¿Qué es el sistema de archivos Btrfs y debería usarlo?

¿Su nuevo dispositivo Linux quiere que tome decisiones importantes de inmediato? ¡Qué aguafiestas! Elegir un sistema de archivos para Linux puede ser un desafío desalentador, por lo que es algo con lo que podemos relacionarnos. Por suerte para ti, también es algo de lo que sabemos mucho.

Hoy, discutiremos el sistema de archivos Btrfs y cómo es un presagio contra el sistema de archivos EXT4 de la competencia.

Explicación de los sistemas de archivos

La forma más fácil de explicar un sistema de archivos es como una base de datos de todos los archivos dentro de un sistema operativo. Cada sistema operativo tiene un sistema de archivos que ayuda a almacenar datos de manera eficiente y recuperarlos cuando sea necesario. Un sistema de archivos le indica dónde se almacena un archivo específico y cómo.

Un sistema de archivos, como puedes imaginar, es crucial para el correcto funcionamiento de tu máquina y de todo su sistema de almacenamiento.

Si desea saber más, consulte el video a continuación para obtener más detalles:

Linux es único en este sentido y un poco más exigente que Windows y macOS, que tienen sistemas de archivos por defecto que no se pueden cambiar.

Los sistemas de archivos Ext, Ext2, Ext3, Ext4, JFS, ReiserFS, XFS, Btrfs, ZFS y swap deben elegirse cuando se instala Linux en el dispositivo. La opción predeterminada para el sistema operativo Linux es Ext4, pero cada vez más usuarios eligen reemplazarlo con Btrfs.

¿Por qué?

Vamos a averiguarlo.

¿Qué es el sistema de archivos Btrfs?

Al igual que todos los demás sistemas de archivos, controla lo que sucede con los archivos una vez que los modifica. Btrfs tiene un enfoque único al respecto. El método de gestión de recursos denominado copy-on-write (COW) de este sistema de archivos es su característica definitoria. Este mecanismo mantiene ambas versiones de archivos guardando una copia de un archivo nuevo en lugar de reemplazar archivos con versiones modificadas.

La capacidad del sistema de archivos Btrfs para evitar que se hagan duplicados mediante la copia es una gran característica.

¿Cómo es posible?

En lugar de copiar un archivo en su totalidad, Btrfs captura sólo una parte modificada tomando una instantánea. Se trata de un truco fantástico en términos de eficacia, ya que evita la reduplicación. Puesto que no hay razón para crear una copia del archivo original, Btrfs toma pequeñas instantáneas que no crean desorden.

Con la introducción de Fedora a principios de la década de 2000, Btrfs ganó una enorme popularidad por estas y otras razones, especialmente para casos de uso que requieren mucho almacenamiento y un rendimiento rápido.

Este sistema de archivos también recibe el nombre de sistema de archivos B-tree. Es estable en el kernel de Linux desde 2013 y ha permanecido totalmente de código abierto.

Funciones del sistema de archivos Btrfs

El sistema Btrfs es una de las muchas variantes de sistemas de archivos para dispositivos Linux.

Además de las instantáneas, que le permiten almacenar hasta 16 exbibytes o 18446,7 petabytes de datos, el sistema de archivos Btrfs ofrece una gama de otras características. Los usuarios de Linux pueden encontrarlos valiosos y preferibles a las capacidades alternativas del sistema de archivos.

Algunas de las mejores características del sistema de archivos Btrfs son las siguientes.

Ya hablamos de las instantáneas como la característica más distintiva y deseable de Btrfs, pero vamos a destacarla de nuevo en aras de la claridad. Una instantánea de archivo es la forma en que el mecanismo de copia en escritura de Btrfs administra las modificaciones de archivos. La parte no modificada del archivo no se incluye en este subvolumen, que técnicamente lleva los mismos datos y metadatos que el archivo original.

La clonación de archivos es el mecanismo detrás de las instantáneas Btrfs. Simplemente, es una forma de reducir el número de enlaces que se conectan al mismo inodo. Btrfs' clone operation crea un nuevo inodo para cada instantánea de archivo, con bloques de disco que son mutuos para el nuevo inodo y el archivo original.

Btrfs deduplica los datos buscando archivos que compartan los mismos bloques de datos, eliminando una copia de los bloques de datos y combinando otras partes como copias clonadas de archivos para aumentar el consumo de metadatos y reducir el uso de espacio de almacenamiento.

El sistema Btrfs es un almacenamiento de archivos basado en extensiones, lo que significa que cada archivo que almacene en Linux requiere una extensión independiente. Cuando los archivos más grandes se dividen en varias extensiones, los metadatos los vinculan. Btfrs le permite modificar una extensión de datos completa, copiándola en una ubicación diferente para evitar la pérdida de datos debido a un corte de energía.

