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Btrfs是下一代的寫時復(fù)制文件系統(tǒng)，支持許多先進(jìn)的存儲技術(shù)，使其非常適合Docker。Btrfs包含在主線Linux內(nèi)核中。
Docker的btrfs存儲驅(qū)動程序利用了許多用于映像和容器管理的Btrfs功能。其中包括塊級操作，精簡配置，寫入時復(fù)制快照以及易于管理。您可以輕松地將多個物理塊設(shè)備組合到一個Btrfs文件系統(tǒng)中。
本文將Docker的Btrfs存儲驅(qū)動程序稱為btrfsBtrfs文件系統(tǒng)，并將其作為Btrfs。
注意：
btrfs存儲驅(qū)動程序僅在Ubuntu或Debian上的Docker CE和SLES上的Docker EE/CS引擎上受支持。
先決條件
如果您滿足以下先決條件，則支持btrfs：
Docker CE：對于Docker CE，
btrfs僅在Ubuntu或Debian上推薦。
Docker EE：對于Docker EE和CS-Engine，
btrfs僅在SLES上受支持。有關(guān)商業(yè)支持的Docker的所有支持配置，請參閱產(chǎn)品兼容性表。
更改存儲驅(qū)動程序?qū)⑹鼓褎?chuàng)建的任何容器在本地系統(tǒng)上都不可訪問。使用
docker save保存的容器，并推動現(xiàn)有圖像多克爾集線器或私人倉庫，讓你不必后重新創(chuàng)建它們。
btrfs需要專用的塊存儲設(shè)備，如物理磁盤。該塊設(shè)備必須格式化為Btrfs并裝入/var/lib/docker/。以下配置說明會引導(dǎo)您完成此過程。默認(rèn)情況下，SLES/文件系統(tǒng)使用BTRFS格式化，因此對于SLES，不需要使用單獨的塊設(shè)備，但出于性能方面的考慮，您可以選擇這樣做。
btrfs支持必須存在于你的內(nèi)核中。要檢查這一點，運行以下命令：$ sudo cat/proc/filesystems | grep btrfs btrfs
要在操作系統(tǒng)級別管理BTRFS文件系統(tǒng)，您需要該
btrfs命令。如果您沒有此命令，請安裝btrfsprogs軟件包（SLES）或btrfs-tools軟件包（Ubuntu）。
配置Docker以使用btrfs存儲驅(qū)動程序
此過程在SLES和Ubuntu上基本相同。
停止Docker。
2. 將/var/lib/docker/內(nèi)容復(fù)制到備份位置，然后清空以下內(nèi)容/var/lib/docker/：
$sudo cp-au/var/lib/docker/var/lib/docker.bk$sudo rm/var/lib/docker/%2A
3. 將您的專用塊設(shè)備或設(shè)備格式化為Btrfs文件系統(tǒng)。這個例子假定你正在使用兩個叫做/dev/xvdfand的塊設(shè)備/dev/xvdg。仔細(xì)檢查塊設(shè)備名稱，因為這是一種破壞性操作。$ sudo mkfs.btrfs -f /dev/xvdf /dev/xvdg Btrfs還有很多選項，包括striping和RAID。請參閱Btrfs文檔。
4. 將新的Btrfs文件系統(tǒng)/var/lib/docker/掛載到掛載點上。您可以指定用于創(chuàng)建Btrfs文件系統(tǒng)的任何塊設(shè)備。
$ sudo mount -t btrfs /dev/xvdf /var/lib/docker
不要忘記在重新啟動時通過添加/etc/fstab條目來使永久更改。
5. 將內(nèi)容復(fù)制/var/lib/docker.bk到/var/lib/docker/。$ sudo cp -au /var/lib/docker.bk/* / var / lib / docker /
6. 配置Docker以使用btrfs存儲驅(qū)動程序。即使/var/lib/docker/現(xiàn)在使用Btrfs文件系統(tǒng)，這也是必需的。編輯或創(chuàng)建文件/etc/docker/daemon.json。如果它是新文件，請?zhí)砑右韵聝?nèi)容。如果它是現(xiàn)有文件，則僅添加鍵和值，如果它不是結(jié)束括號（}）前的最后一行，請仔細(xì)用逗號結(jié)束該行。
