anderen Kopie abgezogen.
Online-Größenänderung und Defragmentierung
– Btrfs verfügt über eine Online-Größenänderung und -Defragmentierung.
– Sie können Geräte hinzufügen oder entfernen, während die Dateisysteme online bleiben.
– Wenn ein Gerät entfernt wird, werden die darauf gespeicherten Extents auf die anderen Geräte im Dateisystem.
– Sie können Geräte auch ersetzen, während Btrfs online ist. Btrfs gleicht die Extents auf der neuen Festplatte neu aus, und dann können Sie die alte Festplatte aus einem Btrfs-Array löschen.
Transparente Komprimierung
– Btrfs hat eine transparente Komprimierung und unterstützt derzeit zwei Komprimierungsmethoden:zlib und LZO (Standardeinstellung).
– LZO bietet ein besseres Komprimierungsverhältnis, während zlib eine schnellere Komprimierung bietet.
– Btrfs kann feststellen, ob die Blöcke komprimiert werden können, und komprimiert daher nur, wenn dies möglich ist.
– Sie aktivieren die Komprimierung und geben die Komprimierungsmethode an, indem Sie eine Einhängeoption verwenden. Um beispielsweise die LZO- oder zlib-Komprimierung zu aktivieren:
# mount –o compress=lzo|zlib [device] [mount_point]
– Sie können Btrfs auch dazu zwingen, Daten immer zu komprimieren:
# mount -o compress-force [device] [mount_point]
Die Leistung von Btrfs verbessert sich mit der Verwendung von SSD
– Btrfs erkennt automatisch Solid State Drives (SSD) und deaktiviert alle Optimierungen für Rotationsmedien.
– Beispielsweise ist es auf sich drehenden Festplatten wichtig, zusammengehörige Daten nahe beieinander zu speichern, um das Suchen zu reduzieren. Dies erfordert CPU-Zyklen, um eine gute Datenlokalität auf sich drehenden Festplatten zu erhalten, was bei SSD nicht so wichtig ist.
– TRIM-Unterstützung ist auch eine Optimierung für SSD. Es teilt der SSD mit, welche Blöcke nicht mehr benötigt werden und überschrieben werden können.
Effizienter Speicher für kleine Dateien
– Btrfs bietet effizienten Speicher für kleine Dateien.
– Alle Linux-Dateisysteme adressieren Speicher in Blockgrößen, z. B. 4 KB. Bei anderen Dateisystemen verschwendet eine Datei, die kleiner als 4 KB ist, den übrig gebliebenen Speicherplatz.
– Btrfs speichert diese kleineren Dateien direkt in den Metadaten und bietet dadurch einen erheblichen Leistungsvorteil gegenüber anderen Dateisystemen beim Erstellen und Lesen kleiner Dateien.
So optimieren Sie das Btrfs-Dateisystem für eine bessere Leistung