BTRFS 是一个现代的写时复制 (Copy-on-Write, CoW) 文件系统，专为 Linux 设计，提供了传统文件系统所不具备的高级功能。
一、核心概念与优势
- 写时复制 (CoW)：修改数据时，不会在原地覆盖，而是将修改后的数据写入新位置。这是实现快照、压缩和数据校验的基础。
- 数据完整性：为所有数据和元数据生成校验和 (Checksums)。能自动检测并（在有冗余时）修复“静默数据损坏”。
- 内置多设备管理：原生支持 RAID，无需
mdadm。可以轻松地在线添加、删除磁盘和转换 RAID 级别。 - 空间效率：快照和克隆几乎不占用额外空间。透明压缩能显著节省磁盘容量。
二、关键特性详解
1. 子卷 (Subvolumes) 与快照 (Snapshots)
- 子卷：可以看作是文件系统内部一个可独立挂载的目录树。创建子卷就像创建一个目录一样简单快速。
bash sudo btrfs subvolume create /path/to/subvolume - 快照：一个子卷在某个时间点的只读（或可写）副本。创建瞬间完成，且初始不占用额外空间。只有当源文件或快照中的文件被修改时，新数据才会占用空间。
bash sudo btrfs subvolume snapshot -r /source /destination - 与
/etc/fstab的关系：- 不需要修改
fstab：仅创建子卷，并将其作为普通目录使用。配额、快照等功能依然可用。 - 需要修改
fstab：- 将子卷挂载到不同位置。
- 为子卷设置独立的挂载选项（如
nodatacow,compress）。 - 将子卷设为系统启动根目录（如
subvol=@）。
- 不需要修改
2. 透明压缩
- 默认不开启，需要手动启用。
- 工作方式：在数据写入磁盘时自动压缩，读取时自动解压，对用户和程序透明。
- 推荐算法：
zstd，在性能和压缩率之间取得了极佳的平衡。 - 如何启用 (推荐)：在
/etc/fstab中添加compress=zstd挂载选项。fstab # 示例 UUID=... / btrfs defaults,subvol=@,compress=zstd 0 0 - 注意：启用后只对新写入或修改的文件生效。要压缩现有文件，需运行
sudo btrfs filesystem defragment -r -czstd /path。
3. 内置 RAID
- 核心优势：文件系统知晓底层磁盘布局，可结合校验和实现数据自我修复 (Self-healing)。
- RAID 级别稳定性：
- ✅ 稳定可用：RAID 1, RAID 10, RAID 0。推荐用于数据冗余和性能提升。
- ❌ 绝对禁用：RAID 5, RAID 6。存在“写入漏洞”，有数据丢失风险，不要在生产环境中使用。
- 灵活性：可为数据 (data) 和元数据 (metadata) 设置不同的 RAID 级别。
三、应用场景与最佳实践
1. 桌面系统 (绝佳选择)
- 王牌功能：系统快照与回滚。通过
Timeshift或Snapper等工具，可在系统更新出错后瞬间恢复到更新前的状态。 - 数据安全：为
/home目录创建快照，轻松应对误删除和勒索软件。 - 节省空间：启用
zstd压缩，对文档、代码等有很好的效果。
2. Docker (完美搭档)
- 工作原理：启用
btrfs存储驱动后，Docker 镜像层是只读快照，容器是可写子卷。 - 优势：空间共享效率高，容器启停速度快，I/O 性能好。
- 配置：在
/etc/docker/daemon.json中设置"storage-driver": "btrfs"。
3. 数据库 (如 MySQL) (需谨慎配置)
- 问题：默认的 CoW 机制与数据库的随机写模式冲突，会导致严重的性能下降和文件碎片化。
- 解决方案：必须禁用 CoW。
- 为数据库文件创建一个专用目录（或子卷）。
- 在目录为空时，使用
sudo chattr +C /path/to/db_data命令禁用 CoW。 - 将数据库的数据目录 (
datadir) 指向这个新目录。
- 结论：对于生产环境，更稳妥的选择是 XFS 或 EXT4。
四、常见问题 (Gotchas)
- 快照空间占用：
- 快照只为变化的数据占用空间。
- 估算公式：
总空间 ≈ 基础数据 + (每日数据变化量 × 快照保留天数) + 20%预留空间。 - 对于 100GB 数据，保留 3 天快照，一个 150GB – 200GB 的硬盘是比较安全的选择。
df命令不准确：由于快照的存在，df显示的可用空间可能不符合直觉。应使用sudo btrfs filesystem usage /查看更详细的分配情况。