{ "storage-driver": "btrfs" }
查看每個存儲驅(qū)動程序的所有存儲選項：
- [Stable](../../../reference/commandline/dockerd/index#storage-driver-options)- [Edge](https://docs.docker.com/edge/engine/reference/commandline/dockerd/#storage-driver-options)
啟動Docker。運行后，驗證
btrfs是否正在用作存儲驅(qū)動程序。$ docker info Containers: 0 Running: 0 Paused: 0 Stopped: 0 Images: 0 Server Version: 17.03.1-ce 存儲驅(qū)動程序：btrfs 生成版本：Btrfs v4.4 庫文件版本：101 <output truncated>
2. 準(zhǔn)備好后，請刪除/var/lib/docker.bk目錄。
管理Btrfs卷
Btrfs的好處之一是可以輕松地管理Btrfs文件系統(tǒng)，而無需卸載文件系統(tǒng)或重新啟動Docker。
當(dāng)空間不足時，Btrfs會自動擴(kuò)展容量大約1 GB的數(shù)據(jù)塊。
要將塊設(shè)備添加到Btrfs卷，請使用btrfs device add和btrfs filesystem balance命令。
$ sudo btrfs device add /dev/svdh /var/lib/docker $ sudo btrfs filesystem balance /var/lib/docker
注意：雖然可以在Docker運行時執(zhí)行這些操作，但性能會受到影響。計劃停機(jī)窗口以平衡Btrfs文件系統(tǒng)可能是最好的。
如何btrfs存儲驅(qū)動程序作品
btrfs存儲驅(qū)動器從工作方式不同devicemapper在您的整個或其他存儲驅(qū)動程序/var/lib/docker/目錄存儲在增加了Btrfs卷上。
映像和容器層在磁盤上
有關(guān)圖像圖層和可寫容器圖層的信息存儲在/var/lib/docker/btrfs/subvolumes/。該子目錄包含每個圖像或容器層的一個目錄，統(tǒng)一文件系統(tǒng)是從一個圖層加上所有其父圖層構(gòu)建的。子卷本質(zhì)上是寫入時復(fù)制，并具有從底層存儲池按需分配的空間。它們也可以嵌套和快照。下圖顯示了4個子卷。'Subvolume 2'和'Subvolume 3'是嵌套的，而'Subvolume 4'則顯示它自己的內(nèi)部目錄樹。
只有圖像的基礎(chǔ)層被存儲為真正的子卷。所有其他圖層都存儲為快照，只包含該圖層中引入的差異。您可以創(chuàng)建快照快照，如下圖所示。
在磁盤上，快照的外觀與子卷相似，但實際上它們更小巧，更節(jié)省空間。寫時復(fù)制用于最大限度地提高存儲效率并最小化層大小，并且容器的可寫層中的寫入在塊級進(jìn)行管理。下圖顯示了一個子卷及其快照共享數(shù)據(jù)。
為了獲得最大效率，當(dāng)容器需要更多空間時，它將以大小約1 GB的塊分配。
Docker的btrfs存儲驅(qū)動程序?qū)⒚總€圖像層和容器存儲在其自己的Btrfs子卷或快照中。圖像的基礎(chǔ)層存儲為子卷，而子圖像層和容器存儲為快照。這在下圖中顯示。
在運行btrfs驅(qū)動程序的Docker主機(jī)上創(chuàng)建映像和容器的高級過程如下所示：
圖像的基礎(chǔ)層存儲在Btrfs 子卷下
/var/lib/docker/btrfs/subvolumes。
2. 隨后的圖像層被存儲為增加了Btrfs 快照父層的子體積或快照的，但與此層中引入的變化。這些差異存儲在塊級別。
3. 容器的可寫圖層是最終圖像層的Btrfs快照，運行容器引入了差異。這些差異存儲在塊級別。容器如何讀取和寫入btrfs閱讀文件的工作容器是圖像的空間高效快照?？煺罩械脑獢?shù)據(jù)指向存儲池中的實際數(shù)據(jù)塊。這與子卷相同。因此，針對快照執(zhí)行的讀取基本上與針對子卷執(zhí)行的讀取相同。
寫入文件
