Cos'è il File System Btrfs e conviene usarlo?

Hai un nuovo dispositivo Linux e già ti viene chiesto di fare scelte critiche? Che guastafeste! Scegliere un file system per Linux può essere una sfida impegnativa, quindi ti capiamo. Per tua fortuna, è anche un argomento che conosciamo molto bene.

Oggi discuteremo del file system Btrfs e di come si confronta con la concorrenza file system EXT4.

Spiegazione dei file system

Il modo più semplice per spiegare un file system è come un database di tutti i file all'interno di un sistema operativo. Ogni OS ha un file system che aiuta a memorizzare i dati in modo efficiente e a recuperarli quando necessario. Un file system ti dice dove è archiviato un file specifico e come.

Come puoi immaginare, un file system è di fondamentale importanza per il corretto funzionamento della tua macchina e dell'intero sistema di archiviazione.

Se vuoi saperne di più, guarda il video qui sotto per i dettagli:

Mentre Windows e macOS hanno file system predefiniti che non puoi sostituire, Linux è unico a questo riguardo – e un po’ più esigente.

Quando installi Linux sul tuo dispositivo, devi scegliere tra Ext, Ext2, Ext3, Ext4, JFS, ReiserFS, XFS, Btrfs, ZFS e file di swap. L'opzione predefinita per Linux OS è Ext4, ma sempre più utenti scelgono di sostituirlo con Btrfs.

Perché?

Scopriamolo.

Cos'è il file system Btrfs?

Come tutti gli altri file system, controlla cosa succede ai file una volta modificati. Btrfs ha un approccio unico. La caratteristica principale di questo file system è la sua tecnica di gestione delle risorse copy-on-write (COW). Questo meccanismo non sostituisce i file con versioni modificate ma conserva entrambe le versioni salvando una copia di un nuovo file.

Una caratteristica eccellente di Btrfs è che non crea duplicati generando copie.

Come è possibile, ti chiedi?

Invece di copiare un file intero, Btrfs cattura solo la parte modificata creando uno snapshot. È una soluzione fantastica in termini di efficienza, poiché evita riduplicazioni. Non essendoci motivo di creare una copia del file originale, Btrfs prende piccoli snapshot che non creano confusione.

Per questo e altri motivi, Btrfs è diventato molto popolare con la diffusione di Fedora nei primi anni 2000 – soprattutto per i casi d’uso che prevedono ampio spazio di archiviazione e prestazioni elevate.

Il file system Btrfs è anche conosciuto come il file system a B-tree. È stabile nel kernel Linux dal 2013 ed è rimasto completamente open source.

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Caratteristiche del file system Btrfs

Btrfs è una delle tante varianti di file system per dispositivi Linux.

Oltre agli snapshot, che ti permettono di archiviare fino a 16 exbibyte o 18446,7 petabyte di dati, il file system Btrfs offre una gamma di altre funzionalità. Gli utenti Linux potrebbero trovarle preziose e preferirle alle capacità dei file system alternativi.

Caratteristiche principali di Btrfs e i loro vantaggi

Alcune delle migliori funzionalità del file system Btrfs includono le seguenti.

Abbiamo già parlato degli snapshot come caratteristica più distintiva e interessante di Btrfs, ma sottolineiamolo ancora per chiarezza. Uno snapshot di file rappresenta il modo in cui il meccanismo copy-on-write di Btrfs gestisce le modifiche ai file. Tecnicamente, è un sottovolume che contiene gli stessi dati e metadati del file originale, esclusa la parte non modificata.

La clonazione dei file è il meccanismo alla base degli snapshot di Btrfs. In parole semplici, è un modo per ridurre il numero di collegamenti che puntano allo stesso inode. L'operazione clone di Btrfs crea un nuovo inode per ogni snapshot di file, con blocchi del disco comuni sia al nuovo inode che al file originale.

Per migliorare la gestione dei metadati e risparmiare spazio di archiviazione, Btrfs deduplica i dati cercando i file che presentano gli stessi blocchi e cancellando una copia dei blocchi dati combinando le altre parti come copie clonate dei file.

Btrfs è un file system basato su extents, il che significa che ogni file che archivi su Linux necessita di un extent separato. I file più grandi possono, a volte, essere distribuiti su più extent, nel qual caso sono i metadati a collegarli. Btrfs ti consente di modificare un intero extent di dati, copiandolo in una posizione diversa per prevenire la perdita di dati in caso di interruzione di corrente.

