Linux Btrfs文件系统之subvolume 管理

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Btrfs 最有魔力的特性是 subvolume——一个文件系统里可以有多个"独立可挂载"的子树。本篇讲清创建、嵌套、独立挂载、扁平化、删除。

一、Subvolume 是什么？

• • Btrfs 文件系统内部的逻辑子树
• • 独立可挂载
• • 独立配额
• • 独立快照
• • 可以嵌套

Btrfs FS
├── subvolid=5（top-level，Btrfs 自动创建）
│   ├── subvolume: @ (id=256, 系统根)
│   │   ├── subvolume: @home (id=257)
│   │   └── subvolume: @var (id=258)
│   ├── subvolume: data (id=300)
│   └── subvolume: @snapshots (id=400)

subvolid=5 是 top-level subvolume（创建文件系统时自动生成），不能删除。

二、创建 subvolume

2.1 基本创建

# 创建
$ btrfs subvolume create /mnt/data
Create subvolume '/mnt/data'

# 看
$ btrfs subvolume list /mnt
ID 256 gen 8 top level 5 path data

2.2 嵌套 subvolume

# 在已有 subvolume 下创建
$ btrfs subvolume create /mnt/data/projects
Create subvolume '/mnt/data/projects'

# 看嵌套
$ btrfs subvolume list /mnt
ID 256 gen 8 top level 5 path data
ID 257 gen 8 top level 256 path data/projects
#                   ^^^^^^^ 父 subvolume ID

2.3 用 snapper 自动管理（推荐）

openSUSE 的 snapper 工具自动管理快照：

# 安装
$ zypper install snapper

# 创建 snapper 配置
$ snapper -c root create-config /

# 自动拍快照
$ snapper -c root create --description "before upgrade"

# 看快照
$ snapper -c root list
 # | Type   | Pre # | Date                     | User | Cleanup | Description           | Userdata
---+--------+-------+--------------------------+------+---------+-----------------------+---------
0  | single |       |                          | root |         | current               |
1  | single |       | 2024-01-15 03:00:01      | root |         | before upgrade        |

三、查看 subvolume

3.1 列出所有

$ btrfs subvolume list /mnt
ID 256 gen 8 top level 5 path data
ID 257 gen 8 top level 5 path @home
ID 258 gen 8 top level 256 path data/projects
ID 300 gen 8 top level 5 path @snapshots

# 看快照
$ btrfs subvolume list -s /mnt
ID 350 gen 10 top level 257 path @home/2024-01-01

3.2 看特定 subvolume

$ btrfs subvolume show /mnt/data
        Name:                   data
        UUID:                   ...
        Parent UUID:            -
        Received UUID:          -
        Creation time:          2024-01-15 03:00:01
        Subvolume ID:           256
        Generation:             8
        Gen at creation:        8
        Parent ID:              5
        Top level ID:           5
        Flags:                  -
        Snapshot(s):
        ...

3.3 看父子关系

# 只看当前 subvolume
$ btrfs subvolume show /mnt/data/projects
        Top level ID:           256
        Parent ID:              256
        # Parent ID = 256，说明父是 data

四、删除 subvolume

# 删除 subvolume
$ btrfs subvolume delete /mnt/data
Delete subvolume (no-commit): '/mnt/data'

# 看
$ btrfs subvolume list /mnt
# data 消失

重要：

• • 删除前确保数据已备份或不再需要
• • 嵌套 subvolume 必须先删子再删父
• • 删除后，该 subvolume 及其快照立即释放空间（但被引用的 extent 不会马上回收，会被 balance 时清理）

五、独立挂载 subvolume

这是 Btrfs 的"魔法"——subvolume 可以独立挂载到不同挂载点。

5.1 标准用法

# 取消现有挂载
$ umount /mnt

# 单独挂载 data 子卷
$ mkdir -p /data
$ mount -o subvol=data /dev/sdb /data

# 单独挂载 @home
$ mkdir -p /home
$ mount -o subvol=@home /dev/sdb /home

# 两个挂载点互不干扰
$ ls /data
file1.txt
$ ls /home
user/  readme.txt

5.2 用 subvolid 挂载

更稳定（path 可能改，id 不会）：

$ mount -o subvolid=256 /dev/sdb /data

5.3 挂载整个文件系统（top-level）

# 不指定 subvol，挂载 top-level
$ mount /dev/sdb /mnt
# 所有 subvolume 都能在 /mnt 下看到

5.4 fstab 持久化

# /etc/fstab
UUID=a1b2c3d4...   /      btrfs   subvolid=5,defaults   0 0
UUID=a1b2c3d4...   /home  btrfs   subvol=@home,compress=zstd   0 0
UUID=a1b2c3d4...   /data  btrfs   subvol=data,compress=zstd   0 0

