Btrfs 详解：压缩

这篇文章将探索 Btrfs 中的透明文件系统压缩，以及它如何帮助节省存储空间。这篇文章是《Btrfs 详解》系列文章中的一篇。从 Fedora Linux 33 开始，Btrfs 就是 Fedora Workstation 和 Fedora Silverblue 的默认文件系统。

如果你错过了，这里是本系列的上一篇文章：Btrfs 详解：快照。

简介

很多人都经历过存储空间用完的情况。也许你想从互联网下载一个大文件，或者你需要快速从你的手机中复制些照片，然后操作突然失败。虽然存储空间成本正在稳步降低，但越来越多的设备要么制造时就是固定数量的存储容量，要么最终用户难以扩展其存储容量。

但当你的存储空间不足时你可以做什么呢？也许你会求助于云存储，或者你可以随身携带一些外部存储设备。

在这篇文章里我会研究该问题的另一种解决方案：透明的文件系统压缩，这是 Btrfs 的一个特性。理想情况下，这将解决你的存储问题，同时几乎不需要对你的系统进行修改！让我们来看看是如何做到的。

透明压缩的解释

首先，让我们来探寻 透明 压缩是什么意思。你可以通过像 gzip、xz 或者 bzip2 这些压缩算法去压缩文件。这通常是显式操作：你利用一个压缩工具并且让它操作你的文件。虽然根据文件的内容，节约了空间，这有一个主要的缺点：当你想读取文件或者修改的时候，你得先解压缩。

这不仅是一个乏味的过程，而且也暂时打破了你之前节省的空间。再者，你最终解压了你不想访问的那部分文件内容。明显有比这更好的方法！

相反，透明压缩发生在文件系统级别。在这里，压缩的文件对用户看起来像常规的未压缩文件一样。但是，它们是被压缩后存储在硬盘上的。这之所以可行，是因为操作系统仅仅选择性地访问那部分文件，并且确保在向磁盘写入更新时再次压缩它们。

这里的压缩是透明的在于它不被用户感知，除了在文件访问时可能的 CPU 负载小量增加。因此，你可以应用在已有的系统而不是进行硬件修改或者求助于云存储。

压缩算法对比

Btrfs 提供了多个压缩算法的选择。出于技术原因它不能选用任意的压缩算法。它现在支持：

• zstd
• lzo
• zlib

好消息是，由于透明压缩的工作原理，你不需要安装这些程序供 Btrfs 使用。在下面的文章里，你会看到如何去运行一个简单的性能测试来对比压缩算法。但是，为了运行性能测试，你必须安装必要的可执行文件。事后不需要留着它们，所以你将使用 Podman 容器来确保不会在系统中留下任何痕迹。

注意 ：因为 Btrfs 使用的压缩依赖于内核对这些压缩算法的（重新）实现，用户空间版本的算法得出的结果应该认为是粗略估计。

因为一次次敲重复的命令是枯燥的工作，我已经在 Gitlab 上准备了一个可以运行的 Bash 脚本 （https://gitlab.com/hartang/btrfs-compression-test）。这会用上面提到的每个算法在不同的压缩级别运行一次简单的压缩和解压缩。

首先，下载脚本：

“`
$ curl -LO https://gitlab.com/hartang/btrfs-compression-test/-/raw/main/btrfscompressiontest.sh

“`

下一步，启动一个 Fedora Linux 容器去挂载你当前的工作目录，以便你可以和主机交换文件同时在那里运行脚本：

“`
$ podman run –rm -it –security-opt label=disable -v “$PWD:$PWD” \
-w “$PWD” registry.fedoraproject.org/fedora:37

“`

最后运行脚本：

“`
$ chmod +x ./btrfscompressiontest.sh
$ ./btrfscompressiontest.sh

“`

在我机器上的输出是这样：

“`
[INFO] Using file ‘glibc-2.36.tar’ as compression target
[INFO] Target file ‘glibc-2.36.tar’ not found, downloading now…

############################################################# 100.0%

[ OK ] Download successful!
[INFO] Copying ‘glibc-2.36.tar’ to ‘/tmp/tmp.vNBWYg1Vol/’ for benchmark…
[INFO] Installing required utilities
[INFO] Testing compression for ‘zlib’

Level | Time (compress) | Compression Ratio | Time (decompress)

-+–+-+-
1 | 0.492 s | 14.831 % | 0.313 s
2 | 0.607 s | 14.008 % | 0.341 s
3 | 0.709 s | 13.195 % | 0.318 s
4 | 0.683 s | 13.108 % | 0.306 s
5 | 1.300 s | 11.825 % | 0.292 s
6 | 1.824 s | 11.298 % | 0.286 s
7 | 2.215 s | 11.052 % | 0.284 s
8 | 2.834 s | 10.619 % | 0.294 s
9 | 3.079 s | 10.408 % | 0.272 s
10 | 4.355 s | 10.254 % | 0.282 s
11 | 6.161 s | 10.167 % | 0.283 s
12 | 6.670 s | 10.165 % | 0.304 s
13 | 12.471 s | 10.183 % | 0.279 s
14 | 15.619 s | 10.075 % | 0.267 s
15 | 21.387 s | 9.989 % | 0.270 s

[INFO] Testing compression for ‘lzo’

Level | Time (compress) | Compression Ratio | Time (decompress)

-+

via: https://fedoramagazine.org/working-with-btrfs-compression/

作者：Andreas Hartmann 选题：lujun9972 译者：A2ureStone 校对：wxy

本文由 LCTT 原创编译，Linux中国 荣誉推出