Il file system Btrfs ti permette di creare file di swap su tutti i dispositivi che usano il Kernel Linux 5.0 o versioni successive.

Essendo un file system COW, Btrfs gestisce la frammentazione permettendoti di deframmentare il file system online. La deframmentazione riloca gli extent in modo che i frammenti dello stesso file siano il più possibile vicini e continui tra loro. Questo è importante perché la frammentazione può rallentare notevolmente il file system.

L’albero radice di Btrfs si ramifica in alberi binari. Ogni albero binario è uno spazio dei nomi separato che chiamiamo sottovolume.

Il file system comprime e decomprime automaticamente i file Btrfs in background.

L’allocazione dinamica degli inode ti consente di archiviare quanti file vuoi fintanto che hai spazio libero su disco. Distribuisce gli inode tra i file invece di allocarne un numero fisso.

Una delle caratteristiche più interessanti di Btrfs è il supporto per diversi livelli RAID, inclusi RAID 0, RAID 1, RAID 10, RAID 5, e RAID 6.

I file Btfrs si auto-riparano attraverso checksum di dati e metadati. Il sistema crea due copie dei metadati per ogni file e le convalida entrambe. Se trova due copie che non corrispondono, identifica un file corrotto confrontandolo con l’altra copia (mirroring dei metadati). Come ultimo passo, utilizza i volumi RAID per recuperare i dati danneggiati.

Stabilità di Btrfs

Il file system Btrfs è stabile dal 2013. Questo significa che Btrfs è utilizzabile e pienamente funzionante da tempo, ma è anche abbastanza affidabile? Può supportare grandi volumi di dati e sostenere alte prestazioni? Ebbene, dipende da chi lo chiede.

Se hai intenzione di usarlo in un ambiente produttivo, alcune funzionalità potrebbero non essere ancora pronte. Ti consigliamo di controllare la pagina ufficiale Status – BtrfsPagina Wiki, dove il team di Btrfs condivide aggiornamenti sui progressi attuali. Al momento, la pagina dichiara quanto segue:

“Il codice base di Btrfs è stabile. Tuttavia, sono ancora in fase di sviluppo nuove funzionalità. Si fa ogni sforzo per garantire che rimanga stabile e veloce ad ogni commit. Questo ritmo rapido di sviluppo significa che il filesystem migliora visibilmente ad ogni nuova release di Linux, quindi si consiglia vivamente agli utenti di utilizzare il kernel più moderno possibile..”

Vantaggi del file system Btrfs

Questi sono i vantaggi più notevoli del file system Btrfs.

Potrebbe essere più facile per i nuovi utenti Linux comprendere il concetto di sottovolumi se li confrontiamo con le partizioni. Tuttavia, anche se si comportano in modo simile, non sono la stessa cosa. Infatti, i sottovolumi di Btrfs somigliano più ai volumi nel Logical Volume Manager (LVM) che alle tradizionali partizioni disco.

Detto ciò, i sottovolumi Btrfs garantiscono una ridimensionabilità flessibile e veloce.

A cosa serve tutto ciò nella pratica?

Ad esempio, i sottovolumi ti permettono di creare separatamente root e home durante l’installazione di Linux. Facendolo, lo spazio verrà suddiviso automaticamente, evitandoti di dover determinare le dimensioni delle partizioni per root e home.

Btrfs prende molto seriamente l’efficienza nella gestione delle risorse.

Uno degli aspetti più convincenti di questo filesystem è la sua capacità di ridurre notevolmente la dimensione dei file. Questo genera una gamma di vantaggi eccellenti, e non si tratta solo di più spazio di archiviazione — che è il beneficio più evidente della compressione dei dati.

Un altro effetto collaterale positivo della compressione dei dati in un file system Btrfs è che grava meno sui dispositivi di archiviazione basati su flash, il che significa una maggiore durata del dispositivo.

La compressione dei dati rende anche i caricamenti più veloci, a meno che tu non stia eseguendo un processo che richiede un accesso pesante al disco rigido. In quel caso, accedere al disco rigido potrebbe provocare l’effetto opposto e rallentare le prestazioni.

Le istantanee sono la caratteristica più apprezzata del file system Btfrs perché organizzano lo spazio di archiviazione e consentono un facile recupero dei dati.

Le istantanee Btrfs sono così piccole che non occupano spazio aggiuntivo. Tuttavia, conservano una copia di tutto il contenuto nel file system.

