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定時任務自動維護Btrfs

開場白

　　如果你看過原子能的這一部影片（违背祖宗的软件设计【让编程再次伟大#17】）的話，你應該會瞥到一眼，那就是符合UNIX原則的cron。而這個cron是一個符合KISS原則的自動定時任務，我推薦去看這個文章——〈Linux-crontab 排程（定時任務）〉，而這個組件確實十分簡單，基礎應用教學一句話就結束了，如下：

 分鐘(0-59)
 │ 小時(0-23)
 │ │ 日(1-31)
 │ │ │ 月(1-12)
 │ │ │ │ 星期 (0-7，其中0與7皆為星期日)
 │ │ │ │ │
 * * * * * command

　　那麼，我是要來用cron來為我的Btrfs設定一個自動化的維護嗎？其實也不是，我講的cron只是一個引子，而且這個組件在debian裡面，cron算是一個非必要的依賴（如果你是用systemd的，基本不需要）。我想要介紹相對簡單的做法，我們只需要稍微修改一下配置文件，我們就可以執行這個自動化任務。

安裝Btrfsmaintemance（針對Debian、Ubuntu）

　　我們打開終端機，執行一下下列命令完成安裝。

sudo apt install btrfsmaintenance

修改設定檔

  1. 使用你喜歡的編輯器打開，我是用nano。
sudo nano /etc/default/btrfsmaintenance
  1. 我的掛載點。

　　我講一下我的掛載點，接著我在來講要注意的事。可以得知，我的電腦除了ESP，剩下的就是一大塊的Btrfs分區（原因再這篇），而首要掛載點是/。我這裡要說一下，一般來說，btrfs有預設的掛載的子卷，以我來說，這就是@子卷，這個子卷對應的掛載點就是根目錄（/），因為這個level的數字最小，是屬於top level。後面我僅會列舉我有在用的參數。

xjd@XJD:~$ lsblk -T
NAME        MAJ:MIN RM   SIZE RO TYPE MOUNTPOINTS
nvme0n1     259:0    0 476.9G  0 disk 
├─nvme0n1p1 259:1    0   512M  0 part /boot/efi
└─nvme0n1p2 259:2    0 476.4G  0 part /var/log
                                      /home
                                      /var/cache
                                      /
xjd@XJD:~$ sudo btrfs su list /
ID 256 gen 11570 top level 5 path @
ID 257 gen 11570 top level 5 path @home
ID 258 gen 11570 top level 5 path @var_log
ID 259 gen 11394 top level 5 path @var_cache
...
xjd@XJD:~$ sudo btrfs subvolume get-default /
ID 5 (FS_TREE)
xjd@XJD:~$ sudo btrfs subvolume get-default
  1. 碎片重組的掛載點。

　　預設是auto，我也推薦是auto。如果你是用auto，那麼只會碎片重組有被掛載的子卷，因此，如果有些設備、子卷是不會被自動掛載的，你需要手動添加。

　　預設

BTRFS_DEFRAG_PATHS="auto"

　　可以手動添加，例如這個是添加到/mnt下面的一個裝置

BTRFS_MOUNT_POINTS="/ /mnt/backup_disk"
  1. 重組週期。

　　一般來說，一個月一次就夠了，甚至，如果你是用SSD用戶，也可以考慮不要，但是基於btrfs的特性，我會推薦久久一次，太頻繁的畫會增加寫入次數，太少的話，因為寫時複製的特性，難免有些碎片化。

BTRFS_DEFRAG_PERIOD="none"
  1. 設定要進行負載均衡（btrfs balance）的掛載點。

　　設定方式同第3.步。有趣的是，btrfs的balance是一個很重要的功能，假設btrfs要在一個新的磁區上寫入資料，btrfs會先請求一個區塊（一般來說是1GB左右）作為這個子卷寫入資料的地方，如果滿了就再申請依此類推，基於寫時複製的特性，這麼做可以方便做快照、保留舊的資料（寫時複製通俗點說，就是不同的進程可以讀取同一塊資料，倘若A進程像要修改，那麼A進程就複製一份自己修改，這就是所謂的寫時複製，就是「要修改時，再複製一份」），但是，有些資料已經用不到、被刪掉了，而這些區塊的利用率會不足，這就是所謂的寫入碎片（這和磁區碎片不一樣），我們可以用balance來合併這些利用率不高的區塊，進而提升空間利用率。

　　這裡就要再提一嘴，既然你大致知道了寫入碎片，那麼，你在使用虛擬機時，你應該把虛擬機的目錄關掉寫時複製，以免大量讀寫、浪費空間，日後還需要花大量時間回收那些空間。還油，如果電腦的效能允許的話，我會推薦打開透明壓縮，我用zstd算法是打開3倍壓縮，儘量減少要寫入的量。再更甚者，如果你真的很在意寫入次數、影碟壽命、資料安全，你應該多備份，然後改用LVM+ext4。

BTRFS_BALANCE_MOUNTPOINTS="auto"
  1. 設定負載均衡的週期。

　　預設是一個月一次，我也就保持，你可以依照喜好設定，但也不推薦太頻繁，以免增加讀寫、IO負載。

BTRFS_BALANCE_PERIOD="monthly"
  1. 設定回收利用率。

　　我們需要設定回收（執行balance）的區塊的使用率要小於多少才可以執行，這個數字我們不會設定太大，以免頻繁回收，但也不應該太小，不然就沒有效果，我是覺得看個人，我是回收利用率不到15%的區塊。DUAGE是資料本身寫入區塊的回收，而MUSAGE是Metadata的寫入區塊的回收，我一併設定好。

BTRFS_BALANCE_DUSAGE="5 10 15"
BTRFS_BALANCE_MUSAGE="5 10 15"
  1. 資料校驗。

　　這應該也算是Btrfs的主打，就是校驗資料和，如果壞了一兩個bits，可以反推回去進而還原資料、保護資料，當然，壞掉大面積，那麼這個機制基本就很有限。一樣，我們就使用自動偵測要校驗的分區，並且一個月校驗一次，且利用閒置時校驗。

BTRFS_SCRUB_MOUNTPOINTS="auto"
BTRFS_SCRUB_PERIOD="monthly"
BTRFS_SCRUB_PRIORITY="idle"
  1. TRIM。

　　如果你是用SSD的話（HDD就不用設定，因為不適用這個參數），那麼你一定需要TRIM這個指令，用來向硬碟標示那些區塊是用不到、可以寫入新資料覆蓋的磁區，這個我推薦頻率可以比重組再高一些。一樣，設定好掛載點後，就是週期，我是一週一次。如果你的電腦已經有排程的話，那我推薦選none。

BTRFS_TRIM_MOUNTPOINTS="auto"
BTRFS_TRIM_PERIOD="weekly"
  1. 啟動這個服務。
sudo systemctl restart btrfsmaintenance-refresh.service

尾聲

　　我這裡介紹btrfsmaintenance，是因為有成熟的配置文件可以直觀地設定，當然，那些參數其實都有對應的命令，你可以用cron來寫一個，而我只是接著cron來說一個定時任務的應用。還有，我在發佈完沒多久做了一點修改。

#Btrfs #Debian #Linux