Linux Btrfs 文件系统使用指南

子卷类似 LVM 的逻辑卷，但它并不是块设备，可以看作是一个独立的目录（专业点叫做 POSIX 命名空间），在文件结构中也表现为一个目录。子卷之间独立且互不影响，任何子卷可以被挂载到任何位置。

Btrfs 分区默认都有一个被称作顶级子卷的子卷。新子卷可以创建在任何子卷的下面。

创建子卷命令：sudo btrfs subvolume create ${subvolumePath}，${subvolumePath}是新子卷路径。

可以使用subvolid或subvol挂载选项挂载对应子卷，前者使用子卷 ID，后者使用子卷路径（相对于顶级子卷）。如果不指定任何子卷挂载选项，则使用默认子卷，默认是顶级子卷，可以被修改，如果你修改了默认子卷，需要通过顶级子卷的 ID 挂载顶级子卷，顶级子卷的 ID 是 5。推荐使用子卷 ID 挂载子卷，因为这样即使子卷被移动，也可以被正确的挂载，可以使用sudo btrfs subvolume list /命令查看子卷列表。

子卷的使用方式一般分为嵌套子卷和平行子卷，或者两者混用，我更偏向两者混用。

假设有一块硬盘需要分区并安装 Linux，很多人喜欢给系统文件和家目录放在不同的分区里，一般的做法是创建两个分区或者使用 LVM 逻辑卷，但现在我们可以使用一个 Btrfs 分区，然后使用子卷做到这一点。并且子卷相对于普通分区，并不需要担心某个分区空间不足的情况。

嵌套子卷：嵌套子卷就是子卷间是相互嵌套的，因为子卷在文件结构中是一个目录，所以嵌套子卷的管理就像管理目录一样简单，并且支持自动挂载，但相对缺少灵活性。挂载顶级子卷然后安装系统，此时顶级子卷被挂载在/，包含所有的系统文件，当然也包含家目录。不过我们只需要删除或者移动现有的/home目录，然后在/home创建一个子卷：sudo btrfs subvolume create /home，由于是嵌套子卷，不需要手动挂载。此时顶级子卷下的home目录是一个单独的子卷，如果你为顶级子卷创建/还原快照，并不会影响home子卷。

平行子卷：平行子卷就是将所有子卷创建在顶级子卷下面，然后手动把每个子卷挂载到对应位置，这种方式管理起来相对方便，但是操作会复杂一些。首先挂载顶级子卷，然后创建root和home两个子卷，然后卸载顶级子卷，接着把root子卷挂载到/，home子卷挂载到/home。虽然挂载后的目录结构看着和嵌套子卷一样，但home子卷并不是root子卷下面，而是在顶级子卷下面，只是被挂载到了/home。

两者混用就是在平行子卷的基础上使用嵌套子卷，比如我可以在home子卷里创建个vms子卷，由于是在home子卷下面，所以挂载home子卷的时候会自动挂载它。

删除子卷可以使用sudo btrfs subvolume delete ${subvolumePath}命令，从 Linux 内核 4.18 开始，删除子卷目录也可以删除子卷。

如果你不需要快照功能，其实怎样使用子卷都问题不大。

Btrfs 子卷并不能替代 LVM 逻辑卷，它缺少 LVM 一些功能，以及它不是块设备。

我已经尽可能的将子卷如何使用给大家进行了讲解，如果还有不懂的地方，可以查看官方的子卷指南：https://btrfs.wiki.kernel.org/index.php/SysadminGuide#Subvolumes。

Btrfs 支持拷贝文件时不拷贝数据而只创建引用链接，引用链接和硬链接类似，都是不同文件指向同一份数据，和硬链接不同的是，引用链接不共享源文件的 Inode，所以修改引用链接并不会影响源文件。

只有当其中一个文件被修改时，另一个文件的数据会被复制并写入到新的块，这就是写时复制，只有当相同项目的某一项被修改时才会创建新的副本。

如果一个文件的数据不会被更改，即使创建几万个引用链接，它们实际占用的只是一个源文件的大小（以及引用链接的元数据大小）。

对于某些重复文件很多的场景，比如 Wine，引用链接可以显著减少空间的实际占用。

某些文件管理器支持复制文件时引用链接，如果你需要手动复制文件为引用链接，只需在cp命令加上--reflink=always参数即可。

写时复制虽然可以减少空间占用，但也会影响性能，对于某些写入较为频繁的目录或文件，比如虚拟机的虚拟硬盘，可以使用chattr命令给文件或目录添加C属性，添加此属性后默认会禁用写时复制，只有当存在引用链接时才会使用写时复制。目录添加此属性后默认会影响新创建的文件，建议为需要此属性的目录单独创建一个子卷。你还可以通过使用nodatacow挂载选项禁用写时复制。

Btrfs 支持透明和自动数据压缩，文件写入时会自动压缩，文件读取时会自动解压，此特性以较少的 CPU 使用率换取较高的空间利用率。

默认不会启用数据压缩，可以使用compress挂载选项启用数据压缩或更改压缩方式和压缩等级，默认压缩方式是 zlib，压缩等级是 3。可用压缩方式和等级：https://btrfs.wiki.kernel.org/index.php/Manpage/btrfs(5)#MOUNT_OPTIONS

启用数据压缩后，当一个新文件被写入时，Btrfs 会使用一些方法检查文件是否可以被压缩，如果不可以，Btrfs 将会永久标注此文件为不可压缩。可以使用compress-force挂载选项让 Btrfs 尝试压缩每个新写入的文件，但是已经创建的文件默认不会被压缩。

你还可以在不使用compress挂载选项的情况下，使用chattr命令给文件或目录加上c属性为其启用压缩。

Btrfs 支持为子卷创建快照。快照本身实际上也是一个子卷，只不过利用了写时复制和引用链接，将源子卷的内容全部复制为引用链接到一个新的子卷。

创建快照命令：sudo btrfs subvolume snapshot root root_backup，此命令为root子卷创建了一个名为root_backup的快照，但是root_backup本身又是一个可用的子卷，所以如果需要还原快照，只需要挂载对应的快照子卷，或者将原子卷删掉，重命名快照子卷。如果你使用subvolid挂载子卷，需要注意快照子卷 ID 和源子卷 ID 不一样。

如果为禁用写时复制的子卷创建快照，那么创建快照后可能会重新启用源子卷的写时复制。