大多数文件系统都是在磁盘上创建文件系统，然后挂载到系统中来完成工作。但是对于Btrfs来说，除了在格式化和挂载时指定不同的参数外，还支持很多其他的功能，比如管理多个硬盘，支持LVM和RAID等，具体可以参考其官方文档或者Linux常用比较Btrfs下的文件系统是Linux下大家公认的将取代ext4的下一代文件系统，功能非常强大。本文不会介绍Btrfs的原理，也不会介绍Btrfs的所有功能，只是选择subvolume和snapshot这两个特性进行介绍。本文所有例子通过准备环境在ubuntu-server-x86_6416.04下执行首先创建一个虚拟硬盘，然后格式化成Btrfs，最后挂载到目录/mnt/btrfs#为了简单起见，只有一个硬盘disk用于测试（Btrfs可以管理多个硬盘或分区）。#创建一个新文件来虚拟一个硬盘dev@ubuntu:~$fallocate-l512M/tmp/btrfs.img#在上面创建一个Btrfs文件系统dev@ubuntu:~$mkfs.btrfs/tmp/btrfs.imgbtrfs-progsv4.4Seehttp://btrfs.wiki.kernel.org了解更多信息。标签：（空）UUID：fd5efcd3-adc2-406b-a684-e6c87dde99a1节点大小：16384扇区大小：4096文件系统大小：512.00MiBBlock组配置文件：数据：单个8.00MiB元数据：DUP40.00MiB系统：DUP12.00MiBSSD检测到：noIncompat功能：extref，skinny-metadata设备数量：1设备：IDSIZEPATH1512.00MiB/tmp/btrfs.img#Createfolderandmountdev@ubuntu:~$sudomkdir/mnt/btrfsdev@ubuntu:~$sudomount/tmp/btrfs.img/mnt/btrfs#修改权限，这样后面的操作不需要sudodev@ubuntu:~$sudochmod777/mnt/btrfssubvolume即可将subvolume理解为虚拟设备，由Btrfs管理。创建之后，它会自动挂载到Btrfs文件系统中的一个目录中，所以我们在文件系统中看到的subvolume是一个目录，只不过是一个具有挂载点一些属性的特殊目录。新建的Btrfs文件系统会创建一个默认的subvolume，路径为“/”，即rootsubvolume，ID为5（别名0），是一个预设了ID和目录的subvolume。#这里从挂载参数"subvolid=5,subvol=/"可以看出，#默认根子卷ID为5，路径为"/"dev@debian:/mnt/btrfs$mount|grepbtrfs/dev/loop1on/mnt/btrfstypebtrfs(rw,relatime,space_cache,subvolid=5,subvol=/)创建子卷这里我们将使用Btrfs提供的工具新建两个子卷和两个文件夹，我们来看看它们之间dev@ubuntu的区别：~$cd/mnt/btrfs#btrfs命令是Btrfs提供的一个应用层工具，可以用来管理Btrfs#这里依次创建两个子卷，将两个子卷创建完成后自动生成在当前目录下。A目录dev@ubuntu:/mnt/btrfs$btrfssubvolumecreatesub1Createsubvolume'./sub1'dev@ubuntu:/mnt/btrfs$btrfssubvolumecreatesub2Createsubvolume'./sub2'#创建两个文件夹dev@ubuntu:/mnt/btrfs$mkdirdir1dir2#分别在sub1,sub2,dir1创建文件dev@ubuntu:/mnt/btrfs$touchdir1/dir1-01.txtdev@ubuntu:/mnt/btrfs$touchsub1/sub1-01.txtdev@ubuntu:/mnt/btrfs$touchsub2/sub2-01.txt#最后看看目录结构，sub1和dir1好像没有什么区别？dev@ubuntu:/mnt/btrfs$tree.├──dir1│└──dir1-01.txt├──dir2├──sub1│└──sub1-01.txt└──sub2└──sub2-01.txt但是，由于每个subvolume都是一个独立的虚拟设备，所以不能跨subvolumes建立硬链接#虽然sub1和sub2属于同一个Btrfs文件系统，并且在一个物理硬盘上#但是因为属于不同的subvolume，放置dev@ubuntu:/mnt/btrfs$ln./sub1/sub1-01.txt./sub2/ln:未能创建硬链接'./sub2/sub1-01.txt'=>'./sub1/sub1-01.txt':Invalidcross-devicelinkDeletingsubvolumesubvolume不能用rm删除，只能用btrfs命令#普通目录可以用rm删除dev@ubuntu:/mnt/btrfs$rm-rdir2#Failedtodeletesubvolumethroughrmcommanddev@ubuntu:/mnt/btrfs$sudorm-rsub2rm:cannotremove'sub2':Operationnotpermitted#需要通过btrfs命令删除#删除sub2成功（即使subvolume中有文件，也可以删除)dev@ubuntu:/mnt/btrfs$sudobtrfssubvolumedelsub2Deletesubvolume(no-commit):'/mnt/btrfs/sub2'dev@ubuntu:/mnt/btrfs$tree.