BTRFS ist ein modernes Copy-on-Write-Dateisystem (COW) für Linux, das auf die Implementierung erweiterter Funktionen abzielt und gleichzeitig den Schwerpunkt auf Fehlertoleranz, Reparatur und einfache Verwaltung legt. Seine Hauptfunktionen und Vorteile sind:

• Snapshots, die keine vollständige Kopie der Dateien erstellen
• Integriertes Volume-Management, Unterstützung für softwarebasiertes RAID 0, RAID 1, RAID 10 und andere
• Selbstheilung – Prüfsummen für Daten und Metadaten, automatische Erkennung stiller Datenbeschädigungen

Ein BTRFS Dateisystem wird mit mkfs.btrfs erstellt. Die häufigsten Optionen die bei der Erstellung des Dateisystems mit angeben werden sind:

• -L Um dem Dateisystem ein Label zu geben
• --csum Um dem gewünschten checksum Algorithmus auszuwählen (Standard ist crc32c). Dies lässt sich nachträglich nicht mehr ändern!
• -O Um nicht benötigte Funktionen wie z.b. die raid56 oder quota an/abzuschalten. Für eine Vollständige Liste siehe auch -O list-all

Dieser Befehl gibt dem Dateisystem einen Namen, verwendet den xxhash Algorithmus für Checksummen und deaktiviert die Funktionen raid56 und quota:

# mkfs.btrfs -L "Label-Name" --csum xxhash -O ^raid56,^quota

Ein BTRFS-Subvolumen ist ein Teil eines Dateisystems mit einer eigenen, unabhängigen Datei-/Verzeichnishierarchie und einem Inode-Nummern-Namespace. Subvolumen können Dateibereiche gemeinsam nutzen.

Für weitere Informationen siehe:

• Btrfs Subvolumen Dokumentation
• Suletuxe Forum Eintrag (Einfachere sinnbildliche Beschreibung eines Subvolumen)

Dieser Befehl geht davon aus, dass man sich im Root Verzeichnis seines Btrfs Dateisystems (Subvolume ID 5) befindet. Und legt gleich mehrere Subvolumen auf einmal an. @ für das Betriebssystem Wurzel Verzeichnis, @home für das /home Verzeichnis @cache für /var/cache und @.snapshots für spätere Snapshots Ablage unter /.snapshots.

# btrfs subvolume create @ @home @cache @.snapshots

Für spätere forensische Untersuchungen der Logs, könnte man das Verzeichnis /var/log in einem eigenen Subvolumen @log auslagern, damit bei einem Rollback des @ Subvolumes die Logs erhalten bleiben.

Es folgt ein Beispiel Mount Befehl, um ein angelegtes Subvolumen direkt zu mounten. Die wichtige Mount Option ist hierbei subvol= womit das gewünschte Subvolumen angeben wird. Andere beliebte Mount Optionen sind noatime,compress=zstd,discard

# mount -t btrfs -o noatime,subvol=@ /dev/sdX /mnt/

Es folgt ein umfangreicher Beispiel fstab Eintrag:

UUID=c6757eef-ba72-4038-847f-a2ef19cf9c52 / btrfs rw,noatime,compress=zstd:3,ssd,space_cache=v2,subvol=/@ 0 0

Ein Snapshot ist ebenfalls ein Subvolumen, jedoch mit einem vorgegebenen Anfangsinhalt des ursprünglichen Subvolumen. Ein Subvolumen hat immer die Inode-Nummer 256. Somit kann ein Snapshot wie eine schnelle Art von Referenzierung mit dem Inhalt eines anderen Subvolumen betrachtet werden, das sich nicht mit ändert.

Ein Snapshot wird so angelegt:

• -r legt ein Readonly Snapshot an.

btrfs subvolume snapshot [-r] <subvolume> <Speicherort des Snapshots>

• Btrfs Dokumentation Subvolumes

Das Anlegen von eines Snapshots lässt sich mithilfe verschiederner Tools automatisieren. Eins davon ist yabsnap. Für eine Erläuterung siehe dazu:

• yabsnap Github Repo
• Arch Wiki yabsnap Eintrag

Wenn eine Swapdatei verwendet werden soll gibt es ein paar Dinge zu beachten:

• Das Subvolumen worin sich eine Swapdatei befindet, kann kein Snapshot für angelegt werden. Daher ist es ratsam die Swapdatei alleine für sich in ein eigenes Subvolume z.B.@swap anzulegen. Und diese z.b. unter /swap/ zu mounten.
• Für die Swapdatei muss COW deaktiviert sein. COW lässt sich anfänglich nur für leere Dateien abschalten. um den Vorgang zu vereinfachen haben die btrfs tools eine Hilfefunktion dafür, die diese schritte mit erledigt, siehe weiter unten.
• Soll die Swapdatei z.B. für den Ruhezustand verwendet werden, so lässt sich das Offset der Swapdatei nicht mit filefrag -v bestimmen. Da Btrfs eine Abstraktionsschicht zum Mappen der Dateien verwendet. um das Offset zu bestimmen, gibt es auch eine Hilfefunktion in den btrfs tools siehe

# btrfs filesystem mkswapfile -U clear -s 2G <Datei>

• -U gibt eine UUID für die Swapdatei an.
• -s Gibt die größe der Swapdatei an (Standard ist 2 GiB)

btrfs inspect-internal map-swapfile -r <swapdatei>

• btrfs Dokumentation - Swapfile

• https://btrfs.readthedocs.io/
• yabsnap (Snapshot Automation Tool)
• Suletuxe Forum - Diskussionsthread
• Suletuxe Forum - Subvolume Layout
• Suletuxe Forum - Automatische btrfs snapshots mit yabsnap
• Suletuxe Forum - Sichern einzelener Subvolumes von Btrfs
• Btrfs Subvolume Backups mit restic