通常人们认为将数据写入磁盘之前进行压缩会占用很多的 CPU 计算时间，必然降低文件系统的读写效率。但随着硬件技术的发展，CPU 处理时间和磁盘 IO 时间的差距不断加大。在某些情况下，花费一定的 CPU 时间和一些内存，但却能大大节约磁盘 IO 的数量，这反而能够增加整体的效率。

比如一个文件不经过压缩的情况下需要 100 次磁盘 IO 。但花费少量 CPU 时间进行压缩后，只需要 10 次磁盘 IO 就可以将压缩后的文件写入磁盘。在这种情况下，IO 效率反而提高了。当然，这取决于压缩率。目前 btrfs 采用 zlib 提供的 DEFALTE/INFLATE 算法进行压缩和解压。在将来，btrfs 应该可以支持更多的压缩算法，满足不同用户的不同需求。

目前 btrfs 的压缩特性还存在一些不足，当压缩使能后，整个文件系统下的所有文件都将被压缩，但用户可能需要更细粒度的控制，比如针对不同的目录采用不同的压缩算法，或者禁止压缩。我相信，btrfs 开发团队将在今后的版本中解决这个问题。

对于某些类型的文件，比如 jpeg 文件，已经无法再进行压缩。尝试对其压缩将纯粹浪费 CPU 。为此，当对某文件的若干个 block 压缩后发现压缩率不佳，btrfs 将不会再对文件的其余部分进行压缩操作。这个特性在某种程度上提高了文件系统的 IO 效率。

预分配

很多应用程序有预先分配磁盘空间的需要。他们可以通过 posix_fallocate 接口告诉文件系统在磁盘上预留一部分空间，但暂时并不写入数据。如果底层文件系统不支持 fallocate，那么应用程序只有使用 write 预先写一些无用信息以便为自己预留足够的磁盘空间。

由文件系统来支持预留空间更加有效，而且能够减少磁盘碎片，因为所有的空间都是一次分配，因而更有可能使用连续的空间。 Btrfs 支持 posix_fallocate 。

总结

至此，我们对 btrfs 的很多特性进行了较为详细的探讨，但 btrfs 能提供的特性却并不止这些。 btrfs 正处于试验开发阶段，还将有更多的特性。

Btrfs 也有一个重要的缺点，当 BTree 中某个节点出现错误时，文件系统将失去该节点之下的所有的文件信息。而 ext2/3 却避免了这种被称为”错误扩散”的问题。

但无论怎样，希望您和我一样，开始认同 btrfs 将是 Linux 未来最有希望的文件系统。

BTRFS 使用简介

了解了 btrfs 的特性，想必您一定想亲身体验一下 btrfs 的使用。本章将简要介绍如何使用 btrfs 。

创建文件系统

mkfs.btrfs 命令建立一个 btrfs 格式的文件系统。可以用如下命令在设备 sda5 上建立一个 btrfs 文件系统，并将其挂载到 /btrfsdisk 目录下：

#mkfs.btrfs /dev/sda5 
 #mkdir /btrfsdisk 
 #mount – t btrfs /dev/sda5 /btrfsdisk

这样一个 Btrfs 就在设备 sda5 上建立好了。值得一提的是在这种缺省情况下，即使只有一个设备，Btrfs 也会对 metadata 进行冗余保护。如果有多个设备，那么您可以在创建文件系统的时候进行 RAID 设置。详细信息请参见后续的介绍。

这里介绍其他几个 mkfs.btrfs 的参数。

Nodesize 和 leafsize 用来设定 btrfs 内部 BTree 节点的大小，缺省为一个 page 大小。但用户也可以使用更大的节点，以便增加 fanout，减小树的高度，当然这只适合非常大的文件系统。

Alloc-start 参数用来指定文件系统在磁盘设备上的起始地址。这使得用户可以方便的预留磁盘前面的一些特殊空间。

Byte-count 参数设定文件系统的大小，用户可以只使用设备的一部分空间，当空间不足时再增加文件系统大小。

修改文件系统的大小

当文件系统建立好之后，您可以修改文件系统的大小。 /dev/sda5 挂载到了 /btrfsdisk 下，大小为 800M 。假如您希望只使用其中的 500M，则需要减小当前文件系统的大小，这可以通过如下命令实现：

