Bcachefs

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Bcachefs 是新一代的写时复制（CoW）文件系统，旨在提供类似 Btrfs 与 ZFS 的功能，同时让代码更简洁，文件系统更稳定、速度更快，以及使用 GPL 兼容的许可证。

Bcachefs 基于 Bcache，两者都主要由 Kent Overstreet 开发。

安装[编辑 | 编辑源代码]

自 2024 年 1 月内核发布 6.7 版本起，Bcachefs 已被合并到上游，因此可以直接安装 linux包 或是 linux-zen包 来使用。其他的内核软件包可能基于低于 6.7 版本的内核，所以可能会需要额外的补丁才能使用 Bcachefs。

bcachefs-tools包 是 Bcachefs 用户空间的工具。

配置[编辑 | 编辑源代码]

单盘[编辑 | 编辑源代码]

# bcachefs format /dev/sdX
# mount -t bcachefs /dev/sdX /mnt

多盘[编辑 | 编辑源代码]

与 RAID0 类似，Bcachefs 默认会将数据条带化存储 (stripe)。数据冗余由 replicas 选项进行处理。 对 2 个存储设备使用 --replicas=2 相当于 RAID1，对 4 个存储设备使用 --replicas=2 相当于 RAID10，以此类推。 

# bcachefs format /dev/sdX /dev/sdY --replicas=n
# mount -t bcachefs /dev/sdX:/dev/sdY /mnt

Bcachefs 支持混合使用不同的储存设备。如果储存设备的大小不同，为了让每个储存设备以相同的速率填满数据，文件系统在某些储存设备上会使用更大的条带。如果储存设备的速度不同，对冗余数据的读取请求会被发往 IO 延迟最低的设备。如果有些储存设备比其他更可靠（例如硬件 RAID），可以通过 --durability=2 device 来把上面的每份数据副本算成两份。

SSD 缓存[编辑 | 编辑源代码]

Bcachefs 有三个储存目标（storage targets）: background、foreground 和 promote。对文件系统进行的写入优先使用 foreground，然后随着时间推移移动至 background。对文件系统的读取会缓存在 promote 上。

注意： 这只是对一个单一储存池而言的优先级。如果 foreground 满了，则系统会直接向 background 写入，或者如果两个都满了则会试着写入 promote。文件系统的元数据会优先写入 foreground，但也有可能会写入三个目标中的任意一个。在移除缓存设备时请小心，因为它们可能仍旧储存了数据。请参见 #移除设备

推荐的一种配置是使用一组 SSD 作为 foreground 和 promote，使用一组 HDD 作为 background（也就是回写缓存）。 

# bcachefs format \
    --label=ssd.ssd1 /dev/sdA \
    --label=ssd.ssd2 /dev/sdB \
    --label=hdd.hdd1 /dev/sdC \
    --label=hdd.hdd2 /dev/sdD \
    --label=hdd.hdd3 /dev/sdE \
    --label=hdd.hdd4 /dev/sdF \
    --replicas=2 \
    --foreground_target=ssd \
    --promote_target=ssd \
    --background_target=hdd
# mount -t bcachefs /dev/sdA:/dev/sdB:/dev/sdC:/dev/sdD:/dev/sdE:/dev/sdF /mnt

如果想配置直写缓存，和上面操作基本一致，不过要对每个 SSD 设备设置 --durability=0 device。 如果想配置绕写缓存，只需把 HDD 设为 foreground，把 SSD 设为 promote。

配置[编辑 | 编辑源代码]

这篇文章的某些内容需要扩充。

原因： 缺少应该使用什么选项的细节。 (在 Talk:Bcachefs 中讨论)

大多数选项都可以在使用 bcachefs format 格式化时，在挂载时 (mount -o option=value)，或是通过 sysfs (echo X > /sys/fs/bcachefs/UUID/options/option) 设置。格式化时的设置与通过 sysfs 更改的设置会被保存到文件系统的超级块中，成为设备的默认选项。挂载时的选项会覆盖这些默认值。

注意： 要使用 sysfs 必须先挂载文件系统。除了 fsck 以外，所有的操作都可以在文件系统挂载状态下进行。

一些可用选项举例如下：

Bcachefs 选项
选项 描述
metadata_checksum 指定用于元数据写入的校验和 (checksum)算法。默认情况下，算法为 crc32c。可以从none、crc32c、crc64、xxhash中选择其一。
data_checksum 指定用于数据写入的校验和 (checksum)算法，与metadata_checksum具有相同的默认值和选项。
compression 指定用于（前台）压缩的算法。默认情况下此选项为none。可以从none、lz4、gzip、zstd中选择其一。
background_compression 指定用于后台压缩的算法，与compression具有相同的默认值和选项。
str_hash 指定用于directory entries和 xattrs 的哈希函数。可以从crc32c、crc64和siphash中选择其一。
nocow 在可能的情况下，所有写入都将就地完成。快照 (snapshot) 和 reflink 仍会导致 COW 写入。该选项会隐式禁用数据校验、压缩和加密。
encrypted 启用文件系统加密（chacha20/poly1305）；将提示输入密码。

更多选项可以在 bcachefs 文档中找到。

以下内容可以通过 bcachefs setattr file --option=value 按每个文件或目录进行设置。如果在一个目录中设置，它会进行递归传递。

注意： 重新平衡线程目前为止不会在后台调整副本。也就是说，如果更改文件的副本选项，则必须手动运行 rereplicate 命令以确保旧文件遵循新规则。
  • 数据冗余数 (data_replicas)
  • 数据校验和 (data_checksum)
  • 前台压缩 (compression)、后台压缩 (background_compression)
  • 存储组配置：foreground_target、background_target、promote_target

