Usando Sistema de Arquivos BTRFS - Subvolumes, Snapshots e Compactação

Este artigo é um compilado de dicas sobre o uso do sistema de arquivos BTRFS em sistemas GNU/Linux. Está longe de ser um guia definitivo, ou mesmo descrever de forma simples (e em português) todas as funções deste excepcional sistema de arquivos. As dicas aqui contidas foram testadas no Arch Linux, mas podem ser facilmente adaptadas a outras distros.

[ Hits: 4.748 ]

Por: niquelnausea em 20/09/2019


Teste com os Métodos de Compactação



Usei para teste uma instalação do Arch Linux + KDE (completo) + aplicativos comuns em desktop, e exclui destas estatísticas a partição /home (esta em outra partição) e /boot (esta em outra partição), em um SSD com interface SATA e com partição de 40 GB.

Fiz os testes em duas rodadas, sendo uma com restauração de snapshot (arquivos compactados com origem comum) e posterior compactação, e outro com compactação sobre o sistema já compactado, previamente com zlib. Nos algorítimos zlib e zstd, foram usados os níveis de compactação padrão de cada um (3).

Foi usado a metodologia de desfragmentação (descrito no capitulo anterior) para se conseguir compactar os arquivos. Os resultados para a compactação sobre os arquivos previamente não compactados:
  • 27 GB livres sem compactação
  • 31,6 GB livres com compactação zlib
  • 30,3 GB livres com compactação lzo
  • 31,8 GB livres com compactação zstd

Na segunda rodada, curiosamente, o resultado foi diferente da primeira (recompactação sobre o zlib):
  • 29,9 GB livres com compactação lzo
  • 31,5 GB livres com compactação zstd

Como foi possível ver, o zstd é o que apresentou o melhor nível de compactação (mais espaço livre), e apesar de não cronometrar o tempo que cada um demorou para realizar a tarefa, é facilmente perceptível que o zlib foi (muito) mais lento, seguido pelo zstd e lzo, porém, o nível de compressão do zstd foi superior ao lzo.

Continuando os testes, mudando a compressão de um tipo para o outro, em momentos diferentes a diferença era de 0,01 GB para mais ou para menos, e eu não consegui definir o por quê aconteceu isso.

Uma imagem demonstrando o particionamento do disco. Os valores estão diferentes por causa do print ter sido tirado em um dia diferente dos testes, servindo apenas para demonstrar o esquema de particionamento. A SWAP está em outro disco:
Linux: Usando o sistema de arquivos btrfs - subvolumes, snapshots e compactação

Exemplo de FSTAB

Em meu sistema, estou usando apenas três subvolumes, um para o sistema, outro para o cache de pacotes (economia de espaço nos snapshots) e o último para os snapshots.

As opções importantes são o "[email protected] [email protected] [email protected]" que indica o subvolume e ponto de montagem, e a opção "compress=zstd:15", que indica a compactação. Outra opção interessante, mas que não uso, é a opção "autodefrag".

# Static information about the filesystems.
# See fstab(5) for details.
# <file system> <dir> <type> <options> <dump> <pass>
# /dev/sda1 LABEL=boot
UUID=38a3bd5b-a4cf-4e94-9a3d-d5e72f1f281b       /boot           ext4            rw,noatime      0 2
# /dev/sda2 LABEL=root
UUID=6b84c79a-03e1-4c73-801e-612443ac54ad       /               btrfs           rw,noatime,ssd,space_cache,compress=zstd:15,[email protected]          0 0
# /dev/sda2 LABEL=root
UUID=6b84c79a-03e1-4c73-801e-612443ac54ad       /var/cache/pacman/pkg   btrfs           rw,noatime,ssd,space_cache,compress=zstd:15,[email protected]      0 0
# /dev/sda2 LABEL=root
UUID=6b84c79a-03e1-4c73-801e-612443ac54ad       /.snapshots     btrfs           rw,noatime,ssd,space_cache,compress=zstd:15,[email protected]        0 0
# /dev/sda3
UUID=0d5acd37-ee72-40c0-8e50-dc75eab03271       /home           xfs             rw,noatime,attr2,inode64,noquota        0 2
# /dev/sdb2 LABEL=efi
UUID=0297-A118          /boot/efi       vfat            rw,noatime,fmask=0022,dmask=0022,codepage=437,iocharset=iso8859-1,shortname=mixed,utf8,errors=remount-ro     0 2
# /dev/sdb5
UUID=a39676a9-992a-47ee-80f8-6bce8fc1b1a9       none            swap            defaults        0 0

Considerações Finais

O sistema de arquivo BTRFS já se mostra bastante estável para uso, mas ainda possui recursos não totalmente estáveis, como é possível ver:
Alguns exemplos de testes de desempenho do BTRFS:
Para quem dispões de pouco espaço, pode salvar alguns GBs muito importantes. E para quem tem banco de dados, pode economizar muitos GBs.