├──dir1│└──dir1-01.txt└──sub1└──sub1-01.txt删除的时候可以看到这样的提示：Deletesubvolume(no-commit)，也就是说subvolume有被删除。但是还没有提交，也就是说在内存中已经生效了，但是磁盘上的内容还没有被删除，也就是说如果这时候系统崩溃了，subvolume可能会回来。btrfs的优点是删除速度很快，不会影响使用，缺点是在后台commit过程中系统可能会挂掉，导致commit失败。为了保证subvolume中的数据真正从磁盘中删除，可以在删除subvolume的时候指定-c参数，这样btrfs命令会等待提交完成再返回dev@ubuntu:/mnt/btrfs$sudobtrfssubvolumedel-csub2Deletesubvolume(commit):'/mnt/btrfs/sub2'mountsubvolume通过mount命令可以直接挂载子卷，与挂载其他设备没有区别。具体的挂载参数可以参考文档#创建挂载的mount点击目录dev@ubuntu:/mnt/btrfs$sudomkdir/mnt/sub1#首先查看iddev@debian:/mnt/btrfs$sudobtrfssubvolumelist/mnt/btrfs/ID256gen9toplevel5pathsub1#通过-o参数指定要挂载的子卷ID#通过path挂载效果相同：sudomount-osubvol=/sub1/tmp/btrfs.img/mnt/sub1/dev@debian:/mnt/btrfs$sudomount-osubvolid=256/tmp/btrfs.img/mnt/sub1/dev@debian:/mnt/btrfs$tree/mnt/sub1//mnt/sub1/└──sub1-01.txttosetsubvolumeread-onlysubvolume可以设置为只读状态#可以通过btrfs属性查看和修改subvolume的只读状态#默认情况下，subvolume的只读属性为false，即允许写入dev@ubuntu:/mnt/btrfs$btrfspropertyget-ts./sub1/ro=false#设置sub1的只读属性为truedev@ubuntu:/mnt/btrfs$btrfspropertyset-ts./sub1/rotruedev@ubuntu:/mnt/btrfs$btrfspropertyget-ts./sub1ro=true#写入文件失败，提示读取文件系统-只有开发者@ubuntu:/mnt/btrfs$touch./sub1/sub1-02.txttouch:cannottouch'./sub1/sub1-02.txt':Read-onlyfilesystem#把sub1的状态改回来，以免影响后续测试dev@ubuntu:/mnt/btrfs$btrfspropertyset-ts./sub1/rofalsenapshot可以做基于subvolume的快照，注意几点：默认情况下，subvolumes的快照是可写的snapshot是特殊的subvolumessubvolume的属性，所以也可以通过mount挂载快照，也可以通过btrfsproperty命令设置只读属性。由于快照的本质是一个子卷，所以可以在快照上做一个快照。在subvolume上做快照后，subvolume和快照中的所有文件都会共享，只有文件更新时才会触发COW（copyonwrite），所以创建快照速度很快，几乎不花时间，而且Btrfs的COW机制非常高效，即使多个快照共享一个文件，更新这个文件也和更新一个普通文件的速度差不多。如果你使用过git，你可以很容易地理解Btrfs中的快照。你可以把subvolume理解为git中的master分支，而snapshot是从mastercheckout出来的新分支，所以snapshot和git中的branch有相似的特点：几乎没有创建快照的开销。您可以根据快照创建快照。当前快照中的修改不会影响其他快照。可以删除快照。当然，subvolume也可以像git中的master一样删除。创建快照#创建基于根子卷的快照#默认情况下，快照是可写的。