btrfs

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btrfs
Hersteller Oracle Corporation
Vollständige Bezeichnung B-tree FS, auch „Butter FS“ oder „Better FS“
Erstveröffentlichung Stabil: noch nicht veröffentlicht
Beta: 3.10, Juni 2013 (Linux)
Technische Umsetzung
Verzeichnisse B+-Baum[1]
Maximalwerte
Größe einer Datei 16 EiB
Anzahl aller Dateien 264
Länge des Dateinamens 255 Byte
Größe des Dateisystems 16 EiB
Erlaubte Zeichen im Dateinamen alle Bytes außer NULL und '/'
Eigenschaften
Dateiattribute POSIX
Dateirechte-Verwaltung POSIX, ACLs
Transparente Komprimierung ja
Transparente Verschlüsselung geplant[2]
Unterstützende Betriebssysteme Linux

Das btrfs (B-tree FS, auch alternativ „Butter FS“ oder „Better FS“)[3][4] ist ein Copy-On-Write-Dateisystem, das von der Oracle Corporation seit 2007[5] als freie Software unter der GNU General Public License (GPL) für das Betriebssystem Linux entwickelt wird. Tests seit dem Jahre 2011 ergeben einen stabilen Zustand (Stand: April 2013)[6].

Möglicherweise soll es in Zukunft das bislang im Linux-Umfeld vorherrschende ext4-Dateisystem ersetzen, da dieses nur einen Teil der Beschränkungen von ext3 wie Dateigröße und Gesamtdateisystemgröße aufgehoben hat. Deshalb setzt Andrew Morton,[7][8] einer der prominentesten Linux-Kernel-Entwickler, auf längere Sicht auf btrfs.

Eigenschaften[Bearbeiten]

Btrfs weist zahlreiche Gemeinsamkeiten mit ZFS auf. Es soll vor allem auch Funktionen bieten, die es vom derzeitigen Linux-Standard ext3/ext4, aber auch von anderen Dateisystemen wie XFS oder JFS abheben, hierunter fallen:

  • erweiterter Speicherbereich (264 Byte)
  • effizientes Speichern von kleinen Dateien und Ordnern
  • dynamische Inodes
  • Schnappschüsse
  • mehrere Wurzelverzeichnisse (Subvolume)
  • integriertes RAID, Spiegelung und Aneinanderhängen von Objekten (RAID 0, RAID 1, RAID 10; experimentelle Unterstützung für RAID 5 und 6[9])
  • Prüfsummen
  • Datenkompression
  • Dateisystemüberprüfung und Defragmentierung während des Betriebs
  • effiziente interne inkrementelle Datensicherung
  • Konvertierung bestehender ext3-/ext4-Dateisysteme
  • Copy-On-Write

Das in das Dateisystem integrierte RAID-Subsystem bietet gegenüber klassischen Hardware- oder Software-RAID-Implementierungen den Vorteil, dass zwischen belegten und freien Datenblöcken unterschieden werden kann und somit bei der Rekonstruktion eines gespiegelten RAID-Volumens nur belegter Plattenplatz gespiegelt werden muss. Hieraus resultiert im Schadensfall, besonders bei wenig gefüllten Dateisystemen, eine enorme Zeitersparnis.

Geschichte[Bearbeiten]

Btrfs kann als Linux-Analogon zu ZFS beschrieben werden. ZFS wurde zwar schon Jahre früher vom mittlerweile selben Hersteller (Sun Microsystems, aufgegangen in Oracle) als definitives Dateisystem entworfen, war wegen seines Lizenzstatus jedoch für die Verwendung mit Linux ungeeignet. Weiterhin baut btrfs mit der B-Baum-Struktur auf ein zentrales Konzept aus XFS auf. Es ist somit auch mit Reiser4 verwandt, zu dem es als adäquate Wachablösung gesehen wird.[10]

Die Kernstruktur von Btrfs – die Copy-on-write-B-Baum-Struktur – wurde ursprünglich von dem IBM-Forscher Ohad Rodeh im Rahmen einer Präsentation bei der USENIX 2007 vorgeschlagen. Rodeh schlug auch das Hinzufügen von Referenzierungszählern für Speicherblöcke und bestimmte Lockerungen der Balancing-Algorithmen normaler B-Bäume vor, die die B-Bäume für die Hochleistungsspeicherlösungen mit Copy-On-Write-Schnappschüssen tauglich machen und dabei gute Nebenläufigkeit bewahren.[11]

Chris Mason, damals ein ReiserFS-Entwickler bei SUSE, wurde noch im selben Jahr von Oracle eingestellt und begann dort seine Arbeit an einem neuen Dateisystem, das fast ausschließlich solche B-Bäume verwendet – nicht nur für Meta- und Nutzdateien, sondern auch rekursiv zur Verfolgung der Speicherzuteilung der Bäume selber. Damit können sämtliche Operationen durch dieselben Routinen abgewickelt werden.[5][12]

Am 9. Januar 2009 wurde btrfs erstmals in den Linuxkernel 2.6.29 aufgenommen.[13]

Die Unterstützung von BTRFS ist bereits in die Hauptversion des Linux-Kernels aufgenommen (seit Version 2.6.29-rc1). In einigen Linux-Distributionen steht das Dateisystem bereits offiziell bei der Installation zur Auswahl.

Unterstützung in den Linux-Distributionen[Bearbeiten]

Für den experimentellen Betrieb wird das Dateisystem erstmals unter OpenSUSE 11.3 unterstützt[14] sowie unter Oracle Linux Release 2[15] und es existieren Pakete für die Distributionen Gentoo, Arch Linux, Debian und Ubuntu.

