Le système de fichiers Btrfs

Btrfs (B-tree File System, prononcé "Butter F S") est un système de fichiers libre développé par Oracle. Au contraire d'ext4 qui est une évolution des systèmes de fichiers ext2/3, Btrfs apporte certaines fonctionnalités inédites.

Les fonctionnalités principales sont les suivantes :

• Capacité maximale de 2^64 octets == 16 Eo. max.
• Meilleure gestion de l'espace occupé par les petits fichiers
• Possibilité de créer des snapshots en lecture seule ou en lecture-écriture (cf. plus bas)
• Possibilité de créer des sous-volumes
• Sommes de contrôle des données et des méta-données
• Compression (gzip / LZO)
• Sauvegarde incrémentale intégrée au système de fichiers
• Défragmentation à chaud
• conscient des SSD (stockage flash) (TRIM / Élimination de la notification blocs libres pour réutilisation) et optimisations (par exemple en évitant des optimisations de recherche inutiles, l'envoi d'écritures en cluster, même si elles proviennent de fichiers indépendants. Cela se traduit par des opérations d'écriture plus grandes et plus rapide en débit d'écriture)

Il est conseillé de faire un essai sur une partition de test ! Vous pouvez par exemple formater une clé USB vide et vous familiariser avec les commandes de Btrfs avant de l'utiliser pour vos données…

Si vous choisissez de déplacer des données sur votre partition Btrfs, faites une sauvegarde que vous êtes prêt à restaurer ! Pour pouvoir formater une partition en Btrfs installez le paquet btrfs-tools.

Si c'est trop virtuel, essayer en ligne de commande

sudo apt install btrfs-progs

Utilisez simplement le gestionnaire de disque d'Ubuntu ou gparted, ou bien en ligne de commande:

mkfs.btrfs /dev/sdaN

où sdaN est la partition que vous souhaitez formater.*

Pour utiliser la partition, il est nécessaire de la monter.

Un exemple en ligne de commande

sudo mkdir -v /media/BTRFS && sudo chown :$USER /media/BTRFS
sudo mount -v /dev/sdaN /media/BTRFS 

Utiliser la commande :

btrfs-convert /dev/<device>

Utiliser la commande :

btrfs restore <device> <path>

L'entrée peut être une partition, un RAID. La sortie peut être dans un répertoire stocké dans n'importe quel type de partition. voir le mode d emploi. Exemples

mkdir RECUP
sudo btrfs restore /dev/sda28 -D -o -i -m -v RECUP
time sudo btrfs restore /dev/sda28 -vvv -s -S -x -m -i -c --path-regex '^/(|Rugby2019(|/CoupeDuMonde2019(|/CAPTVTY(|/.*))))$'    RECUP

Nous allons maintenant voir quelques unes des fonctions de Btrfs qui le rendent intéressant par rapport à des systèmes de fichiers comme ext4.

Un sous-volume est une branche du système de fichiers qui se comporte comme un sous-système de fichiers. il apparaît comme un répertoire.

btrfs subvolume create test

pour créer un sous-volume intitulé test (en supposant que vous êtes quelque part dans votre système de fichiers Btrfs)

btrfs subvolume delete test

Un snapshot (instantané ou point de restauration), est une image du système de fichiers ou d'un de ses sous-volumes que vous sauvegardez à un instant précis, dans le but de pouvoir y accéder ou la restaurer plus tard. L'objectif principal est de restaurer un système devenu instable.

Une fois créé, un snapshot se comporte comme un dossier ordinaire de votre système de fichiers : vous pouvez le copier, le déplacer vers un support externe, le renommer…

Pour créer un snapshot du système de fichiers entier en ligne de commande :

btrfs subvolume snapshot test test_v1

Cette commande va prendre un snaphsot du sous-volume (répertoire) test. Cette version figée de votre répertoire sera accessible à travers le répertoire "test_v1". Les modifications faites dans chacun des deux répertoires sont indépendantes. Le système de fichiers gère les modifications pour qu'elles soient transparentes aux yeux de l'utilisateur (avec ext4, il aurait fallu créer une copie du répertoire, ce qui aurait occupé le double d'espace disque. Un snapshot ne consomme pas d'espace disque supplémentaire).

Le logiciel Timeshift permet aussi de prendre un point de restauration (snapshot) Btrfs en mode graphique.

Utilisez simplement la commande "mv". Notez que vous pouvez faire la même chose à travers votre gestionnaire de fichiers en mode graphique. Les snapshots apparaissent comme des répertoires que vous pouvez manipuler à votre guise.