Questo è un grande vantaggio per utenti privati e aziendali, in quanto neutralizza uno dei principali problemi che gli utenti di oggi affrontano — l’errore umano. Se elimini o sposti accidentalmente anche solo una parte di un file, l’uso degli snapshot può salvarti dalla perdita o dalla corruzione dei dati.

Svantaggi del file system Btrfs

I seguenti svantaggi sono i punti più deboli di Btrfs.

Sebbene i checksum funzionino, sono piuttosto complessi. Un'altra sfida è che non è possibile utilizzare il recupero dei danni del file system Btrfs su versioni non montate.

Non c’è modo di proteggere rapidamente i tuoi file quando usi Btrfs perché non esiste una crittografia Btrfs nativa. Puoi aggiungerla tramite fornitori di terze parti se non ti dispiace passare attraverso procedure aggiuntive.

Quando modifichi un grande file che si estende su diversi extent in un file system COW, l’operazione di clonazione può rendere sparsi file originali e modifiche su extent separati in tutto il dispositivo di archiviazione. Questo si chiama frammentazione.

La frammentazione è un problema perché rallenta le prestazioni.

Gli utenti Btrfs possono risolvere questo problema con la deframmentazione online, che funziona solo fino a un certo punto. Non è la soluzione migliore poiché crea un’altra copia del file e aumenta la dimensione dell’istantanea.

Esatto: anche se il file system Btrfs è stabile, il RAID è ancora una delle componenti in sviluppo.

Btrfs vs. EXT4 – Qual è il migliore?

Confronto diretto: Btrfs vs. EXT4

La domanda definitiva rimane — quale tra Btrfs e Ext4 è migliore? Come menzionato, Ext4 è il file system di default di Linux. Se non lo conosci, tutto ciò che devi sapere è che Ext4 è consolidato e molto affidabile.

Le numerose differenze tra Btrfs ed Ext4 derivano dalla loro differenza fondamentale: Btrfs è un file system di tipo copy-to-write, mentre Ext4 è un sistema journaling. I file system journaling mantengono i metadati su un registro, il che li aiuta a tenere traccia dei file e delle modifiche ai file.

Quindi, chi vince?

Alla fine, si tratta di qualità vs. quantità. Non che Btrfs non sia un sistema di alta qualità, ma non è ancora stabile come il collaudato Ext4. Btrfs offre più spazio, ma potrebbe deluderti. Ext4 è molto più piccolo, ma robusto e affidabile.

Come ripristinare file dal file system Btrfs?

Supponiamo che tu scelga Btrfs perché hai necessità di snapshot, deduplicazione e compressione, quindi è assolutamente ragionevole. Tuttavia, se dovesse deluderti? Se Btrfs perde i tuoi dati, puoi fare qualcosa?

Fortunatamente, sì!

Non solo esiste un modo per recuperare i dati da Btrfs, ma ci sono anche tre diversi metodi utilizzabili:

Puoi visitare Ripristinare file da Btrfs per una guida passo-passo.

Ti avvisiamo subito — i primi due metodi richiedono programmazione. Se non sai come fare o sei ancora alle prime armi, è meglio esercitarsi in un’altra occasione. Un errore di programmazione può causare problemi peggiori della perdita di dati.

Il modo più semplice (e sicuro) per ripristinare i dati da Btrfs è con un software di recupero dati per Linux come Wondershare Recoverit. Wondershare Recoverit è uno strumento di recupero dati che può aiutarti a ripristinare più di 1.000 tipi di file in più di 500 scenari di perdita dati — e nel caso di Linux, funziona anche tramite connessione remota.

Ecco un video tutorial su come utilizzare Wondershare Recoverit per recupero file Linux per ripristinare i file eliminati da Btrfs.

Domande frequenti sul file system Btrfs

Verdetto finale: dovresti passare a Btrfs?

Conclusione

Non commetterai errori scegliendo il file system Btrfs rispetto alle altre opzioni Linux disponibili. Anche se è ancora in sviluppo, Btrfs migliora ogni giorno. Anche se altri file system sono più affidabili, Btrfs continua ad avere il team più laborioso e il miglior supporto.

Inoltre, Btrfs è l’unico serio concorrente con snapshot COW e altre caratteristiche per la riduzione dei file e l’autoriparazione. Se hai bisogno di molto spazio libero, è la scelta ovvia. Anche se Btrfs non dovesse proteggere i tuoi dati, puoi sempre usare Wondershare Recoverit per recuperare ciò che hai perso.