Transcript Btrfs -- B-Tree File System 下一代磁盘文件系统介绍 王坤山 淘宝技术

Btrfs -- B-Tree File System
下一代磁盘文件系统介绍
王坤山
淘宝技术研发部核心系统研发组
什么是文件系统
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存储文件的空间
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文件
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目录
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由字节构成的数据
目录可以包含其他文件
和其他目录
管理文件的增、删、
读、写、访问权限
什么是文件系统（ 2 ）
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对于磁盘文件系统：
物理位置和逻辑文件
间的映射
管理磁盘空间
磁盘
什么是文件系统（ 3 ）
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限制
问题
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最大磁盘大小
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速度需求的增加
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最多文件个数
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空间需求的增加
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最大文件大小
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应用特征
存储效率
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大文件 / 小文件
访问效率
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目录中大量文件
–
–
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如：大量小文件
大量文本文件
安全性、稳定性
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故障恢复
举例
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FAT
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EXT3
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单向链表存储
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日志（ journal ）
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碎片 / 性能瓶颈
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快速故障恢复
EXT2
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多级索引存储
–
–
更快随机访问
索引仍需线性查找
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EXT4
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extent
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大文件的存储
新型文件系统
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ZFS
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LogFS
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实现了写时复制、快照，支持大存储量
为 Flash 存储器（如 u 盘、 SSD ）优化。
ReiserFS
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为大量的小文件优化。
btrfs
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...
Btrfs -- B-Tree File System
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支持更大的存储量
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卷最大 16EB 、单个文件最大 16EB
–
–
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BTree ：更快的目录查找速度
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ext4 单个文件最大 16TB.
ext3 卷最大 32TB, 单文件最大 2TB
更好地处理大量文件的情形
更高效的存储
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COW （ Copy On Write ）
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extent 适合大文件存储
Btrfs -- B-Tree File System (2)
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多设备支持
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通过多设备，增加存储容量，以及安全性
快照
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保存整个文件系统某一时刻所有文件
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无需占用额外空间（！！）
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更快，更方便的备份 / 回复
Btrfs -- B-Tree File System (3)
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文件压缩
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校验和
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对于文本文件：节省空间
检测损坏
在线 fsck （文件系统检查）、碎片整理
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减少下线时间
BTRFS 的使用
用户态工具
文件系统的创建、挂载、卸载
子卷、快照的建立、删除
跨设备格局的建立、添加设备、删除设备
创建文件系统
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又称：格式化
[root@localhost ~]# fdisk -l
Device Boot
Start
End
/dev/sda1 *
2
4569
Blocks Id System
36692460
7 HPFS/NTFS
/dev/sda2
4570
4633
512000 83 Linux
/dev/sda3
4633
12282
61440000 83 Linux
/dev/sda4
12282
19453
57595904
/dev/sda5
Solaris
12282
13327
8388608 82 Linux swap /
/dev/sda6
13327
19453
49205248 83 Linux
5 Extended
创建文件系统（ 2 ）
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在 /dev/sda6 分区上创建 btrfs 文件系统
mkfs.btrfs /dev/sda6
挂载文件系统
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挂载点的概念
挂载点
挂载文件系统（ 2 ）
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mount /dev/sda6 /mnt/btr1
/
mnt
btr1
/dev/sda6
/dev/sda6
使用、卸载文件系统
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在 mount /dev/sda6 /mnt/btr1 之后
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/mnt/btr1 目录上挂载了文件系统
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umount /dev/sda6
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或 umount /mnt/btr1
子卷的概念
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子卷就像目录
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可以包含文件、目录
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可以像目录一样创建
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没有 ` 格式化子卷 '
子卷没有 ` 包含 ' 关系
共享
节点
卷 ( 文件系统）
默认子卷
子卷 2
子卷 3
子卷的创建 / 使用 / 删除
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btrfs subvolume create /mnt/btr1/foo
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类比 mkdir /mnt/btr1/foo
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子卷的路径是 foo
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/mnt/btr1/foo/aaa/bbb/ccc
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btrfs subvolume delete /mnt/btr1/foo
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类比 rmdir /mnt/btr1/foo
默认子卷 /mnt/btr1
快照的概念
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完整备份
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访问、恢复
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经常的、高频的操作
全盘复制？不好
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cp -r
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btrfs 的快照
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快照是一个子卷
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复制另一个子卷
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共享大部分内容
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写时复制（ COW ）
快照图示
原始子卷
1
1
1
1
1
1
1
1
快照图示 2
原始子卷
快照
1
2
1
1
2
1
2
1
1
写时复制（ COW ）图示
原始子卷
快照
1
2
1
1
2
1
1
2
1
2
创建快照
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btrfs subvolume snapshot /mnt/btr1/foo /mnt/btr1/bar
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类比 :cp -r /mnt/btr1/foo /mnt/btr1/bar
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要求： /mnt/btr1/foo 必须是子卷，不能是普通目录
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/mnt/btr1 本身也是子卷（默认子卷），可以快照
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注：快照一旦创建，就是一个普通的子卷
Questions / Answers
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Btrfs 特性
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支持更大的存储空间 ; 更高效的小文件、大文件存储
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快照、写时复制
命令行工具使用
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mkfs
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子卷操作、快照操作