BTRFS 是否保证停电时的数据一致性？

Question

正如ZFS 专门声明的那样，ZFS 声称是无懈可击的 ZFS 承认它可能容易受到电源故障的影响。

我找不到 BTRFS 这样的声明。它（或设计/计划）在停电期间耐用吗？

Answer 1

我在#btrfs IRC 上问过这个问题，他们说 not- should be ok if your hw isn't "buggy"“buggy” 的意思是your hw has correct flush/barrier semantics.

TL;DR：这意味着 btrfs 以与 ZFS 类似的方式受到保护，防止因断电而导致数据损坏。

原因如下： ZFS 和 btrfs 背后的总体思路是相似的。两者都使用 Merkle 树作为数据结构。写入可能需要更新磁盘上的多个块。文件系统通过将新数据写入空块（即使正在修改现有文件，因此它不需要修改反映旧状态的块）并构建新的更新树来处理此问题。一旦完成所有繁重的工作并且数据 + 更新的树已写入磁盘，头指针将更新到新树，从而使更改可见。

以下是写入文件时的行为方式：

1. 将数据写入磁盘上的空闲块。
2. 复制 Merkle 树*，根据 (1) 中写入的更改对其进行更新。
3. 要求硬件将数据刷新到磁盘 - 硬件写入所有挂起的数据。
4. 更新指向新 Merkle 树的头指针。
5. 释放不再需要的旧块。

如果在 (4) 之后断电，则交易完成。如果在步骤 (1) 到 (3) 期间断电，文件系统将回到旧状态（在步骤 (1) 中写入的数据丢失，但文件系统是一致的）。请注意，无需检查文件系统错误，这意味着文件系统立即可用，这是一个很大的优势（检查大型文件系统可能需要很长时间！）。

以下是“有缺陷”的硬件如何出错的示例：

1. 将数据写入磁盘上的空闲块。
2. 复制 Merkle 树*，根据 (1) 中写入的更改对其进行更新。
3. 要求硬件将数据刷新到磁盘 - 硬件确认完成但不会完全刷新（例如，数据可能保留在磁盘的回写缓存中）。
4. 更新指向新 Merkle 树的头指针。该数据在其他未决数据之前写入磁盘（例如，因为磁盘的磁头恰好位于正确的位置）。
5. 在步骤 (1) 和 (2) 中写入的数据将写入磁盘。
6. 释放不再需要的旧块。

如果在 (4) 和 (5) 之间或在执行步骤 (5) 时断电，文件系统将变得不一致。因此，默克尔树和/或数据可能只被部分写入，导致文件系统变得不一致。

实际上，在使用 RAID 控制器时必须特别小心。他们通常禁用磁盘上的回写缓存，而使用自己的回写缓存。这里有两种常见的出错方式：

• RAID 控制器的缓存是 RAM。如果它没有电池或某些类似技术的支持，您可能会丢失大量数据。
• 有些磁盘在被要求时不会禁用它们的回写缓存。与为 RAID 设计的服务器驱动器相比，廉价的台式机驱动器更容易发生这种情况。

*我在这里简化了事情。实际上没有必要复制整棵树。只需要添加更改的部分 - 其余部分可以在旧树和新树之间共享。