用 snapper 轻松玩转 Btrfs 的快照功能


一、前言

2017 年五月初 WannaCry 勒索病毒的爆发让我意识到了部署存储快照的重要性，特别是在提供存储服务的服务器上。

在 Linux 操作系统上，有多种实现存储快照的方案，如使用 LVM、ZFS 存储池、Btrfs 文件系统等。

Btrfs 文件系统具有透明压缩、软 RAID、快照等诸多实用功能，而且配置和管理起来比其他文件系统都要简单不少。

所以，Btrfs 目前是我心目中最完美的仓库盘专用文件系统！

注意


Btrfs 的 I/O 性能相比其他文件系统还是要逊色不少的。如果磁盘需要大量且频繁的 I/O 操作，建议选择其他文件系统。

snapper 是一款快照管理实用工具，支持多种文件系统，当然也包括 Btrfs。

相比 Btrfs 自带的快照管理工具，snapper 可以更方便、直观地对快照进行管理、比较，而且还有定时创建快照的功能。

二、实验环境

  • 虚拟机：VMware Fusion 10.0.1
  • 操作系统：CentOS 7.4.1708 最小安装
  • 应用软件： snapper 0.2.8
  • 虚拟磁盘：/dev/nvme0n1
  • 磁盘挂载点：/mnt/btrfs

三、准备工作

3.1 安装 snapper 快照管理实用工具

yum -y install snapper

3.2 把磁盘格式化成 Btrfs 格式

mkfs.btrfs -f /dev/nvme0n1

3.3 挂载磁盘

mount /dev/nvme0n1 /mnt/btrfs

注意


在进行下列操作时，请保持磁盘处于挂载状态！

四、配置 snapper

在 Btrfs 中，snapper 是以子卷为单位管理快照的。我们要先为子卷建立配置文件才能管理快照。

这里我们不另外划分子卷，直接以 Btrfs 挂载点的根目录来进行操作（根目录也算是一个子卷）。

4.1 创建配置文件

命令基本用法

snapper -c <配置名称> create-config <子卷路径>

用法举例

创建 /mnt/btrfs/ 的快照配置文件。

snapper -c snap_test create-config /mnt/btrfs/

4.2 删除配置文件

命令基本用法

snapper -c <配置名称> delete-config

4.3 列出现有配置文件

命令基本用法

snapper list-configs

五、快照的管理

5.1 拍摄一个快照

5.1.1 拍摄一个普通快照

命令基本用法

snapper -c <配置名称> create [选项]
选项功能
-p 打印快照的编号
-c <number|timeline> 指定清理算法（后面 6.2 和 6.3 会详细解释）
--description=<描述> 为快照添加描述

用法举例

在 /mnt/btrfs/ 上拍摄一个快照，描述信息为 kuaizhao1，并打印其编号。

snapper -c snap_test create --description=kuaizhao1 -p

执行结果

1

5.1.2 拍摄一对快照

快照对中包含了 pre 快照和 post 两种类型的快照。

一个 pre 快照需要对应一个 post 快照。

一般在进行文件系统操作之前拍摄一个 pre 快照，在操作完成后再拍摄一个 post 快照。

快照对其实跟普通快照并没有什么本质上的区别，只是做个标记便于识别和管理而已。

命令基本用法

拍摄 pre 快照

snapper -c <配置名称> create -t pre [选项]

拍摄 post 快照

snapper -c <配置名称> create -t post --pre-number=<pre 快照编号> [选项]
选项功能
-p 打印快照的编号
-c empty-pre-post 指定清理算法（后面 6.2 和 6.3 会详细解释）
--description=<描述> 为快照添加描述 
说明


快照编号可通过执行 5.2 的命令来查看，下同。

5.2 列出所有快照

命令基本用法

snapper -c <配置名称> list

用法举例

列出 /mnt/btrfs/ 中的所有快照。

snapper -c snap_test list

执行结果

# 前期：指快照对中 post 快照所对应的 pre 快照名
# 清空：指清理算法

类型   | # | 前期 # | 日期                               | 用户 | 清空     | 描述      | 用户数据
-------+---+--------+------------------------------------+------+----------+-----------+---------
single | 0 |        |                                    | root |          | current   |             
single | 1 |        | 2017年10月29日 星期日 13时23分48秒 | root |          | kuaizhao1 |        

说明


0 号快照并不是真正的快照，它表示当前文件系统的状态。

5.3 删除快照

命令基本用法

snapper -c <配置名称> delete <快照 1 编号> [<快照 2 编号>...]

