Hệ thống tập tin B-tree (Btrfs) là một loại hệ thống tập tin tiên tiến dựa trên nguyên lý copy-on-write và tích hợp tính năng quản lý ổ đĩa logic. Ban đầu, Btrfs được phát triển để khắc phục những hạn chế của các hệ thống tập tin Linux hiện có, đặc biệt là thiếu sót các tính năng như ảnh chụp nhanh (snapshots), kiểm tra tính toàn vẹn dữ liệu, quét lỗi dữ liệu (data scrubbing) và nhiều tính năng khác. Điều làm cho Btrfs nổi bật so với các hệ thống tập tin khác là khả năng tạo subvolume. Mặc dù ZFS cũng có các khái niệm tương tự như datasets và snapshots, nhưng cách triển khai của Btrfs mang lại sự linh hoạt đáng kinh ngạc. Vậy, subvolume khác biệt như thế nào so với các phân vùng truyền thống mà chúng ta vẫn thường sử dụng?
Subvolume Btrfs là gì?
Subvolume trong Btrfs không phải là một thiết bị lưu trữ riêng biệt mà là một bộ phận logic bên trong hệ thống tập tin Btrfs. Nó giống như một thư mục đặc biệt với các thuộc tính riêng, cho phép bạn quản lý không gian lưu trữ và dữ liệu một cách linh hoạt hơn nhiều so với các phân vùng truyền thống. Sự khác biệt cơ bản này đã thay đổi hoàn toàn cách chúng ta tiếp cận việc tổ chức và bảo vệ dữ liệu trên ổ cứng.
5 Điểm Khác Biệt Nổi Bật Của Subvolume Btrfs So Với Phân Vùng Truyền Thống
1. Là một bộ phận logic bên trong hệ thống tập tin Btrfs
Không giống như một phân vùng truyền thống mà về cơ bản là chia tách vật lý hoặc ảo một ổ đĩa, subvolume Btrfs hoàn toàn mang tính logic. Nó nằm gọn trong một hệ thống tập tin Btrfs đã tồn tại, trong khi một phân vùng mới có thể có hệ thống tập tin riêng biệt của nó. Điều này thay đổi hoàn toàn cách bạn tạo, gắn kết (mount) và tương tác với subvolume so với một phân vùng thông thường. Việc đây là một ưu điểm hay nhược điểm của Btrfs phụ thuộc vào cách bạn định sử dụng subvolume để lưu trữ dữ liệu.
Việc tạo và xóa subvolume cũng dễ dàng hơn rất nhiều. Ngược lại, bạn cần hết sức cẩn trọng khi quản lý các phân vùng, vì mọi thứ có thể gặp trục trặc nghiêm trọng. Hoạt động ở cấp độ phần mềm, subvolume Btrfs dễ làm việc hơn và có thể được điều chỉnh linh hoạt tùy thuộc vào mục đích sử dụng của các ổ đĩa lưu trữ.
Hình ảnh cận cảnh một ổ cứng với các nhãn dán, minh họa khái niệm phân vùng logic của Btrfs subvolume.
2. Tạo subvolume mà không cần công cụ bên thứ ba
Để tạo một subvolume Btrfs, tất cả những gì bạn cần làm là chạy lệnh btrfs subvolume create /mnt/new-subvolume. Chỉ đơn giản vậy thôi! Đối với các phân vùng trên các hệ thống tập tin khác, bạn sẽ cần sử dụng các công cụ chuyên dụng và phần mềm của bên thứ ba nếu chức năng này không có sẵn trong hệ thống tập tin hoặc hệ điều hành. Ví dụ, trên Linux, macOS hoặc Windows, bạn sẽ cần sử dụng các công cụ như fdisk, gdisk hoặc gparted để hoàn thành công việc.
Quá trình này được thực hiện ngay lập tức. Không cần phải ngắt kết nối ổ đĩa để tạo subvolume Btrfs, cũng không có nguy cơ vô tình xóa dữ liệu thông qua việc thay đổi kích thước.
Màn hình khởi động ReactOS từ một phân vùng Btrfs, thể hiện khả năng tương thích và tạo subvolume dễ dàng.
3. Khả năng mở rộng trên nhiều ổ đĩa vật lý
Nếu Btrfs được cấu hình trên nhiều ổ đĩa lưu trữ, một subvolume có thể mở rộng vượt ra ngoài giới hạn vật lý nhờ bản chất logic của nó. Chắc chắn, các phân vùng cũng có thể trải rộng trên nhiều ổ đĩa vật lý, nhưng bạn cần sử dụng một công nghệ nền tảng để đạt được điều này, cụ thể là ZFS hoặc RAID. Các công nghệ này sẽ gộp các ổ đĩa lại với nhau để tạo thành một thiết bị duy nhất mà trên đó các phân vùng sẽ được tạo. Vì vậy, mặc dù chúng trải rộng trên nhiều ổ đĩa, về mặt kỹ thuật, đó chỉ là một ổ đĩa duy nhất.
