Linux-Dateisystem Was ist Btrfs (B-Tree FS)?

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Btrfs ist ein für Linux entwickeltes Dateisystem. Es hat einige Gemeinsamkeiten mit ZFS. Das Dateisystem kann bis zu 16 Exabyte groß werden, nutzt Copy-on-Write und bietet integriertes RAID. Daten und Metadaten werden in B-Baumstrukturen verwaltet. B-Tree FS kann als Alternative zu Dateisystemen wie Ext3 oder Ext4 eingesetzt werden. Das Journaling-Filesystem bietet Funktionserweiterungen wie prüfsummenbasierten Schutz vor Datenfehlern, Snapshots und einiges mehr.

Das Kürzel Btrfs steht für „B-Tree Filesystem“ („B-Tree FS“). Ausgesprochen wird es teilweise als „Better Filesystem“ oder „Butter Filesystem“. Es handelt sich um ein für das Betriebssystem Linux entwickeltes 64-Bit-Dateisystem.

B-Tree FS steht unter der Open-Source-Lizenz GNU General Public License (GPL) und gehört seit der Kernel-Version 2.6.29 aus dem Jahr 2009 zu den offiziell unterstützten Linux-Dateisystemen. Es wird als Nachfolger von Dateisystemen wie Ext3 oder Ext4 gehandelt und lässt sich als leistungsfähige Alternative zu Extended Filesystemen einsetzen. Mit dem Dienstprogramm btrfs-convert können bestehende Ext3- oder Ext4-Dateisysteme reversibel in B-Tree-Filesysteme konvertiert werden.

B-Tree FS hat einige Gemeinsamkeiten mit den Dateisystemen ZFS und APFS (Apple File System). Es verwaltet Daten und Metadaten in B-Baumstrukturen, besitzt Journaling-Funktionalität, verwendet Copy-on-Write, bietet integriertes RAID und ermöglicht sehr große Dateisysteme mit bis zu 16 Exabyte Daten. B-Tree FS ist mit dem Dateisystemtreiber WinBtrfs auf Rechnern mit den Betriebssystemen Windows oder ReactOS einsetzbar. Einige NAS-Betriebssysteme unterstützen das Dateisystem ebenfalls.

Grundprinzip des Dateisystems

B-Tree FS hat einige Gemeinsamkeiten mit dem von Sun Microsystems für Solaris entwickelten ZFS. Es hat wie ZFS integriertes RAID, Snapshots, bietet einen prüfsummenbasierten Schutz vor Datenfehlern und nutzt Copy-on-Write. Copy-on-Write verhindert, dass wie bei herkömmlichen Dateisystemen vorhandene Daten bei Änderungen überschrieben werden. Mit Copy-on-Write wird eine Kopie der vorhandenen Daten angelegt und erst dann die Änderung vorgenommen. So bleibt das Dateisystem bei Systemabstürzen oder Stromausfällen konsistent. Snapshots lassen sich mit Copy-on-Write schnell und ressourcenschonend erstellen.

Das Journaling-Dateisystem Btrfs verwaltet die Daten und Metadaten in Baumstrukturen. Es kommen B-Trees, ähnlich wie sie vom Journaling-Dateisystem für Unix-artige Betriebssysteme XFS verwendet werden, zum Einsatz. Abgesichert werden die Metadaten und Daten von Prüfsummen. Bei jedem Leseprozess werden die Prüfsummen überprüft. Fehlerhafte Daten werden automatisch erkannt und lassen sich mit einem konfigurierten RAID-Level wie RAID 1, RAID 5, RAID 6 oder RAID 10 wiederherstellen.

Merkmale und Funktionen des Dateisystems

B-Tree FS ist durch folgende Merkmale und Funktionen gekennzeichnet:

• maximale Dateisystemgröße: 2 hoch 64 Byte (16 EiB),

• maximale Dateigröße: 2 hoch 64 Byte (16 EiB),

• maximale Länge des Dateinamens: 255 Byte,

• erlaubte Zeichen im Dateinamen: alle Zeichen außer „0“ (null) und „/“,

• integriertes RAID,

• Snapshots,

• Ext3- und Ext4-Dateisysteme reversibel konvertierbar,

• Defragmentierung und Dateisystemüberprüfung im laufenden Betrieb,

• Vergrößerung oder Verkleinerung des Dateisystems im laufenden Betrieb,

• Prüfsummenfunktion für Daten und Metadaten,

• effizientes Speichern kleiner Dateien,

• Unterstützung von Access Control Lists (ACLs) nach POSIX-Standard,

• Unterstützung von Komprimierung und Verschlüsselung,

• Subvolumes.

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