В данной статье я бы хотел описать механизм работы файловой системы BTRFS и сравнить её с файловой системой EXT4.
И так, приступим
Btrfs (файловая система на B-деревьях) - это современная и многофункциональная файловая система для Linux. Она была разработана корпорацией Oracle и выпущена в 2009 году. Btrfs разработана для устранения многих ограничений традиционных файловых систем, таких как ext4, и предлагает несколько уникальных функций, таких как моментальные снимки, подтома и встроенная поддержка RAID.
В основе Btrfs лежит структура данных B-tree (далее B-дерево), которая представляет собой сбалансированную древовидную структуру, используемую для организации и доступа к данным. Btrfs использует B-деревья для организации файлов и каталогов, а также для управления дисковым пространством. Благодаря использованию B-деревьев Btrfs обеспечивает эффективный доступ к большим файлам и каталогам, а также быстрое нахождение свободного дискового пространства.
Одной из самых уникальных особенностей Btrfs является поддержка подтомов.
Подтома (subvolumes) - это как разделы внутри раздела, позволяющие создавать несколько "виртуальных" файловых систем на одном физическом разделе диска. Каждый подтом может иметь собственный набор структур файлов и каталогов и даже собственные свойства файловой системы, такие как сжатие и моментальные снимки.
Btrfs также предлагает встроенную поддержку RAID, позволяя настраивать функции RAID массивов без использования внешних инструментов, таких как mdadm. Btrfs поддерживает несколько уровней RAID, включая RAID0, RAID1, RAID5, RAID6 и RAID10.
Еще одной ключевой особенностью Btrfs является поддержка моментальных снимков. Снимки - это копии подтома в определенный момент времени, доступные только для чтения. Регулярно делая моментальные снимки файловой системы, вы можете легко откатить изменения, восстановить удаленные файлы или даже создать полную резервную копию системы.
Btrfs также поддерживает сжатие данных, что позволяет сократить объем дискового пространства, занимаемого файлами. Btrfs поддерживает несколько алгоритмов сжатия, включая zlib, LZO и Zstd.
Как и другие современные файловые системы, Btrfs поддерживает такие функции, как расширенные атрибуты и списки контроля доступа (ACL). Расширенные атрибуты позволяют прикреплять к файлу дополнительные метаданные, а ACL позволяют настраивать разрешения для отдельных пользователей и групп.
Btrfs также включает встроенную поддержку вычисления контрольных сумм данных. Используя контрольные суммы, Btrfs может обнаруживать и исправлять повреждения данных, вызванные ошибками диска или другими аппаратными проблемами.
Одним из потенциальных недостатков Btrfs является ее сложность. Поскольку Btrfs включает так много функций, ее может быть сложнее настраивать и поддерживать, чем более простые файловые системы, такие как ext4. Кроме того, Btrfs все еще считается "экспериментальной" в некоторых дистрибутивах, что означает, что она может быть не такой стабильной, как другие файловые системы, но по моему опыту btrfs на данный момент уже вполне стабильна и по-умолчанию используется в дистрибутиве Fedora Linux
Теперь сравним BTRFS и EXT4
Преимуществами BTRFS является следующее:
1. Масштабируемость и максимальный размер файла:
Одним из значительных преимуществ Btrfs перед Ext4 является его масштабируемость. Ext4 имеет ограничения при работе с большими файловыми системами и файлами. Btrfs поддерживает гораздо более крупные файловые системы, позволяя создавать и управлять файловыми системами размером в петабайты. Кроме того, максимальный размер файла в Btrfs превышает ограничения Ext4, что позволяет работать с очень большими файлами.
2. Скорость работы
По моему опыту BTRFS работает заметно быстрее, чем EXT4, а это повышает комфорт работы и отзывчивость системы
3. Управление файловой системой без размонтирования тома:
В отличие от Ext4, Btrfs позволяет выполнять многие операции по управлению файловой системой в режиме онлайн, без размонтирования файловой системы. Это означает, что вы можете изменять размер, добавлять или удалять устройства, создавать или удалять подтома и восстанавливать баланс данных, не прерывая текущих операций. Такая возможность управления в режиме онлайн повышает гибкость и удобство как для системных администраторов, так и для конечных пользователей.
4. Прозрачное сжатие:
Btrfs включает прозрачное сжатие, позволяющее сжимать файлы и экономить дисковое пространство. Она поддерживает несколько алгоритмов сжатия, про которые я написал выше. В Ext4 отсутствует встроенная поддержка сжатия, поэтому для достижения аналогичных результатов приходится использовать внешние инструменты сжатия.
5. Снимки системы и подтома
6. Встроенная проверка целостности данных
7. Поддержка RAID
Пункты 5-7 я описал выше