Btrfs文件系统详解 深入探究Btrfs文件系统(2)

Btrfs文件系统详解

CoW 的优势在哪里？简单的说：文件被修改和编辑的历史被保存了下来。Btrfs 保存文件旧版本的引用（inode）可以轻易地被访问。这个引用就是快照：文件系统在某个时间点的状态镜像。这将是这系列文章里的单独的一篇，所以暂时留到后面介绍。

除了保存文件历史，CoW 文件系统永远处于一致的状态，即使之前的文件系统事务（比如写入一个文件）由于断电等原因没有完成。这是因为文件系统的元数据更新也是写时复制的：文件系统本身永远不会被覆写，所以中断不会使其处于部分写入的状态。

对文件的写时复制

你可以将文件名视为对 inode 的指针。在写入文件的时候，Btrfs 创建一个被修改文件内容（数据）的拷贝，和一个新的 inode（元数据），然后让文件名指向新的 inode，旧的 inode 保持不变。下面是一个假设示例来阐述这点：

这里myfile.txt增加了三个字节。传统的文件系统会更新中间的Data块去包含新的内容。CoW 文件系统不会改变旧的数据块（图中灰色），写入（复制）更改的数据和元数据在新的地方。值得注意的是，只有被改变的数据块被复制，而不是全部文件。

如果没有空闲的块去写入新内容，Btrfs 将从被旧文件版本占据的数据块中回收空间（除非它们是快照的一部分，本系列后续文章会看到）。

对目录的写时复制

从文件系统的角度看，目录只是特殊类型的文件。与常规文件不同，文件系统直接解释数据块的内容。一个目录有自身的元数据（inode，就像上面说的文件一样）去记录访问权限或修改时间。最简单的形式，存在目录里的数据（被叫作目录项）是一个 inode 引用的列表，每个 inode 又是另外的文件或目录。但是，现代文件系统在目录项中至少会存储一个文件名和对应的 inode 引用。

之前已经指出，写入一个文件会创建之前 inode 的副本，并相应修改其内容。从根本上，这产生了一个和之前无关的新的 inode 。为了让被修改的文件对文件系统可见，所有包含这个文件引用的目录项都会被更新。

这是一个递归的过程！因为一个目录本身是一个带有 inode 的文件。修改目录里的任何一项都会为这个目录文件创建新的 inode 。这会沿着文件系统树递归直到文件系统的根。

所以，只要保留对任何旧目录的引用，并且这些目录没有被删除和覆写，就可以遍历之前旧状态的文件系统树。这就是快照的功能。

后续文章可以期待的内容

Btrfs 不只是一个 Cow 文件系统。它目标是实现高级特性的同时关注容错、修复和易于管理（参见 文档）。本系列未来的文章将会专门介绍这些特性。