如果要创建只读快照，需要添加-r参数dev@debian:/mnt/btrfs$sudobtrfssubvolumesnapshot././snap-rootCreateasnapshotof'./in'./snap-root'#创建完成后可以看到我们已经有了两个subvolumedev@debian:/mnt/btrfs$sudobtrfssubvolumelist./ID256gen11toplevel5pathsub1ID257gen13toplevel5pathsnap-root#我们可以只指定快照dev@debian:/mnt/btrfs$sudobtrfssubvolumelist-s./ID257通过指定-s参数gen10cgen10toplevel5otime2017-03-0521:46:03pathsnap-root#再看snapshotsnap-root里面的文件，可以看到dir1和后面的文件，#但是看不到sub1下面的文件是因为sub1是子卷，#制作的时候子卷的快照，其中的子卷不会被作为快照dev@debian:/mnt/btrfs$tree./snap-root./snap-root├──dir1│└──dir1-01.txt└──sub1#创建sub1的快照，可以看到sub1中的文件出现在快照中dev@debian:/mnt/btrfs$sudobtrfssubvolumesnapshot./sub1/./snap-sub1创建'./sub1/'in'./snap-sub1'#然后在sub1下创建一个文件和它的快照snap-sub1，#会发现它们之间不受影响dev@debian:/mnt/btrfs$touchsnap-sub1/snap-sub1-01.txtdev@debian:/mnt/btrfs$touchsub1/sub1-02.txtdev@debian:/mnt/btrfs$tree.├──dir1│└──dir1-01.txt├──snap-root│├──dir1││└──dir1-01.txt│└──sub1├──snap-sub1│├──snap-sub1-01.txt│└──sub1-01.txt└──sub1├──sub1-01.txt└──sub1-02.txt删除删除快照和删除子卷一样，没有区别/mnt/btrfs$sudobtrfssubvolumedelsnap-sub1Deletesubvolume(no-commit):'/mnt/btrfs/snap-sub1'dev@debian:/mnt/btrfs$tree.├──dir1│└──dir1-01.txt└──sub1├──sub1-01.txt└──sub1-02.txtdefaultsubvolume可以设置Btrfs分区的默认子卷，即磁盘挂载时，分区中只有指定的子卷对用户可见看下面的例子：#查看sub1的IDdev@debian:/mnt/btrfs$sudobtrfssubvolumelist./ID256gen14toplevel5pathsub1#设置sub1为当前Btrfs文件系统的默认subvolumedev@debian:/mnt/btrfs$sudobtrfssubvolumeset-default256/mnt/btrfs/#重新挂载虚拟硬盘到新目录dev@debian:/mnt/btrfs$sudomkdir/mnt/btrfs1dev@debian:/mnt/btrfs$sudomount/tmp/btrfs.img/mnt/btrfs1/#这里只能看到sub1dev@debian:/mnt/btrfs$tree/mnt/btrfs1/mnt/btrfs1├──sub1-01.txt└──sub1-02.txt#因为Btrfs原来的默认子卷是根子卷，#它的ID是5（也可以用0来标识），#所以我们可以通过同样的命令把默认子卷改回dev@debian:/mnt/btrfs$sudobtrfssubvolumeset-default0/mnt/btrfs/defaultsubvolume有什么用？使用snapshot和defaultsubvolume，在不同系统版本之间切换非常方便。比如系统安装在子卷下，在做危险操作时，先在子卷的基础上做快照A。如果操作成功，则什么都不做（或删除A），继续使用原来的子卷。A不删除也没关系。多一张快照不会占用那里的空间。如果操作失败，您可以将A设置为默认子卷。并删除原来的subvolume，相当于系统回滚。有了这样的功能，linux中的每一个操作都可以回滚，而且可以养成修改操作前先快照的习惯，就不用担心rm误删文件了。有些发行版已经有类似的功能，比如ubuntu，它结合了安装工具（apt）和Btrfs，在安装软件前自动快照，然后安装软件。如果成功，则删除新快照。如果失败，则修改defaultsubvolume为新的快照，删除原快照，对系统无影响，所有操作对用户透明。随着Btrfs的成熟和流行，相信它会改变我们使用Linux的一些习惯。结语Btrfs的功能太多，需要在使用的过程中去熟悉。本文仅简单介绍子卷和快照。不涉及子卷的增量备份和磁盘配额。下次有时间我会继续这部分。参考新一代Linux文件系统btrfs简介BtrfsMainPageBtrfs:Subvolumesandsnapshots
