btrfs

Butterflies ou butterfiles, aí vem o btrfs.

Desde a evolução do ext3fs, em 2006/2007, começaram as discussões sobre funcionalidades dos sistemas de arquivos e como deveria ser feita uma reforma neste campo. O ext4fs pode ser considerado um "cul-de-sac" porque, depois dele, as funcionalidades requeridas de um novo sistema de arquivos dependeriam de um desenvolvimento do zero. Não vou detalhar aqui quais as implicações de se criar um ext5fs com as funcionalidades do Zeta File System (ZFS) para Linux por exemplo. A partir daí várias propostas vieram no sentido de se criar um filesystem (FS) mais moderno e totalmente reescrito.


Jörn Engel [1] propos um sistema de arquivos que armazenaria a árvore de diretórios no próprio dispositivo, ao invés de contruí-la na hora da montagem (mount). Assim, estando no dispositivo, reduziria consideravelmente o tempo de montagem e o uso de memória. Este sistema chama-se LogFS e encontra-se no kernel do Linux em .../linux-x.x.x/fs/logfs.

A Nippon Telegraph and Telephone Corporation (NTT) propos o NILFS [2] que é um sistema de arquivo com suporte a versão temporal de todo o sistema, permitindo também o snapshoting contínuo e garantindo ao usuário a recuperação de arquivos sobrescritos ou deletados. O NILFS está no kernel linux em .../linux-x.x.x/fs/nilfs2 (veja especialmente o arquivo Kconfig).

O BTRFS (B-Tree File System), chamado de "butter" file system ou "better" file system é um sistema de arquivo incluído no kernel do Linux ainda em modo experimental (veja .../linux-x.x.x/fs/btrfs/Kconfig). Ele tende a ser um extensão natural do extended file system (ext3fs/ext4fs) com várias funcionalidades extras, tais como copy on write (CoW), tolerância a falha e suporte a múltiplos dispositivos, como o ZFS (veja meu post sobre o ZFS).

O btrfs suporta arquivos e sistemas de arquivos grandes da ordem de 16 EiB (16 quintilhões de bytes), oferece um gerenciamento integrado dos volumes, suporte a RAID, mantém a integridade dos dados e writable snapshot usando CoW.

Começou a ser desenvolvido por Chris Mason (Oracle) [4] a partir da idéia de Ohad Rodeh  de CoW implementado sobre B-tree [5]. Hoje em dia, o projeto do btrfs está em franco desenvolvimento por vários grupos de usuários Linux (Canonical, RedHat, SUSE etc. e outras companias como IBM, Intel, HP, Fugitsu e a própria Oracle).

O suporte ao btrfs, embora experimental, já se encontra no kernel Linux desde a versão 2.6 e pode ser visto com detalhes em .../linux-x.x.x/fs/btrfs. Mais precisamente, o arquivo btrs_inode.h mostra detalhes das estruturas envolvidas neste sistema de arquivos.

Criando um sistema de arquivos BTRFS

Para criar um sistema btrfs é preciso apenas um comando. Digamos que temos 2 discos físicos com 5 GB (/dev/sdb e /dev/sdc). Pode-se usar o comando:

# mkfs.btrfs /dev/sdb /dev/sdc

Isto cria um sistema de 10 GB btrfs que deve ser montado como /dev/sdb apenas, pois o btrfs cuida do restante. Por exemplo:

# mount /dev/sdb /mnt

Se tentarmos verificar o tamanho do disco montado:

# df -h /mnt

o sistema retornará:

Filesystem       Size   Used   Avail   Use%   Mounted on
/dev/sdb          10G    56K    8.0G     1%    /mnt


Para mais detalhes, o comando btrfs (ferramenta de administração):

# btrfs filesystem df /mnt

Data, RAID0: total=1.00GB, used=0.00
Data: total=8.00MB, used=0.00
System, RAID1: total=8.00MB, used=4.00KB
System: total=4.00MB, used=0.00
Metadata, RAID1: total=1.00GB, used=24.00KB
Metadata: total=8.00MB, used=0.00

Mais detalhes e referências, veja: https://btrfs.wiki.kernel.org/index.php/Main_Page


Referências:

[1] Engel, J. Mertens, R. LogFS - finally a scalable flash file system, 2005 em:
http://www.informatik.uni-osnabrueck.de/papers_pdf/2005_07.pdf

[2] NTT Labs, em: http://www.nilfs.org/en/

[3] https://btrfs.wiki.kernel.org/index.php/Main_Page

[4]  https://oss.oracle.com/projects/btrfs/

[5] Rodeh, O. B-trees, Shadowing, and Clones, ACM Transactions on Storage, to appear, February 2008. Copyright ACM 2007. em: http://www.cs.tau.ac.il/~ohadrode/publications.html

[6] Bierman, M. e Grimmer, L. How I Got Started with the Btrfs File System for Oracle Linux, pub. 2012 em: http://www.oracle.com/technetwork/articles/servers-storage-admin/gettingstarted-btrfs-1695246.html