Apesar de ótimo desempenho, o zlib e lzo apresentam maior compatibilidade com versões mais antigas do kernel e do btrfs-progs e principalmente com o Grub, dependendo da distro, estas podem ser escolhas melhores caso queira usar compactação.

Níveis de compactação mais altos podem tornar o sistema lento, mas também apresentam resultados significativos quanto a uso de espaço. Tanto o zlib uanto o zstd apresentam grande taxa de compactação.

O openZFS possui recursos interessantes e muito promissores, mas sua utilização me parece mais trabalhosa do que a do BTRFS, que já é nativa no mundo Linux.

O openSUSE hoje, me parece uma das melhores opções para se usar o BTRFS, principalmente pela facilidade de instalação, e em modo gráfico. O esquema proposto pela distro é bastante funcional.

Muitos snapshots, com o tempo, irão consumir muito espaço com o tempo, então é preciso ter isso em mente quando decidir o tamanho da partição e sempre observar o uso de espaço.

Ferramentas como o Snapper e o TimeShift podem ser muito interessantes, mas eu as vejo muito mais para o gerenciamento apenas de arquivos, do que para restauração em caso de problemas sério no sistema.

O objetivo deste artigo é ser algo simples e direcionado à pessoas que não conhecem, ou muito pouco sabem sobre este sistema de arquivos. Conteúdo sobre este tema em língua inglesa é bastante extenso e detalhado, mas em português ainda existe pouco conteúdo, menos ainda explicativo e com exemplos.

Meu conhecimento sobre este tema ainda é bastante raso, e o que foi exposto reflete apenas o que aprendi no pouco tempo que me dediquei a usar o BTRFS, pretendo em um futuro atualizar este artigo com correções e novas informações, mas por hora é o que posso contribuir.

Referências


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Páginas do artigo
   1. Introdução
   2. Definições / Compactação
   3. Teste com os Métodos de Compactação
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Comentários
[1] Comentário enviado por Cizordj em 20/09/2019 - 11:38h

Parabéns pelo artigo, minhas mãos coçaram agora de vontade de instalar rsrs uma hora quando der vou formatar o meu Debian. Gostei mais do conceito cow do btrfs, é bem interessante mesmo para quem tem banco de dados e becape.


________________________________________________
O programador tem a mania de achar que tudo é objeto

[2] Comentário enviado por cytron em 21/09/2019 - 21:20h

Interessante esse brfs, o jeito é ver se dá pra rodar uma VM pra aprender mais sobre ele.

PLANTEC Soluções Sustentáveis

[3] Comentário enviado por niquelnausea em 21/09/2019 - 23:53h


Parabéns pelo artigo, minhas mãos coçaram agora de vontade de instalar rsrs uma hora quando der vou formatar o meu Debian. Gostei mais do conceito cow do btrfs, é bem interessante mesmo para quem tem banco de dados e becape.

enquanto pesquisava sobre o btrfs, alguns recursos eram comumente citados para bancos de dados, os mais falados eram a compactação (pelo ganho de espaço e/ou velocidade), snapshots (cópias e possibilidade de restauração de arquivos com sistema on line) e velocidade de escrita. alguns outros recursos eram também elogiados, mas como não uso com esse propósito, sugiro a pesquisa em páginas como da red hat e suse.

[4] Comentário enviado por Cizordj em 07/10/2019 - 15:25h


[3] Comentário enviado por niquelnausea em 21/09/2019 - 23:53h
enquanto pesquisava sobre o btrfs, alguns recursos eram comumente citados para bancos de dados, os mais falados eram a compactação (pelo ganho de espaço e/ou velocidade), snapshots (cópias e possibilidade de restauração de arquivos com sistema on line) e velocidade de escrita. alguns outros recursos eram também elogiados, mas como não uso com esse propósito, sugiro a pesquisa em páginas como da red hat e suse.

Desde que li seu artigo eu tô usando agora o Debian Stretch no BTRFS e vou te falar que o desempenho está ótimo! Tenho dois HDs sendo um de notebook 500 GB para becape e a velocidade transferência entre os dois é muito alta, os filmes em 4k passam em poucos segundos. Quero ver ainda se consigo pôr a minha pasta /home no segundo HD para colocar todas as minhas músicas em ordem e aproveitar o recurso Copy-ON-Write, ou seja, tenho muita música repetida.


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