关键点：

• • 同一文件系统可被多次挂载到不同挂载点
• • 每个挂载点看到的是对应 subvolume 的内容

六、嵌套 vs 扁平化

6.1 嵌套

Btrfs FS
├── @home
│   └── alice/  （子目录）
└── snapshots/
    └── @home@2024-01-01  （快照）

默认是嵌套：快照放在 snapshots 目录里。

6.2 扁平化

某些发行版（SUSE）喜欢扁平结构：

Btrfs FS
├── subvolid=5（top-level）
│   ├── @ (系统根)
│   ├── @home
│   ├── @snapshots
│   │   ├── @home/2024-01-01  ← 但这是 subvolume 里的子目录
│   │   ├── @home/2024-01-15
│   │   └── ...

通过 SUSE 的 snapper 配置实现。

6.3 实际影响

两种结构都可以，扁平更清晰，嵌套更简单。

七、Subvolume ID 管理

# 看 subvolume ID
$ btrfs subvolume list /mnt
ID 256 gen 8 top level 5 path data

# 用 ID 查路径
$ btrfs subvolume find-new 256 /mnt  # 查 generation 256 后变更

# 改 ID（不能直接改，但可以创建新 + send/recv）

八、Quotas（qgroup）

8.1 启用配额

# 启用 quota
$ btrfs quota enable /mnt

# 看 quota 状态
$ btrfs quota show /mnt
# 还没有 qgroup

8.2 创建 qgroup

# qgroup 0/<subvolid> 是给 top-level 的
# 0/<id> 是给特定 subvolume 的

# 例：限制 data 子卷 5G
$ btrfs qgroup limit 5G /mnt/data

# 例：限制 home 5G
$ btrfs qgroup limit 5G /mnt/home

# 看所有 qgroup
$ btrfs qgroup show -reF /mnt
qgroupid    rfer    excl    max_rfer    max_excl
--------  ----    ----    ---------    --------
0/5         16KiB   16KiB    none        none
0/256      1.5GiB  1.5GiB   5.00GiB     5.00GiB
0/257      800MiB  800MiB   5.00GiB     5.00GiB

8.3 qgroup 字段说明

8.4 qgroup 失效问题

Btrfs 的 qgroup 有已知的性能问题（Linux 5.10 之前），subvolume 多时性能断崖式下降。

最佳实践：

• • 生产环境慎用 qgroup
• • 如必须用，Linux 内核 ≥ 5.10
• • 用 btrfs qgroup show 验证

九、subvolume 与 send/recv 配合

# 1. 创建快照
$ btrfs subvolume snapshot -r /mnt/data /mnt/snapshots/data@base

# 2. 发送到远程
$ btrfs send /mnt/snapshots/data@base | ssh remote btrfs receive /backup

# 3. 增量
$ btrfs subvolume snapshot -r /mnt/data /mnt/snapshots/data@v2
$ btrfs send -p /mnt/snapshots/data@base /mnt/snapshots/data@v2 | ssh remote btrfs receive /backup

十、典型 subvolume 布局

openSUSE 推荐布局

/          (subvol @)
/home      (subvol @home)
/opt       (subvol @opt)
/srv       (subvol @srv)
/var       (subvol @var)
.snapshots (subvol @snapshots, 不可变快照)

通用服务器

/data      (subvol data, 业务数据)
/backup    (subvol backup, 备份)
/logs      (subvol logs, 日志)

个人/家用

/          (subvol @)
/home      (subvol @home)
media      (subvol media, 媒体文件)
backup     (subvol backup)

十一、本篇小结

关键概念：

• • subvolume = 独立可挂载的子树
• • 嵌套 subvolume 是合法的
• • qgroup 有性能陷阱，Linux 5.10 前慎用
• • snapper 自动管理是 openSUSE 风格