Ceci permet de compresser les données lorsqu'elles seront écrites sur le disque. Deux algorithmes de compression sont disponibles :

• zlib (par défaut)
• lzo : plus rapide et prend moins de charge CPU, mais compresse moins

Pour ceci, il faut éditer le fichier /etc/fstab :

/etc/fstab

# <file system>                      <mount point>    <type>  <options>          <dump>  <pass>
proc                                        /proc  proc    nodev,noexec,nosuid   0  0
# / was on /dev/sda2 during installation
UUID=07e198ed-18a3-41ed-9e48-bde82ead65fc   /      btrfs   defaults,compress     0  1
# /boot was on /dev/sda1 during installation
UUID=90983817-83f8-464f-a50c-39cd02317447   /boot  ext2    defaults              0  2
# swap was on /dev/sda5 during installation
UUID=a3da3212-876f-4350-94b3-4b5b5040c871   none   swap    sw                    0  0

C'est le compress ligne 4 qui agit. Pour compresser en lzo, tapez

compress=lzo

il n'y a pas de disque sur les SSD (solid state drive)
Notons que le mot disques dans ce chapitre fait référence au disque physique lui-même ou à une partition du disque.

• single : Une seule copie des informations. 100% de l’espace disque est utilisé. Le second disque ne sera utilisé que lorsque le premier est rempli. Le troisième que lorsque les deux premiers seront remplis.
• dup : Chaque disque contient les données en double.
• RAID0 : Une seule copie des informations. 100% de l’espace disque est utilisé. Tous les disques seront utilisés simultanément.
• RAID1 : Copie en double. 50% de l’espace disque est utilisé. Un disque peut tomber en panne.
• RAID1C3 : Copie en triple. 33% de l’espace disque est utilisé. deux disques peuvent tomber en panne.
• RAID1C4 : Copie en quadruple. 25% de l’espace disque est utilisé. trois disques peuvent tomber en panne.
• RAID10 : Mélange de RAID1 et RAID0.
• RAID5 : Une copie et une copie de parité distribuée. Un disque peut tomber en panne. L’espace disque utilisable est 100(n-1)/n %. n étant le nombre de disques.
• RAID6 : Une copie et deux copies de parité distribuées. deux disques peuvent tomber en panne. L’espace disque utilisable est 100(n-2)/n %. n étant le nombre de disques.

Pour les explications détaillées, voir ici.

Notons que si les disques ne possèdent pas la même taille, l’espace disque utilisable n’est pas ramené à la taille du plus petit disque. Il reste bien la somme des tailles des disques.

Quelques exemples:

Création d'un RAID 1 avec un disque de spare

sudo mkfs.btrfs -m raid1 -d raid1 /dev/sdb /dev/sdc /dev/sdd

Création d'un RAID 5 en utilisant des partitions préalablement créées de préférence non formatées.

sudo mkfs.btrfs -m raid1 -d raid5 -L Test-BTRFS -f /dev/sda20 /dev/sda23 /dev/sda2[5-8]

mount: /media/RaidBTRFS: wrong fs type, bad option, bad superblock on /dev/sdb, missing codepage or helper program, or other error.

Voir le début du document expliquant comment monter une partition. il est possible d'utiliser n'importe lequel des "disques" du RAID.

Si les noms des éléments constituants le RAID sont oubliés et qu'il n'y a qu'un seul RAID Btrfs de défini, il est possible de lancer cette commande

udisksctl mount -b  /dev/disk/by-uuid/$(sudo btrfs filesystem show | grep uuid | cut -d':' -f3 |  cut -c2-)
Mounted /dev/sda28 at /media/a/c2b6e6ec-10d6-4c48-a28a-0dfc6f62d7281

-

Commande pour visualiser le RAID en cours

btrfs fi df /home

?

btrfs fi df /media/$USER/c2b6e6ec-10d6-4c48-a28a-0dfc6f62d7281

Voir la synthèse de système RAID Btrfs :

sudo btrfs filesystem usage /home

ou

btrfs fi usage volume_btrfs

?

btrfs fi usage /media/$USER/c2b6e6ec-10d6-4c48-a28a-0dfc6f62d7281

Pour vérifier l'état du système Btrfs passez par la commande :

sudo btrfs device stats /home

?

sudo btrfs device stats /media/$USER/c2b6e6ec-10d6-4c48-a28a-0dfc6f62d7281

ou

btrfs device stats volume_btrfs

Pour voir l'état des disques de votre RAID BTRFS passez par la commande :

sudo btrfs filesystem show

ou

btrfs fi show

Pour voir le détail des disques de votre RAID BTRFS passez la commande :

sudo btrfs device usage /home

sudo btrfs device usage /media/$USER/c2b6e6ec-10d6-4c48-a28a-0dfc6f62d7281

Visualiser l'espace libre disponible, puis augmenter la taille du système de fichiers sur le RAID:

sudo btrfs filesystem resize +10G /home
Resize '/home' of '+10G'

Diminuer la taille du système de fichier sur le RAID

sudo btrfs filesystem resize -10G /home
Resize '/home' of '-10G'

Voir l'état des disques :

sudo btrfs device stats /home

sudo btrfs balance start -v -mconvert=dup -dconvert=single /home
sudo btrfs device remove /dev/sdc

sudo btrfs device usage /home
sudo btrfs fi show
sudo btrfs fi usage

sudo btrfs device add /dev/sdc /home
sudo btrfs balance start -dconvert=raid1 -mconvert=raid1 /home

• Systèmes de fichiers
• Un complément fort utile : https://sebsauvage.net/wiki/doku.php?id=btrfs
• Le wiki officiel du projet
• (en) Faire détecter une installation d'Ubuntu par un autre Ubuntu