#df 
 Filesystem   1K-blocks     Used      Available   Use%   Mounted on 
 /dev/sda1    101086        19000       76867         20%     /boot 
 /dev/sda5    811248         32       811216         1%     /btrfsdisk 
 #btrfsctl – r -300M /btrfsdisk 
 #df 
 Filesystem  1K-blocks      Used      Available   Use%   Mounted on 
 /dev/sda1    101086        19000       76867         20%     /boot 
 /dev/sda5    504148         32       504106         1%     /btrfsdisk

同样的，您可以使用 btrfsctl 命令增加文件系统的大小。

创建 Snapshot

下面的例子中，创建快照 snap1 时系统存在 2 个文件。创建快照之后，对 test1 的内容进行修改。再回到 snap1，打开 test1 文件，可以看到 test1 的内容依旧是之前的内容。

#ls /btrfsdisk 
 test1 test2 
 #vi test1 
 This is a test 
 #btrfsctl – s snap1 /btrfsdisk 
 #vi test1 
 Test1 is modified 
 #cd /btrfsdisk/snap1 
 #cat test1 
 This is a test

可以从上面的例子看到，快照 snap1 保存的内容不会被后续的写操作所改变。

创建 subvolume

使用 btrfs 命令，用户可以方便的建立 subvolume 。假设 /btrfsdisk 已经挂载到了 btrfs 文件系统，则用户可以在这个文件系统内创建新的 subvolume 。比如建立一个 /sub1 的 subvolume，并将 sub1 挂载到 /mnt/test 下：

#mkdir /mnt/test 
 #btrfsctl – S sub1 /btrfsdisk 
 #mount – t btrfs – o subvol=sub1 /dev/sda5 /mnt/test

Subvolme 可以方便管理员在文件系统上创建不同用途的子文件系统，并对其进行一些特殊的配置，比如有些目录下的文件关注节约磁盘空间，因此需要打开压缩，或者配置不同的 RAID 策略等。目前 btrfs 尚处于开发阶段，创建的 subvolme 和 snapshot 还无法删除。此外针对 subvolume 的磁盘 quota 功能也未能实现。但随着 btrfs 的不断成熟，这些功能必然将会进一步完善。

创建 RAID

mkfs 的时候，可以指定多个设备，并配置 RAID 。下面的命令演示了如何使用 mkfs.btrfs 配置 RAID1 。 Sda6 和 sda7 可以配置为 RAID1，即 mirror 。用户可以选择将数据配置为 RAID1，也可以选择将元数据配置为 RAID1 。

将数据配置为 RAID1，可以使用 mkfs.btrfs 的 -d 参数。如下所示：

#mkfs.btrfs – d raid1 /dev/sda6 /dev/sda7 
 #mount – t btrfs /dev/sda6 /btrfsdisk

添加新设备

当设备的空间快被使用完的时候，用户可以使用 btrfs-vol 命令为文件系统添加新的磁盘设备，从而增加存储空间。下面的命令向 /btrfsdisk 文件系统增加一个设备 /sda8

#btrfs-vol – a /dev/sda8 /btrfsdisk

SSD 支持

用户可以使用 mount 参数打开 btrfs 针对 SSD 的优化。命令如下：

#mount – t btrfs – o SSD /dev/sda5 /btrfsdisk

开启压缩功能

用户可以使用 mount 参数打开压缩功能。命令如下：

#mount – t btrfs – o compress /dev/sda5 /btrfsdisk

同步文件系统

为了提高效率，btrfs 的 IO 操作由一些内核线程异步处理。这使得用户对文件的操作并不会立即反应到磁盘上。您可以做一个实验，在 btrfs 上创建一个文件后，稍等 5 到 10 秒将系统电源切断，再次重启后，新建的文件并没有出现。

对于多数应用这并不是问题，但有些时候用户希望 IO 操作立即执行，此时就需要对文件系统进行同步。下面的 btrfs 命令用来同步文件系统：

#btrfsctl – c /btrfsdisk

Debug 功能

Btrfs 提供了一定的 debug 功能，对于想了解 Btrfs 内部实现原理的读者，debug 将是您最喜欢的工具。这里简单介绍一下 debug 功能的命令使用。

下面的命令将设备 sda5 上的 btrfs 文件系统中的元数据打印到屏幕上。

#btrfs-debug-tree /dev/sda5

通过对打印信息的分析，您将能了解 btrfs 内部各个 BTree 的变化情况，从而进一步理解每一个文件系统功能的内部实现细节。

比如您可以在创建一个文件之前将 BTree 的内容打印出来，创建文件后再次打印。通过比较两次的不同来了解 btrfs 创建一个文件需要修改哪些元数据。进而理解 btrfs 内部的工作原理。