Btrfs hoàn toàn khác biệt ở chỗ nó gần như hoạt động như một hệ thống RAID của riêng mình khi được sử dụng với nhiều ổ đĩa. Dữ liệu được phân bổ trên toàn bộ mảng, và tính dự phòng cũng như cân bằng đều được hệ thống tập tin tự động xử lý. Đó là nơi subvolume xuất hiện, nằm trong nhóm lưu trữ Btrfs đó. Đây là một cách tư duy mới khi nói đến việc lưu trữ dữ liệu, vì bạn không thực sự lưu trữ các tệp trên một ổ đĩa cụ thể nào.
Tủ rack chứa máy chủ homelab nhỏ, minh họa việc Btrfs subvolume có thể trải rộng qua nhiều ổ đĩa vật lý.
4. Hỗ trợ ảnh chụp nhanh (Snapshot) toàn diện
Sẽ rất khó để sử dụng ảnh chụp nhanh (snapshot) để sao lưu và phục hồi trên một hệ thống tập tin như NTFS. ZFS thực sự là hệ thống tập tin duy nhất khác có hỗ trợ snapshot tích hợp. Đó là lý do tại sao ZFS thường được khuyến nghị cho máy chủ và NAS, giúp TrueNAS trở nên cực kỳ mạnh mẽ trong việc xử lý lưu trữ dữ liệu lớn. Điều này cũng tương tự đối với Btrfs nhưng trên máy tính để bàn, máy tính xách tay hoặc các thiết bị được hỗ trợ khác. ZFS cũng có thể được sử dụng, nhưng nó không nhẹ bằng và có thể cực kỳ phức tạp đối với người mới bắt đầu.
ZFS cũng không được hỗ trợ nguyên bản trên Linux, khiến Btrfs trở thành lựa chọn hàng đầu cho những ai đang thiết lập một bản cài đặt distro mới. Điều đáng lưu ý là các snapshot là dành riêng cho từng subvolume chứ không phải trên toàn hệ thống.
Ảnh chụp màn hình giao diện Ubuntu đang thực hiện lệnh tạo Btrfs subvolume, minh họa quy trình tạo và quản lý snapshot.
5. Tự động điều chỉnh dung lượng linh hoạt
Đây có lẽ là phần yêu thích nhất của tôi về subvolume Btrfs. Khi tạo các phân vùng, bạn phải cẩn thận tính toán hoặc ước tính lượng không gian nên được phân bổ từ tổng dung lượng ổ đĩa. Điều này không giống với Btrfs, nó tự động điều chỉnh kích thước của một subvolume tùy thuộc vào những gì được lưu trữ bên trong. Ví dụ, nếu bạn tạo một subvolume mới và di chuyển một thư mục 100 GB vào hệ thống tập tin mới tạo, bạn sẽ thấy subvolume tăng kích thước tương ứng với dữ liệu hiện được lưu trữ.
Mặc dù có thể điều chỉnh kích thước của một subvolume thủ công, nhưng hệ thống tập tin có thể xử lý việc này mà không gặp vấn đề gì và không cần sự can thiệp của người dùng. Nó cực kỳ linh hoạt. Thậm chí còn có khả năng tạo các nhóm hạn ngạch (quota groups) để giới hạn lượng không gian mà mỗi subvolume và người dùng (hoặc dịch vụ) có thể sử dụng, điều này cực kỳ hữu ích trong môi trường đa người dùng hoặc khi bạn yêu cầu kiểm soát chặt chẽ hơn việc phân bổ tài nguyên.
Hình ảnh hai ổ cứng với các nhãn chi tiết, tượng trưng cho khả năng quản lý dung lượng tự động và linh hoạt của Btrfs subvolume.
Btrfs lý tưởng cho việc lưu trữ linh hoạt
Phân vùng giống như việc chia tách vật lý ổ đĩa lưu trữ, trong khi subvolume Btrfs tương tự như việc sử dụng các khối logic, và những khối này có thể được thay đổi kích thước và điều chỉnh linh hoạt ngay lập tức. Btrfs rất phù hợp cho một bố cục linh hoạt và hỗ trợ snapshot để giữ an toàn cho tất cả dữ liệu của bạn. Nó tuyệt vời cho việc quay trở lại các phiên bản trước và tận dụng các bản sao lưu đã lưu trữ. Nó cũng rất hữu ích để gán các phần của hệ thống cho mục đích cách ly do hiệu suất hoặc một lý do nào đó khác. Phân vùng vẫn có chỗ đứng của chúng, nhưng Btrfs là một nâng cấp đáng kể so với các hệ thống tập tin khác, mang lại khả năng quản lý lưu trữ tiên tiến hơn cho người dùng Linux và những ai muốn tối ưu hóa hệ thống của mình.