編寫新文件：將新文件寫入容器會調(diào)用按需分配操作以將新數(shù)據(jù)塊分配給容器的快照。該文件然后被寫入這個新的空間。按需分配操作對于使用Btrfs進(jìn)行的所有寫入都是原生的，并且與將新數(shù)據(jù)寫入子卷相同。因此，將新文件寫入容器的快照以本地Btrfs速度運行。
修改現(xiàn)有文件：更新容器中的現(xiàn)有文件是寫時復(fù)制操作（redirect-on-write是Btrfs術(shù)語）。原始數(shù)據(jù)是從文件當(dāng)前存在的層讀取的，只有修改后的塊才寫入容器的可寫層。接下來，Btrfs驅(qū)動程序更新快照中的文件系統(tǒng)元數(shù)據(jù)以指向這個新數(shù)據(jù)。這種行為的開銷很小。
刪除文件或目錄：如果容器刪除存在于較低層的文件或目錄，則Btrfs會掩蓋較低層中文件或目錄的存在。如果一個容器創(chuàng)建一個文件然后將其刪除，則此操作在Btrfs文件系統(tǒng)中執(zhí)行，并且空間被回收。
使用Btrfs時，編寫和更新大量小文件可能會導(dǎo)致性能下降。
Btrfs和Docker性能
影響Docker在btrfs存儲驅(qū)動程序下的性能有幾個因素。
注意：通過將Docker卷用于寫入繁重的工作負(fù)載，而不是依賴將數(shù)據(jù)存儲在容器的可寫層中，可以緩解這些因素中的許多因素。然而，在增加了Btrfs的情況下，多克爾量仍將從這些畫中后衛(wèi)吃虧，除非
/var/lib/docker/volumes/是不通過增加了Btrfs支持。
頁面緩存。Btrfs不支持頁面緩存共享。這意味著訪問相同文件的每個進(jìn)程都將文件復(fù)制到Docker主機(jī)的內(nèi)存中。因此，
btrfs驅(qū)動程序可能不是PaaS等高密度用例的最佳選擇。
小寫。執(zhí)行大量小寫操作的容器（此使用模式與在短時間內(nèi)啟動和停止很多容器時發(fā)生的情況相匹配）可能導(dǎo)致Btrfs塊的使用不當(dāng)。這可能會過早地填充Btrfs文件系統(tǒng)并導(dǎo)致Docker主機(jī)出現(xiàn)空間不足的情況。使用
btrfs filesys show您必須密切監(jiān)控增加了Btrfs設(shè)備上的可用空間量。
順序?qū)懭?/strong>。寫入磁盤時，Btrfs使用日志記錄技術(shù)。這會影響順序?qū)懭氲男阅?，最多可將性能降?0％。
碎片化。碎片是Btrfs等寫入時復(fù)制文件系統(tǒng)的自然副產(chǎn)品。許多小型隨機(jī)寫入可能會增加此問題。碎片化可能表現(xiàn)為使用SSD時的CPU峰值或使用旋轉(zhuǎn)磁盤時的磁頭顛簸。這些問題都會損害性能。
如果您的Linux內(nèi)核版本為3.9或更高版本，則可以autodefrag在安裝Btrfs卷時啟用該功能。在將其部署到生產(chǎn)環(huán)境之前，請先在自己的工作負(fù)載上測試此功能，因為有些測試顯示對性能有負(fù)面影響。
SSD性能：Btrfs包含SSD介質(zhì)的本機(jī)優(yōu)化。要啟用這些功能，請使用
-o ssd安裝選項安裝Btrfs文件系統(tǒng)。這些優(yōu)化包括通過避免優(yōu)化（例如不適用于固態(tài)介質(zhì)的搜索優(yōu)化）來增強(qiáng)SSD寫入性能。
平衡Btrfs文件系統(tǒng)經(jīng)常：使用操作系統(tǒng)實用程序（如
cron作業(yè)）在非高峰時段定期平衡Btrfs文件系統(tǒng)。這回收未分配的塊，并有助于防止文件系統(tǒng)不必要的填滿。除非將其他物理塊設(shè)備添加到文件系統(tǒng)，否則無法重新平衡完全完整的Btrfs文件系統(tǒng)。查看BTRFS Wiki。
使用快速存儲：固態(tài)硬盤（SSD）比旋轉(zhuǎn)磁盤提供更快的讀取和寫入速度。
將卷用于寫入繁重的工作負(fù)載：卷為寫入繁重的工作負(fù)載提供最佳和最可預(yù)測的性能。這是因為它們繞過了存儲驅(qū)動程序，并且不會產(chǎn)生精簡配置和寫入時復(fù)制引入的任何潛在開銷。卷還有其他好處，例如允許您在容器之間共享數(shù)據(jù)，并且即使在沒有正在運行的容器正在使用它們時也會持久存在。
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