Linux Btrfs文件系统之

字数 1530，阅读大约需 8 分钟

Btrfs 的压缩、配额、属性是日常运维必会。本篇讲清三件套的配置、调优和踩坑。

一、压缩（Compression）

1.1 压缩算法对比

经验：zstd:3 是默认值（不显式写时用）。

1.2 启用压缩

# 挂载时启用
$ mount -o compress=zstd /dev/sdb /mnt

# remount
$ mount -o remount,compress=zstd /mnt

1.3 性能影响

误解：压缩 = CPU 开销 = 慢

事实：

• • zstd 在现代 CPU 上极快（超过磁盘 IO 速度）
• • 实际经常提升顺序 IO 性能（写更少）
• • 随机读：CPU 解压开销可见，但有 ARC 后影响小

1.4 已有数据怎么办？

挂载压缩选项后：

• • 新写入的数据会被压缩
• • 已有数据不自动重压

重压已存在数据：

# defragment + compress（会重写所有文件！）
$ btrfs filesystem defragment -r -czstd /mnt
#                              ^^^^-zstd 压缩
#                              ^^-r 递归
#                              ^-c 压缩

警告：这个操作会写时复制所有文件，要确保空间够。

1.5 各场景推荐

二、Quota（配额）

Btrfs 配额通过 qgroup 实现。

2.1 启用 qgroup

# 启用
$ btrfs quota enable /mnt

# 看是否启用
$ btrfs qgroup show /mnt

2.2 配额类型

# 限制"引用"（含子卷）
$ btrfs qgroup limit 5G /mnt/home

# 限制"独占"（不含子卷）
$ btrfs qgroup limit -e 5G /mnt/home

2.3 实战

# 1. 启用
$ btrfs quota enable /mnt

# 2. 给每个用户限制
$ btrfs qgroup limit 10G /mnt/home/alice
$ btrfs qgroup limit 20G /mnt/home/bob

# 3. 查看
$ btrfs qgroup show -reF /mnt
qgroupid    rfer    excl    max_rfer    max_excl
--------  ----    ----    ---------    --------
0/5         16KiB   16KiB    none        none
0/300      1.2GiB  1.2GiB   10.00GiB    10.00GiB   ← alice
0/301      800MiB  800MiB   20.00GiB    20.00GiB   ← bob

2.4 qgroup 的性能问题

重要警告：Btrfs 的 qgroup 有严重的性能陷阱。

症状：

• • qgroup 多时，写性能下降 30~50%
• • 子卷多时更明显
• • Linux 内核 5.10 之前严重

解决方案：

• • 用 Linux 内核 ≥ 5.10
• • qgroup 数量控制在 < 100
• • 监控：btrfs qgroup show 看延迟

生产建议：

• • 个人桌面：qgroup 可用
• • 服务器：谨慎使用
• • NAS：可考虑 ZFS（quota 更稳）

三、属性（Properties）

Btrfs 有 对象属性（object-level properties），比 ZFS 少一些，但够用。

3.1 挂载选项

主要属性都是挂载选项：

# /etc/fstab
UUID=...  /  btrfs  subvol=@,compress=zstd,noatime,autodefrag  0 0

3.2 常用挂载选项

3.3 完整推荐配置

# 根分区
UUID=...  /  btrfs  subvol=@,compress=zstd,noatime,space_cache=v2,commit=120  0 0

# 数据
UUID=...  /data  btrfs  subvol=data,compress=zstd:3,noatime,space_cache=v2  0 0

# 数据库（关 COW，关压缩）
UUID=...  /var/lib/postgresql  btrfs  subvol=db,nodatacow,noatime  0 0

四、CoW 与 nodatacow

4.1 CoW 控制的两种方式

4.2 nodatacow

# 挂载时
$ mount -o nodatacow /dev/sdb /mnt/db

# 整 subvolume 不 COW（写密集性能 ↑）
# 代价：失去快照、scrub 能力

4.3 chattr +C（更灵活）

# 关闭文件的 COW
$ chattr +C /mnt/db/postgresql.conf

# 看 COW 状态
$ lsattr /mnt/db/postgresql.conf
----C----- /mnt/db/postgresql.conf
#         ^ C = nocow

# 恢复 COW
$ chattr -C /mnt/db/postgresql.conf

使用场景：

• • 数据库文件（MySQL InnoDB、PostgreSQL）
• • 虚拟机磁盘镜像
• • 大型文件 / 视频

五、defragment（碎片整理）

5.1 何时整理

• • 大文件频繁删除后产生碎片
• • 性能下降时
• • 一般不用（COW 自然会有碎片）

5.2 整理命令

# 整理单个文件
$ btrfs filesystem defragment /mnt/data/bigfile

# 整理整个目录
$ btrfs filesystem defragment -r /mnt/data

# 整理 + 压缩
$ btrfs filesystem defragment -r -czstd /mnt/data

注意：defragment 实际上是写时复制（把碎片文件重新连续写）。会消耗空间。

5.3 autodefrag（自动模式）

# 挂载时启用
$ mount -o autodefrag /dev/sdb /mnt
# 或
$ mount -o remount,autodefrag /mnt

不建议对所有数据启用（可能影响性能）。一般用于 reflink/稀疏文件 场景。

六、scrub（自愈）

6.1 什么是 scrub

• • 遍历所有 extent，校验 checksum
• • 不一致 → 用副本修复
• • ZFS 也有，但叫法不同

6.2 命令

# 启动 scrub
$ btrfs scrub start /mnt

# 看状态
$ btrfs scrub status /mnt
scrub status for /mnt
        scrub started at Mon Jan 15 03:00:00 2024
        scrub running for 02:30:00
        ...
        data_extents_scanned:    1234567
        tree_extents_scanned:     12345
        data_extents_skipped:        0
        data_bytes_scanned:        5.0GiB
        tree_bytes_scanned:        1.2GiB
        read_errors:                  0
        verify_errors:               0
        csum_errors:                 0
        ...

# 取消
$ btrfs scrub cancel /mnt

6.3 scrub 频率

七、设备使用情况

# 看文件系统使用
$ btrfs filesystem usage /mnt
Overall:
    Device size:                  10.00GiB
    Device allocated:              1.50GiB
    Device unallocated:            8.50GiB
    Used:                          1.20GiB
    Free (estimated):              7.80GiB (min: 7.80GiB)
    Data ratio:                       1.00
    Metadata ratio:                   2.00
    Global reserve:               3.50MiB (used: 0)
    ...

# 看分配
$ btrfs filesystem df /mnt

八、生成代（Generation）

# 看 generation
$ btrfs subvolume show /mnt/data
        Generation:    12

# generation 是 Btrfs 的"事务号"
# 每次 commit 递增
# 损坏时用于推断

九、本篇小结

最佳实践：

• • 挂载时启用 compress=zstd（几乎免费）
• • 数据库单独子卷 + nodatacow
• • 定期 scrub（早期发现损坏）
• • 不滥用 qgroup（性能陷阱）