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-construído para você com o Funtoo Linux, e também usaremos nosso pool de armazenamento btrfs para armazenar dados que não fazem parte da própria instalação do Funtoo Linux. O Funtoo Linux inicializará a partir de um sistema de arquivos não-btrfs e, como parte do processo de inicialização, inicializará nosso armazenamento btrfs e o montará no local de nossa escolha.

Instalação

Habilitar o suporte btrfs é tão simples quanto habilitar o mix-in btrfs e executar uma atualização completa:

root # epro mix-in +btrfs
root # emerge -uDN @world

Btrfs agora 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 do volume no qual os arquivos podem ser armazenados.

Ao contrário dos sistemas de arquivos Linux tradicionais, os sistemas de arquivos btrfs alocarão armazenamento sob demanda do volume subjacente.

No mundo 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 os seguintes passos:

root #  mkfs.btrfs /dev/sdxy
btrfs-progs v4.17.1 
See http://btrfs.wiki.kernel.org for more information.

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

Recomenda-se que nada seja armazenado diretamente neste diretório raiz do volume de nível superior (ID 5).

Criando Subvolumes

Btrfs tem um conceito de subvolumes. Subvolume é uma árvore de arquivos POSIX montável independentemente (mas não um dispositivo de bloco). Existem vários esquemas básicos para layout de subvolumes (incluindo instantâneos), bem como suas misturas.

Vamos criar filhos do subvolume de nível superior (ID 5). Nós teremos:

• @data - servirá como montável /data
• .snapshots - aqui os instantâneos serão armazenados

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

O Subvolume Padrão

   Note

Alterar o subvolume padrão com btrfs subvolume default tornará o nível superior do sistema de arquivos acessível somente quando as opções de montagem subvol ou subvolid forem especificadas

Quando o dispositivo de bloco btrfs é montado sem especificar um subvolume, o padrão é usado. Para verificar o subvolume padrão, execute:

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

Por conveniência, vamos tornar o subvolume @data como o padrão. É bom verificar primeiro o ID do subvolume. Ou btrfs subvolume list ou btrfs subvolume show pode ser usado para isso

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

Agora você pode tornar este subvolume como padrão:

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

Neste ponto, você pode parar de trabalhar no subvolume de nível superior (ID 5) e, em vez disso, montar diretamente o subvolume @data.

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

Subvolumes Aninhados

   Note

Subvolumes aninhados não farão parte de instantâneos criados a partir de seu subvolume pai. Portanto, um motivo típico é excluir certas partes do sistema de arquivos de serem instantâneos.

Vamos criar um subvolume aninhado separado para /data/independent.

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

Normalmente você vai querer "dividir" áreas que são "completas" e/ou "consistentes" em si mesmas. Exemplos para esse particionamento mais refinado podem ser /var/log, /var/www ou /var/lib/postgresql.

/etc/fstab

Para montar automaticamente o subvolume @data após a reinicialização, você precisa modificar /etc/fstab

   /etc/fstab - fstab for btrfs

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

   Warning

De acordo com btrfs docs a maioria das opções de montagem se aplicam a todo o sistema de arquivos e somente as opções no primeiro subvolume montado terão efeito. Isso significa que (por exemplo) você não pode definir por subvolume nodatacow, nodatasum ou compress.

Agora vamos verificar se essas alterações estavam corretas:

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

Você percebeu que, embora tenhamos montado nosso subvolume @data, o subvolume aninhado @data/independent também está presente?

Instantâneos (Snapshots)

Com a finalidade de verificar este recurso interessante do btrfs, vamos preencher nosso sistema de arquivos com alguns dados de exemplo primeiro

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.