用法举例

删除刚才创建的快照。

snapper -c snap_test delete 1

5.4 比较两个快照的差异

命令基本用法

snapper -c <配置名称> status <快照 1 编号>..<快照 2 编号>

执行完该命令之后，snapper 会分析快照 2 相比快照 1 有哪些差异，并将比较结果保存到文件中以便下次快速查询。

具体有哪些差异要看文件名以及对应的旗标。

旗标说明
+ 文件被创建
- 文件被删除
c 文件内容被修改
t 文件类型被修改（例如文件变为目录）
p 文件权限被修改
u 文件属主别修改
g 文件属组别修改
x 文件扩展属性被修改
a 文件 ACL 权限被修改

用法举例

在 /mnt/btrfs/ 上创建文件 1.txt，然后拍摄一个快照，再往 1.txt 添加一点内容，然后创建文件 2.txt，再拍摄一个快照。比较这两个快照的差异。

touch /mnt/btrfs/1.txt  # 创建 1.txt
snapper -c snap_test create # 拍摄快照
echo "Hello" > /mnt/btrfs/1.txt # 添加内容
touch /mnt/btrfs/2.txt  # 创建 2.txt
snapper -c snap_test create # 拍摄快照
snapper -c snap_test status 1..2    # 比较快照 1 到快照 2 的差异

执行结果

c..... /mnt/btrfs/1.txt # 1.txt 被修改了
+..... /mnt/btrfs/2.txt # 增加了 2.txt

5.5 回滚快照

命令基本用法

snapper -c <配置名称> undochange <快照编号>..<0>

注意


建���在回滚快照之前先为当前状态创建一个快照。

用法举例

回滚到上面创建的快照 1，并对比前后结果。

tree /mnt/btrfs/    # 查看回滚前文件
snapper -c snap_test undochange 1..0    # 回滚快照
tree /mnt/btrfs/    # 查看回滚后文件

执行结果

# 回滚前状态
/mnt/btrfs/
├── 1.txt
└── 2.txt

# 执行回滚命令后
创建：0 修订：1 删除：1

# 回滚后状态
/mnt/btrfs/
└── 1.txt

5.6 快照文件的管理

由 snapper 所产生的快照默认存储在子卷下面的 .snapshots 目录中。我们来看一下它的结构：

/mnt/btrfs/.snapshots/
├── 1   # 快照 1 目录
│   ├── info.xml    # 快照基本信息
│   └── snapshot    # 快照内容
│       └── 1.txt
└── 2   # 快照 2 目录
    ├── filelist-1.txt  # 快照差异比较结果
    ├── info.xml    # 快照基本信息
    └── snapshot    # 快照内容
        ├── 1.txt
        └── 2.txt

可以看到，每个快照的基本信息和内容都在其对应编号的目录中，子目录 snapshot 的内容就是拍摄快照时子卷的所有内容。

快照文件默认是只读的，而且只有 root 可以访问。如果需要恢复单一文件，可以把快照里面的内容用 cp 命令拷贝回来。

由于 Btrfs 文件系统具有写时复制的特性，所以如果文件系统中的文件没有经常被替换，快照占用的空间是非常小的。

六、快照的自动拍摄与清理

自动拍摄及清理快照是 snapper 的特色功能之一。

6.1 开启快照自动拍摄

systemctl start snapper-timeline.timer ; systemctl enable snapper-timeline.timer

默认情况下，每小时自动拍摄一次快照。

如需修改时间间隔，请修改相关的定时器配置文件。修改方法这里就不说了。

快照的清理算法将被自动设定为 timeline。

6.2 开启快照自动清理

systemctl start snapper-cleanup.timer ; systemctl enable snapper-cleanup.timer

默认情况下，每天自动清理一次快照。

如需修改时间间隔，请修改相关的定时器配置文件。修改方法这里就不说了。

不指定清理算法的快照不会被自动清理。

6.3 修改快照自动清理的参数

配置文件位置：/etc/snapper/configs/<配置名称>。

常用字段及对应的功能如下：

字段名功能
NUMBER_CLEANUP 开启 number（基于数量） 的清理算法
NUMBER_LIMIT 最大快照数量
TIMELINE_CLEANUP 开启 timeline（基于时间） 的清理算法
TIMELINE_LIMIT_HOURLY 每小时快照的保留数目
TIMELINE_LIMIT_DAILY 每天快照的保留数目
TIMELINE_LIMIT_WEEKLY 每周快照的保留数目
TIMELINE_LIMIT_MONTHLY 每月快照的保留数目
TIMELINE_LIMIT_YEARLY 每年快照的保留数目
EMPTY_PRE_POST_CLEANUP 开启 empty-pre-post（基于快照对） 的清理算法
EMPTY_PRE_POST_CLEANUP 开启自动清理无变化快照对

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