Btrfs文件系统详解 深入探究Btrfs文件系统

Btrfs文件系统详解

IT袋网网为你介绍Btrfs文件系统详解的教程内容，接下来分享详细内容。

这篇文章是《Btrfs 详解》系列文章中的一篇。

从 Fedora Linux 33 开始，Btrfs 就是 Fedora Workstation 和 Fedora Silverblue 的默认文件系统。

介绍

文件系统是现代计算机的基础之一。它是任何操作系统必不可少的一部分，且通常不为人注意。但是，像 Btrfs 这样的现代文件系统提供了许多很棒的特性，使计算机的使用更加方便。例如，它可以无感地为你压缩文件，或者为增量备份建立可靠的基础。

这篇文章将带你高屋建瓴地了解 Btrfs 文件系统是如何工作的，有什么特性。本文既不会过多涉及技术细节，也不会研究其底层实现，系列后续的文章会详细介绍一些重要特性。

什么是文件系统

如果你基本了解过文件系统是如何工作的，那么下面的内容对你应该是不陌生的，你可以直接跳到下一节。否则，请先阅读下面对文件系统的简短介绍。

简单来说，文件系统允许你的 PC 去寻找存储在磁盘上的数据。这听起来像是微不足道的工作，但实际上时至今日各种类型的非易失性存储设备（比如机械硬盘、固态硬盘、SD 卡等等）仍然与 1970 年代 PC 被发明时基本相同：一个（巨大的）存储块集合。

“块Block” 是最小的可寻址存储单元。PC 上的每个文件内容被存储在多个块中。一个块通常是 4096 字节的大小。这取决于你的硬件和在这之上的软件（即文件系统）。

文件系统允许我们从海量的存储块中查找文件的内容，这是通过所谓的inode去实现的。一个 inode 在特殊格式的存储块里记录了文件的信息。这包含文件的大小，哪里去寻找组成文件内容的存储块，访问规则（即谁可读，可写，可执行）等等。

下面是 inode 的示意图：

inode 的结构对文件系统的功能有巨大的影响，因此它是各种文件系统诸多的重要数据结构之一。出于这个原因，每个文件系统有各自的 inode 结构。如果你想了解更多信息，看看下面 链接关于 Btrfs 文件系统 inode 结构的内容。如需更详细地了解各个字段的含义，你可以参考ext4 文件系统的 inode 结构。

写时复制（CoW）文件系统

相比 ext4，Btrfs 拥有的杰出特性之一是，它是一个 写时复制Copy-on-Write（CoW）文件系统。当一个文件被改变和回写磁盘，它不会故意写回它原来的位置，而是被复制和存储在磁盘上的新位置。从这个意义上，可以简单地认为 Cow 是一种 “重定向”，因为文件写入被重定向到不同的存储块上。

这听起来很浪费，但实际上并不是。这是因为被修改的数据无论如何一定会被写到磁盘上，不管文件系统是如何工作的。Btrfs 仅仅是确保了数据被写入在之前没被占据的块上，所以旧数据保持完整。唯一真正的缺点就是这种行为会导致文件碎片化比其他文件系统要快。在日常的电脑使用中，你不太可能会注意到这点差异。