Btrfs ist das Standard-Dateisystem von MeeGo[16] und sollte seit mehreren Versionen auch in Fedora als Standard-Dateisystem verwendet werden.[17] Dies wurde jedoch immer wieder verworfen und ist auch in Version 20 noch experimentell.[18][19]

SUSE Linux Enterprise Server 12 (SLES 12) verwendet Btrfs als Standard-Dateisystem[20].

Kritik am Design[Bearbeiten]

Red Hat beauftragte im zweiten Quartal 2010 Edward Shishkin, einen der ursprünglichen Reiser4-Entwickler, mit einem Codereview. Shishkins Schluss war, dass das Design fehlerhaft ist, da dem ursprünglichen Algorithmus in Kernpunkten nicht gefolgt wird. Die Designfehler führen dazu, dass in speziellen Fällen der Plattenplatz ausgehen kann, obwohl genügend Platz vorhanden ist.[21][22][23]

Weblinks[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Valerie Aurora geb. Henson: A short history of btrfs. btrfs: Pre-history. In: LWN.net. 22. Juni 2009, abgerufen am 4. Oktober 2010 (englisch): „Rodeh’s btrees are different: […], he got rid of the links between leaves of the tree […]. (This is a fairly standard form of btrees in file systems, sometimes called 'B+trees'.)“
  2. A Conversation with Chris Mason on BTRfs: the next generation file system for Linux. Abgerufen am 13. Januar 2013.
  3. Valerie Henson: Chunkfs: Fast file system check and repair. 2008, abgerufen am 5. Februar 2008 (OGG, 106,8 MB, Laufzeit 18 Minuten, 49 Sekunden): „It's called Butter FS or B-tree FS, but all the cool kids say Butter FS“
  4. Jake Edge: CRFS and POHMELFS. In: LWN.net. Eklektix, Inc., 6. Februar 2008, abgerufen am 4. Oktober 2010 (englisch).
  5. a b Chris Mason: [ANNOUNCE Btrfs: a copy on write, snapshotting FS.] In: Linux Kernel Mailing List archive. 12. Juni 2007, abgerufen am 29. Mai 2010 (englisch).
  6. Btrfs-Dateisystem. Abgerufen am 12. August 2013.
  7. Andrew Morton: Status and Direction of Kernel Development. (Nicht mehr online verfügbar.) 9. Juli 2008, ehemals im Original, abgerufen am 4. Oktober 2010 (PDF; 58 kB, englisch): „I am hoping that btrfs will save us. But as far as I know it is not getting as much external development support as it warrants – Merging btrfs into mainline might help here“
  8. Kernel-Log: Keine Unstable-Series, Linux 2008.7, Umgang mit Sicherheitskorrekturen. In: heise open. 16. Juli 2008, abgerufen am 4. Oktober 2010.
  9. Thorsten Leemhuis: Kernel-Log – Was 3.9 bringt. In: heise.de. Heise Zeitschriften Verlag GmbH & Co. KG, 27. März 2013, abgerufen am 30. März 2013 (deutsch).
  10. Theodore Ts'o: Re: reiser4 for 2.6.27-rc1. In: Linux Kernel Mailing List archive. KernelTrap, 1. August 2008, archiviert vom Original am 3. September 2008, abgerufen am 16. Oktober 2010 (englisch).
  11. Ohad Rodeh: B-trees, Shadowing, and Clones. 2008, abgerufen am 16. Oktober 2010 (PDF; 2,5 MB, englisch).
  12. Valerie Aurora: A short history of btrfs. In: LWN.net. 22. Juli 2009, abgerufen am 22. August 2009 (englisch).
  13. Jonathan Corbet: Btrfs merged for 2.6.29. In: lwn.net. 9. Januar 2009, abgerufen am 4. Oktober 2010 (englisch).
  14. OpenSUSE 11.3: Product highlights. 1.1 Support for the new Btrfs file system. In: openSUSE Wiki. Archiviert vom Original am 26. Juli 2010, abgerufen am 17. Juli 2010 (englisch): „openSUSE is the first distribution that lets you choose Btrfs in the installer.“
  15. Oracle Linux mit Btrfs. 14. März 2012, abgerufen am 14. März 2012.
  16. Mirko Dölle: MeeGo-Projekt wählt Btrfs zum Standard-Dateisystem. In: heise open. 12. Mai 2010, abgerufen am 4. Oktober 2010.
  17. Jörg Thoma: Neuerungen für Fedora 17 stehen fest. In: golem.de. 13. Dezember 2011, abgerufen am 9. Februar 2012.
  18. Thorsten Leemhuis: Fedora 19: MariaDB statt MySQL, aber kein Btrfs. In: heise.de. 31. Januar 2013, abgerufen am 31. Januar 2013.
  19. fedoraproject.org: 9.14.4.  Create a Btrfs subvolume
  20. SUSE: Release Notes for SUSE Linux Enterprise Server 12. In: suse.com. 16. April 2014, abgerufen am 16. April 2014.
  21. Edward Shishkin: Btrfs: broken file system design (was Unbound(?) internal fragmentation in Btrfs). In: Linux Kernel Mailing List archive. 18. Juni 2010, abgerufen am 31. Dezember 2010 (englisch).
  22. Edward Shishkin: Re: Balancing leaves when walking from top to down (was Btrfs:...). In: linux-btrfs. 30. Juni 2010, abgerufen am 8. Januar 2011 (englisch).
  23. FAQ. In: btrfs Wiki. 8. Januar 2011, archiviert vom Original am 20. Juli 2011, abgerufen am 8. Januar 2011 (englisch).