Обслуживание btrfs

Действия по обслуживанию Btrfs.

1 Проверка целостности

• Следующая команда считывает все блоки данных и метаданных со всех устройств и проверяет контрольные суммы:

  btrfs scrub start -Bd <путь>
  

• Автоматически восстанавливает поврежденные блоки, если есть правильная копия.
• Не является средством проверки файловой системы (fsck) и не проверяет и не устраняет структурные повреждения в файловой системе.
• Пользователь должен запускать его вручную или через периодическую системную службу. Рекомендуемый период составляет месяц, но может быть и меньше.

2 Дефрагментация

• При первой записи Btrfs записывает данные последовательно.
• Механизм COW (Copy-On-Write) подразумевает, что любая последующая модификация файла не должна быть написана поверх старых данных, и соответственно, она помещается в свободный блок.
• Данное обстоятельство вызывает повышенную фрагментацию файловой системы.
• В Btrfs для борьбы с фрагментацией существует несколько методов:
  • дефрагментация с помощью команды

    btrfs filesystem defragment <путь>
    

  • опция монтирования -o nodatacow, которая отключает COW для данных.
    • Можно применять к отдельному файлу либо к подтому/директории, в том числе рекурсивно.
    • Атрибут nocow можно также выставить новому или пустому файлу.
    • Он отключает механизм copy on write, благодаря чему Btrfs при обновлении содержимого файла будет всегда работать с фиксированной дисковой областью, записывая данные поверх существующих (на физическом уровне).
    • Включение атрибута nocow отключает проверку контрольной суммы файлов.
  • опция монтирования -o autodefrag.
    • Обнаруживает небольшие случайные записи в файлы и ставит их в очередь для автоматического дефрагментации, поэтому файловая система будет дефрагментировать себя, пока она используется.
    • Не подходит для виртуализации или высоконагруженных баз данных, но хорошо работает для небольших файлов.
• Оценить фрагментированность файлов можно при помощи утилиты filefrag.

3 Trim

• Btrfs может передавать SSD информацию о том, какие блоки данных больше не используются (удалённые файлы и т.д.).
• Это позволяет избежать постепенного снижения производительности SSD.
• Операция fstrim предназначена для таких целей. Для большинства современных SSD она доступна.
• Btrfs автоматически определяет при монтировании твердотельные накопители.
• Для работы fstrim необходим ручной запуск или установка опции монтирования -o discard, которая будет запускать fstrim после каждого удаления файла.

4 Балансировка

• Основной целью функции balance является распределение групп блоков по всем устройствам.
• Работает только на смонтированной файловой системе.
• Btrfs использует двуступенчатый распределитель:
  • на первом этапе выделяются большие области пространства, известные как чанки (chunks) для определенных типов данных;
  • на втором этапе выделяются блоки (blocks).
• Существует три типа чанков:
  • Data chunks хранят обычные данные файла.
  • Metadata Chunks хранят метаданные о файлах, включая, метки времени, контрольные суммы, имена файлов, владельца, разрешения и расширенные атрибуты.
  • System Chunks это особый тип чанков, которые хранят данные о том, где находятся все остальные чанки.
• Только тот тип данных, для которого выделен блок, может быть сохранен в этом блоке.
• Ошибка ENOSPC в Btrfs. Файловая система исчерпала пространство для данных или метаданных в существующих чанках и не может выделить новый чанк.
  • Запустите btrfs fi df <путь> в файловой системе, которая вызвала ошибку.
  • Если в строке “Данные” или “Метаданные” отображается значение “Итого”, которое значительно отличается от значения “Используется”, то это, вероятно, является причиной.
• Команда btrfs balance отправляет данные обратно через распределитель (allocator), что приводит к более компактному использованию чанков.
• Если запустить btrfs fi df <путь> после запуска баланса, значения Total и Used станут намного ближе друг к другу, так как баланс удаляет фрагменты, которые больше не нужны.

5 Скрипт btrfsmaintenance

5.1 Общая информация

• Выполняемые действия:
  • периодическая проверка целостности;
  • периодическая балансировка;
  • периодический trim для SSD;
  • периодическая дефрагментация.
• Репозиторий: https://github.com/kdave/btrfsmaintenance

5.2 Установка

• Gentoo Linux

  emerge sys-fs/btrfsmaintenance
  

5.3 Запуск

• Следует выбрать один из вариантов.
• Обновление таймеров через systemd (при каждой загрузке системы):

  systemctl enable --now btrfsmaintenance-refresh.path
  

• Ручное обновление таймеров через systemd:

  /usr/share/btrfsmaintenance/btrfsmaintenance-refresh-cron.sh systemd-timer
  

• Ручное обновление таблиц через crond (без systemd):

  /usr/share/btrfsmaintenance/btrfsmaintenance-refresh-cron.sh
  

5.4 Удаление

• Данные действия выполняют обычно менеджеры пакетов.
• Для удаления всех таймеров запустите:

  /usr/share/btrfsmaintenance/btrfsmaintenance-refresh-cron.sh uninstall
  

5.5 Фалы конфигурации

• В зависимости от дистрибутива конфигурация может находиться в следующих файлах:
  • /etc/sysconfig/btrfsmaintenance: RedHat, SUSE и производные;
  • /etc/default/btrfsmaintenance: Debian и производные, Gentoo.
• В качестве шаблона для этих файлов используется sysconfig.btrfsmaintenance.