实战 Btrfs 文件系统之 Subvolume 与 Snapshot

# 为了简单起见，这里只使用一块硬盘来做测试（Btrf s可以管理多块硬盘或分区）。
# 新建一个文件，用来虚拟一块硬盘。
dev@ubuntu:~$ fallocate -l 512M /tmp/btrfs.img

# 在上面创建 Btrfs 文件系统
dev@ubuntu:~$ mkfs.btrfs /tmp/btrfs.img
btrfs-progs v4.4
See http://btrfs.wiki.kernel.org for more information.

Label:              (null)
UUID:               fd5efcd3-adc2-406b-a684-e6c87dde99a1
Node size:          16384
Sector size:        4096
Filesystem size:    512.00MiB
Block group profiles:
  Data:             single            8.00MiB
  Metadata:         DUP              40.00MiB
  System:           DUP              12.00MiB
SSD detected:       no
Incompat features:  extref, skinny-metadata
Number of devices:  1
Devices:
   ID        SIZE  PATH
    1   512.00MiB  /tmp/btrfs.img

# 创建文件夹并挂载
dev@ubuntu:~$ sudo mkdir /mnt/btrfs
dev@ubuntu:~$ sudo mount /tmp/btrfs.img /mnt/btrfs

# 修改权限，这样后面的部分操作就不再需要 sudo
dev@ubuntu:~$ sudo chmod 777 /mnt/btrfs

# 这里从 mount 的参数 “subvolid=5,subvol=/” 就可以看出来默认的 Root Subvolume 的 id 为 5，路径为 “/” 。
dev@debian:/mnt/btrfs$ mount|grep btrfs
/dev/loop1 on /mnt/btrfs type btrfs (rw,relatime,space_cache,subvolid=5,subvol=/)

dev@ubuntu:~$ cd /mnt/btrfs
# btrfs 命令是 Btrfs 提供的应用层工具，可以用来管理 Btrfs。
# 这里依次创建两个 Subvolume，创建完成之后会自动在当前目录下生成两个目录。
dev@ubuntu:/mnt/btrfs$ btrfs subvolume create sub1
Create subvolume './sub1'
dev@ubuntu:/mnt/btrfs$ btrfs subvolume create sub2
Create subvolume './sub2'

# 创建两个文件夹
dev@ubuntu:/mnt/btrfs$ mkdir dir1 dir2

# 在sub1、sub2 和 dir1 中分别创建一个文件
dev@ubuntu:/mnt/btrfs$ touch dir1/dir1-01.txt
dev@ubuntu:/mnt/btrfs$ touch sub1/sub1-01.txt
dev@ubuntu:/mnt/btrfs$ touch sub2/sub2-01.txt

# 最后看看目录结构，是不是看起来 sub1 和 dir1 没什么区别？
dev@ubuntu:/mnt/btrfs$ tree
.
├── dir1
│   └── dir1-01.txt
├── dir2
├── sub1
│   └── sub1-01.txt
└── sub2
    └── sub2-01.txt

# 虽然 sub1 和 sub2 属于相同的 Btrfs 文件系统，并且在一块物理硬盘上。但由于他们属于不同的 Subvolume，所以在它们之间建立硬链接失败。
dev@ubuntu:/mnt/btrfs$ ln ./sub1/sub1-01.txt ./sub2/
ln: failed to create hard link './sub2/sub1-01.txt' => './sub1/sub1-01.txt': Invalid cross-device link

# 普通的目录通过 rm 命令就可以被删除
dev@ubuntu:/mnt/btrfs$ rm -r dir2

# 通过 rm 命令删除 Subvolume 就会失败
dev@ubuntu:/mnt/btrfs$ sudo rm -r sub2
rm: cannot remove 'sub2': Operation not permitted

# 需要通过 btrfs 命令才能删除，删除 sub2 成功（就算 Subvolume 里面有文件也能被删除）
dev@ubuntu:/mnt/btrfs$ sudo btrfs subvolume del sub2
Delete subvolume (no-commit): '/mnt/btrfs/sub2'
dev@ubuntu:/mnt/btrfs$ tree
.
├── dir1
│   └── dir1-01.txt
└── sub1
    └── sub1-01.txt

dev@ubuntu:/mnt/btrfs$ sudo btrfs subvolume del -c sub2
Delete subvolume (commit): '/mnt/btrfs/sub2'

# 创建一个用于挂载点的目录
dev@ubuntu:/mnt/btrfs$ sudo mkdir /mnt/sub1

# 先查看待挂载的 Subvolume 的 id
dev@debian:/mnt/btrfs$ sudo btrfs subvolume list /mnt/btrfs/
ID 256 gen 9 top level 5 path sub1

# 通过 -o 参数来指定要挂载的 Subvolume 的 ID
# 通过路径来挂载也是一样的效果：sudo mount -o subvol=/sub1 /tmp/btrfs.img /mnt/sub1/
dev@debian:/mnt/btrfs$ sudo mount -o subvolid=256 /tmp/btrfs.img /mnt/sub1/
dev@debian:/mnt/btrfs$ tree /mnt/sub1/
/mnt/sub1/
└── sub1-01.txt

