Btrfs/pt-br

Btrfs é um sistema de arquivos baseado no princípio copy-on-write (COW), inicialmente projetado na Oracle Corporation para uso em Linux. O desenvolvimento do btrfs começou em 2007 e, desde agosto de 2014, o formato em disco do sistema de arquivos foi marcado como estável.

O projeto Funtoo Linux recomenda o btrfs como um sistema de arquivos de última geração, especialmente para uso em produção.

O Btrfs destina-se a solucionar a falta de pool, instantâneos, somas de verificação e abrangência de vários dispositivos integral nos sistemas de arquivos Linux.

É fácil de configurar e usar o BTRFS. Nesta introdução simples, vamos configurar o BTRFS no Funtoo Linux usando um kernel debian-sources ou debian-sources-lts existente, como o que vem pré-compilado para você com o Funtoo Linux, e também usaremos nosso pool de armazenamento BTRFS para armazenar dados que não fazem parte da instalação do Funtoo Linux. O Funtoo Linux inicializa a partir de um sistema de arquivos não-BTRFS e, como parte do processo de inicialização, inicializa nosso armazenamento BTRFS e o monta no local de nossa escolha.

Instalação

Para instalar o BTRFS, nenhuma etapa adicional é necessária, pois ele faz parte do Linux Kernel (desde 2.6.29). Vamos emergir as ferramentas de espaço de usuário do BTRFS ( btrfs-progs):

root # emerge btrfs-progs

Agora o BTRFS está pronto para uso.

Conceitos do BTRFS

O BTRFS pode ser usado para gerenciar os discos físicos que ele usa, e os discos físicos são adicionados a um volume BTRFS. Em seguida, o BTRFS pode criar subvolumes a partir do volume no qual os arquivos podem ser armazenados.

Diferente dos sistemas de arquivos Linux tradicionais, os sistemas de arquivos BTRFS alocam armazenamento sob demanda do volume subjacente.

No mundo do BTRFS, a palavra volume corresponde a um pool de armazenamento (ZFS) ou a um grupo de volumes (LVM).

• devices - um ou vários volumes físicos subjacentes.
• volume - um grande conjunto de armazenamentos composto por todo o espaço dos dispositivos e pode suportar diferentes níveis de redundância.
• subvolumes - é isso que é montado e você armazena arquivos.
• snapshots - uma cópia somente leitura de um subvolume em um determinado momento e / ou a cópia de leitura e gravação de um subvolume em tempo de execução (também conhecido como clone).

Criando um Volume

Para criar um volume BTRFS básico, você precisará de um disco vazio extra. Execute as seguintes etapas:

root #  mkfs.btrfs /dev/sdxy
btrfs-progs v4.17.1 
Veja http://btrfs.wiki.kernel.org para mais informações.

Detected a SSD, turning off metadata duplication.  Mkfs with -m dup if you want to force metadata duplication.
Performing full device TRIM /dev/sdj (223.57GiB) ...
Label:              (null)
UUID:               d6bcba6e-8fd5-41fc-9bb4-79628c5c928c
Node size:          16384
Sector size:        4096
Filesystem size:    223.57GiB
Block group profiles:
  Data:             single            8.00MiB
  Metadata:         single            8.00MiB
  System:           single            4.00MiB
SSD detected:       yes
Incompat features:  extref, skinny-metadata
Number of devices:  1
Devices:
   ID        SIZE  PATH
    1   223.57GiB  /dev/sdxy

/dev/sdxy deve ser um disco não utilizado. Pode ser necessário usar o seguinte comando se este disco contiver dados pré-existentes:

root #  mkfs.btrfs -f /dev/sdxy

Agora você pode montar o volume criado como qualquer outro sistema de arquivos linux.

root #  mkdir /mnt/btrfs-top-level
root #  mount /dev/sdxy /mnt/btrfs-top-level
root #  mount
...
/dev/sdxy on /mnt/btrfs-top-level type btrfs (rw,relatime,ssd,space_cache,subvolid=5,subvol=/)

   Important

It is recommended that nothing is stored directly on this top-level volume (ID 5) root directory.

Creating Subvolumes

Btrfs has a concept of subvolumes. Subvolume is an independently mountable POSIX filetree (but not a block device). There are several basic schemas to layout subvolumes (including snapshots) as well as mixtures thereof.

Lets create children of the top level subvolume (ID 5). We will have:

• @data - it will serve as mountable /data
• .snapshots - here snapshots will be stored

root #  cd /mnt/btrfs-top-level
root #  btrfs subvolume create @data
root #  btrfs subvolume create .snapshots
root #  btrfs subvolume list /mnt/btrfs-top-level
ID 256 gen 322338 top level 5 path @data
ID 257 gen 322275 top level 5 path .snapshots

The default Subvolume

   Note

Changing the default subvolume with btrfs subvolume default will make the top level of the filesystem accessible only when subvol or subvolid mount options are specified

When btrfs block device is mounted without specifying a subvolume the default one is used. To check default subvolume run

root #  btrfs subvolume get-default /mnt/btrfs-top-level
ID 5 (FS_TREE)