要检查哪些选项处于活动状态，可以执行 getfattr -d -m 'bcachefs_effective\.' directory/file

注意： 目前储存设备用量显示的是未压缩时的大小。除此之外，压缩功能一切正常。

更改设备所属储存组[编辑 | 编辑源代码]

可以通过 sysfs 更改所属储存组： 

# echo group.drive_name > /sys/fs/bcachefs/filesystem_uuid/dev-X/label
注意： 需要重新挂载才能生效。

添加设备[编辑 | 编辑源代码]

# bcachefs device add --label=group.drive_name /mnt /dev/device

若这是某储存组中的第一个设备，则需要修改储存目标的设置才能使用。以下例子添加了一个缓存设备。 

# echo new_group > /sys/fs/bcachefs/filesystem_uuid/options/promote_target
# echo new_group > /sys/fs/bcachefs/filesystem_uuid/options/foreground_target
# echo old_group > /sys/fs/bcachefs/filesystem_uuid/options/background_target
注意： 只有新的写入会被分散到新添加的设备中去。已经写入的内容不会改变，除非储存设备的占用达到一个阈值，从而触发重新平衡（rebalance/restripe）。目前无法手动触发重新平衡。

移除设备[编辑 | 编辑源代码]

首先请确保至少设备上有两份元数据（设备移除（evacuate）功能似乎对元数据不奏效）。如果数据和元数据都已经有冗余了，可以跳过这一步。 

# echo 2 > /sys/fs/bcachefs/UUID/options/metadata_replicas
# bcachefs data rereplicate /mnt
# bcachefs device set-state ro device
# bcachefs device evacuate device

将状态设置为 ro，表示只读。

若想移除设备： 

# bcachefs device remove device
# bcachefs data rereplicate /mnt

冗余[编辑 | 编辑源代码]

元数据和数据副本可以根据用户所需的冗余级别单独配置。有五个与冗余相关的选项：

  • --replicas=X 同时设置元数据和数据副本的数量。
  • --metadata_replicas=X 设置最终写入的元数据副本的数量。
  • --data_replicas=X 设置最终写入的数据副本数量。
  • --metadata_replicas_required=X 设置在元数据被视为“已写入”之前必须写入的元数据副本数量。
  • --data_replicas_required=X 设置在数据被视为“已写入”之前必须写入的数据副本数量。
注意： --[meta]data_replicas_required 和 --[meta]data_replicas 之间的区别很重要，因为“所需副本”(replicas required)值设定了立即写入副本数量的下限，而“副本”(replicas)值设定了最终写入副本的目标数量。

提示和技巧[编辑 | 编辑源代码]

这篇文章的某些内容需要扩充。

原因： 关于自动挂载的内容可能会有些用处。 (在 Talk:Bcachefs 中讨论)

请查看 Systemd/Journal 以获取更多有用的错误信息。

标志顺序[编辑 | 编辑源代码]

一些 bcachefs format 标志是根据其参数顺序设置的，并且仅影响切换标志后出现的驱动器。例如，如果希望 SSD 具有 --durability=0 并启用 --discard 而 HDD 使用默认值，请确保按以下顺序传递参数： 

# bcachefs format \
    --label=hdd.hdd1 /dev/sdC \
    --label=hdd.hdd2 /dev/sdD \
    --label=hdd.hdd3 /dev/sdE \
    --label=hdd.hdd4 /dev/sdF \
    --durability=0 --discard \
    --label=ssd.ssd1 /dev/sdA \
    --label=ssd.ssd2 /dev/sdB \
    --replicas=2 \
    --foreground_target=ssd \
    --promote_target=ssd \
    --background_target=hdd

故障排除[编辑 | 编辑源代码]

32 位程序无法查看目录内容[编辑 | 编辑源代码]

部分 32 位程序可能无法获取 Bcachefs 目录中的内容，这是由于执行 readdir(3) syscall 时文件系统返回的数据不兼容所导致。[1]

要解决这个问题，可以暂时使用不同的文件系统供程序读写，比如 tmpfs。

swapfile 包含空洞或其他不支持的扩展[编辑 | 编辑源代码]

Bcachefs 目前不支持交换文件。

多设备 fstab[编辑 | 编辑源代码]

systemd 目前存在一个错误，无法在启动时使用 fstab 中用冒号分隔的设备挂载多设备 bcachefs 文件系统。在执行 mount -a 时可以正常工作，但无法在启动时加载。 

# /dev/nvme0n1:/dev/nvme1n1:/dev/sda:/dev/sdb    /mnt   bcachefs defaults,nofail 0 0

要在启动时挂载多设备文件系统，必须在 fstab 中使用 OLD_BLKID_UUID。 

# OLD_BLKID_UUID=10176fc9-c4fa-4a30-9fd0-a756d861c4cd     /mnt   bcachefs defaults,nofail 0 0

文件系统 UUID / 外部 UUID 可以通过以下任意一种方法找到： 

# bcachefs fs usage
# bcachefs show-super device

挂载加密设备错误[编辑 | 编辑源代码]

对于使用 --encrypted 选项创建的设备，当 bcachefs unlock /dev/sdXY 后挂载失败时，出现 

ERROR - bcachefs::commands::cmd_mount: Fatal error: Required key not available

可以通过手动将密钥链接到会话来解决这个问题[2]： 

# keyctl link @u @s
# mount /dev/sdXY /mnt
Enter passphrase:

不需要输入 mount 要求的密码（按回车键即可）。

另请参阅[编辑 | 编辑源代码]

取自“https://wiki.archlinuxcn.org/wzh/index.php?title=Bcachefs&oldid=26417”