# 通过 btrfs property 可以查看和修改 Subvolume 的只读状态
# 默认情况下，Subvolume 的只读属性为 false，即允许写
dev@ubuntu:/mnt/btrfs$ btrfs property get -ts ./sub1/
ro=false

# 将 sub1 的只读属性设置成 true
dev@ubuntu:/mnt/btrfs$ btrfs property set -ts ./sub1/ ro true
dev@ubuntu:/mnt/btrfs$ btrfs property get -ts ./sub1
ro=true

# 写文件失败，提示文件系统只读
dev@ubuntu:/mnt/btrfs$ touch ./sub1/sub1-02.txt
touch: cannot touch './sub1/sub1-02.txt': Read-only file system

# 将sub1的状态改回去，以免影响后续测试
dev@ubuntu:/mnt/btrfs$ btrfs property set -ts ./sub1/ ro false

# 在 Root Subvolume 的基础上创建一个快照
# 默认情况下快照是可写的，如果要创建只读快照，需要加上 -r 参数
dev@debian:/mnt/btrfs$ sudo btrfs subvolume snapshot ./ ./snap-root
Create a snapshot of './' in './snap-root'

# 创建完成后，可以看到我们已经有了两个 Subvolume
dev@debian:/mnt/btrfs$ sudo btrfs subvolume list ./
ID 256 gen 11 top level 5 path sub1
ID 257 gen 13 top level 5 path snap-root

# 我们可以通过指定 -s 参数来只列出快照
dev@debian:/mnt/btrfs$ sudo btrfs subvolume list -s ./
ID 257 gen 10 cgen 10 top level 5 otime 2017-03-05 21:46:03 path snap-root

# 再来看看快照 snap-root 中的文件，可以看到有 dir1 及下面的文件，但看不到 sub1 下的文件，那是因为 sub1 是一个subvolume。在做一个 Subvolume 的快照的时候，不会将它里面的 Subvolume 也做快照
dev@debian:/mnt/btrfs$ tree ./snap-root
./snap-root
├── dir1
│   └── dir1-01.txt
└── sub1

# 创建 sub1 的一个快照，可以看到 sub1 里面的文件出现在了快照里面
dev@debian:/mnt/btrfs$ sudo btrfs subvolume snapshot ./sub1/ ./snap-sub1
Create a snapshot of './sub1/' in './snap-sub1'

# 然后在 sub1 和它的快照 snap-sub1 下面各自创建一个文件，会发现它们之间不受影响
dev@debian:/mnt/btrfs$ touch snap-sub1/snap-sub1-01.txt
dev@debian:/mnt/btrfs$ touch sub1/sub1-02.txt
dev@debian:/mnt/btrfs$ tree
.
├── dir1
│   └── dir1-01.txt
├── snap-root
│   ├── dir1
│   │   └── dir1-01.txt
│   └── sub1
├── snap-sub1
│   ├── snap-sub1-01.txt
│   └── sub1-01.txt
└── sub1
    ├── sub1-01.txt
    └── sub1-02.txt

dev@debian:/mnt/btrfs$ sudo btrfs subvolume del snap-root
Delete subvolume (no-commit): '/mnt/btrfs/snap-root'
dev@debian:/mnt/btrfs$ sudo btrfs subvolume del snap-sub1
Delete subvolume (no-commit): '/mnt/btrfs/snap-sub1'
dev@debian:/mnt/btrfs$ tree
.
├── dir1
│   └── dir1-01.txt
└── sub1
    ├── sub1-01.txt
    └── sub1-02.txt

# 查看 sub1 的ID
dev@debian:/mnt/btrfs$ sudo btrfs subvolume list ./
ID 256 gen 14 top level 5 path sub1

# 将 sub1 设置为当前 Btrfs 文件系统的默认 Subvolume
dev@debian:/mnt/btrfs$ sudo btrfs subvolume set-default 256 /mnt/btrfs/

# 重新将虚拟硬盘挂载到一个新目录
dev@debian:/mnt/btrfs$ sudo mkdir /mnt/btrfs1
dev@debian:/mnt/btrfs$ sudo mount /tmp/btrfs.img /mnt/btrfs1/

# 这里将只能看到 sub1 下的文件
dev@debian:/mnt/btrfs$ tree /mnt/btrfs1
/mnt/btrfs1
├── sub1-01.txt
└── sub1-02.txt

# 由于 Btrfs 原来的默认 Subvolume 是 Root Subvolume，其 ID 是5（也可以通过 0 来标识），所以我们可以通过同样的命令将默认 Subvolume 再改回去
dev@debian:/mnt/btrfs$ sudo btrfs subvolume set-default 0 /mnt/btrfs/