For the convenience lets make @data subvolume as the default one. It's good to double check the subvolume ID first. Either btrfs subvolume list or btrfs subvolume show can be used for that

root #  btrfs subvolume show /mnt/btrfs-top-level/@data
...
	Subvolume ID: 		256

Now you can make this subvolume as a default one

root #  btrfs subvolume set-default 256 /mnt/btrfs-top-level
root #  btrfs subvolume get-default /mnt/btrfs-top-level
ID 256 gen 322336 top level 5 path @data

At this point you can stop working on the top level subvolume (ID 5) and instead mount directly @data subvolume.

root #  cd /mnt
root #  umount /mnt/btrfs-top-level
root #  mkdir /data
root #  mount /dev/sdxy /data

Nested Subvolumes

   Note

Nested subvolumes are not going to be a part of snapshots created from their parent subvolume. So one typical reason is to exclude certain parts of the filesystem from being snapshot.

Lets create a separate nested subvolume for /data/independent.

root #  btrfs subvolume create /data/independent
root #  btrfs subvolume list /data
ID 258 gen 161 top level 256 path independent

Usually you will want to "split" areas which are "complete" and/or "consistent" in themselves. Examples for this more-fine grained partitioning could be /var/log, /var/www or /var/lib/postgresql.

/etc/fstab

To automatically mount the @data subvolume after reboot you need to modify /etc/fstab

   /etc/fstab - fstab for btrfs

/dev/sdxy	/data	btrfs	subvolid=256,defaults	0 0

   Warning

According to btrfs docs most mount options apply to the whole filesystem and only options in the first mounted subvolume will take effect. This means that (for example) you can't set per-subvolume nodatacow, nodatasum, or compress.

Now lets verify if this changes were correct

root #  cd /
root #  umount /data
root #  mount /data
root #  ls /data
independent

Did you just notice that although we mounted our @data subvolume the nested subvolume @data/independent is also present?

Snapshots

For the purpose of checking out this cool btrfs feature lets populate our filesystem with some example data first

root #  echo 'btrfs' > /data/foo.txt
root #  echo 'fun' > /data/independent/bar.txt

As you probably remember on the top level (next to @data subvolume) you've also created the .snapshots subvolume. You can mount it now to create some snapshots

root #  mkdir /mnt/snapshots
root #  mount /dev/sdxy /mnt/snapshots -o subvolid=257

A snapshot is a subvolume like any other, with given initial content. By default, snapshots are created read-write. File modifications in a snapshot do not affect the files in the original subvolume. Lets create a read-write snapshot for /data and read-only snapshot for /data/independent

root #  btrfs subvolume snapshot /data /mnt/snapshots/data_$(date -u -Iseconds)
Create a snapshot of '/data' in '/mnt/snapshots/data_2022-08-30T22:04:57+00:00'
root #  btrfs subvolume snapshot -r /data/independent /mnt/snapshots/independent_$(date -u -Iseconds)
Create a readonly snapshot of '/data/independent' in '/mnt/snapshots/independent_2022-08-30T22:05:29+00:00'

Once again, nested subvolumes are not going to be a part of snapshots created from their parent subvolume. So you shouldn't be surprised when you compare the contents of the /data vs the contents of the /mnt/snapshots

root #  tree /data
/data
├── foo.txt
└── independent
    └── bar.txt
root #  tree /mnt/snapshots
/mnt/snapshots
├── data_2022-08-30T22:04:57+00:00
│   └── foo.txt
└── independent_2022-08-30T22:05:29+00:00
    └── bar.txt

At this point you might be interested in send and receive btrfs features.

   Note

According to btrfs docs a snapshot is not a backup: snapshots work by use of BTRFS copy-on-write behaviour. A snapshot and the original it was taken from initially share all of the same data blocks. If that data is damaged in some way (cosmic rays, bad disk sector, accident with dd to the disk), then the snapshot and the original will both be damaged.

Wrap up

   Important

It is recommended to run btrfs scrub once in a while. E.g. every month

Scrub is the online check and repair functionality that verifies the integrity of data and metadata, assuming the tree structure is fine. You can run it on a mounted file system; it runs as a background process during normal operation.

To start a (background) scrub on the filesystem which contains /data run

root #  btrfs scrub start /data
scrub started on /data, fsid 40f8b94f-07ee-4f7e-beb1-8e686abc246d (pid=5525)

To check the status of a running scrub

root #  btrfs scrub status /data
UUID:             40f8b94f-07ee-4f7e-beb1-8e686abc246d
Scrub started:    Tue Aug 30 00:38:54 2022
Status:           running
Duration:         0:00:15
Time left:        0:00:34
ETA:              Tue Aug 30 00:39:44 2022
Total to scrub:   149.06GiB
Bytes scrubbed:   44.79GiB  (30.04%)
Rate:             2.99GiB/s
Error summary:    no errors found

Agora você deve estar no ponto em que pode começar a usar o BTRFS para uma variedade de tarefas. Embora exista muito mais no BTRFS do que o que é abordado nesta breve introdução, agora você deve ter um bom entendimento dos conceitos fundamentais nos quais o BTRFS se baseia.