El sistema de archivos Btrfs le permite crear archivos de intercambio en todos los dispositivos que utilizan Linux Kernel 5.0 o posterior.

Al ser un sistema de archivos COW, Btrfs se ocupa de la fragmentación permitiendo desfragmentar el sistema de archivos en línea. Durante la desfragmentación, se mueven las extensiones para mantener los fragmentos de archivos lo más próximos entre sí y continuos posible. Esto es importante porque la fragmentación puede ralentizar considerablemente el sistema de archivos.

El árbol raíz del sistema de archivos Btfrs se divide en árboles binarios. Cada árbol binario es un espacio de nombres independiente que denominamos subvolumen.

Los archivos Btrfs son comprimidos y descomprimidos automáticamente en segundo plano por el sistema de archivos.

Gracias a la asignación dinámica de inodos, podrás almacenar tantos archivos como necesites mientras dispongas de espacio libre en disco. Distribuye los inodos entre los archivos en lugar de asignar un número fijo de inodos.

Uno de los rasgos más atractivos de Btrfs es su compatibilidad con múltiples niveles RAID, incluyendo Btrfs RAID 0, RAID 1, RAID 10, RAID 5 y RAID 6.

Los archivos Btfr se autorreparan mediante sumas de comprobación de datos y metadatos. El sistema duplica dos veces los metadatos de cada archivo y verifica ambos. Cuando detecta dos copias que no coinciden, identifica un archivo dañado comparándolo con la otra copia (duplicación de metadatos). Como último paso, utiliza volúmenes RAID para recuperar los datos rotos.

Estabilidad de Btrfs

El sistema de archivos Btrfs es estable desde 2013. Esto indica que Btrfs es totalmente funcional y utilizable desde hace mucho tiempo, pero ¿es también lo suficientemente fiable? ¿Puede soportar volúmenes masivos de datos y soportar un alto rendimiento? Eso depende de quién pregunte, supongo.

Si planea usarlo en un entorno de producción, es posible que algunas características aún no estén listas. Sugerimos revisar la página oficial de Status – Btrfs Wiki, donde el equipo de Btrfs comparte actualizaciones sobre el progreso actual. Por el momento, la página dice lo siguiente:

"La base de código Btrfs es estable. Sin embargo, las nuevas características aún están en desarrollo. En cada commit se hace todo lo posible para que sea rápido y estable. Este rápido ritmo de desarrollo significa que el sistema de archivos mejora notablemente con cada nueva versión de Linux, por lo que es muy recomendable que los usuarios ejecuten el núcleo más moderno posible."

Ventajas del sistema de archivos Btrfs

Éstas son las ventajas más notables del sistema de archivos Btrfs.

Para los nuevos usuarios de Linux puede resultar más fácil comprender el concepto de subvolumen si lo comparamos con las particiones. Sin embargo, aunque se comportan de forma similar, no son lo mismo. De hecho, los subvolúmenes Btrfs se parecen más a los volúmenes de Logical Volume Manager (LVM) que a las particiones de disco tradicionales.

En cualquier caso, los subvolúmenes Btfsr garantizan un redimensionamiento flexible y rápido.

¿Qué utilidad tiene eso en la práctica?

Así, por ejemplo, los subvolúmenes te permiten crear la raíz y la casa por separado cuando estás instalando Linux. Al hacer esto, el espacio se dividirá automáticamente, ahorrándole la molestia de elegir los tamaños de las particiones raíz y doméstica.

Btrfs se toma muy en serio la eficiencia de la gestión de recursos.

Uno de los puntos de venta más convincentes de este sistema de archivos es su capacidad para reducir significativamente el tamaño del archivo. Esto se traduce en una serie de ventajas maravillosas, y no nos referimos sólo a más espacio de almacenamiento, que es la ventaja obvia de la compresión de datos.

La compresión de datos en un sistema de archivos Btrfs tiene la ventaja adicional de ser menos exigente con los dispositivos de almacenamiento basados en flash, lo que se traduce en un ciclo de vida más largo del dispositivo.

La compresión de datos también hace que la carga sea más rápida, a menos que estés ejecutando un proceso que requiera un acceso intenso a la unidad de disco duro. En tal situación, acceder al disco duro podría tener el efecto contrario y reducir el rendimiento.

Las instantáneas son la característica más elogiada de un sistema de archivos Btfrs porque organizan el espacio de almacenamiento y permiten recuperar datos sin esfuerzo.

Los instantáneos Btrfs son tan pequeños que no ocupan ningún espacio de almacenamiento adicional. Aún así, mantienen una copia de todo dentro del sistema de archivos.

Ese es un beneficio masivo para los usuarios privados y comerciales, ya que neutraliza uno de los principales problemas que enfrentan los usuarios de hoy: el error humano. Si accidentalmente elimina o extravía tan poco como una fracción de un archivo, el uso de instantáneas puede ahorrarle tener que lidiar con datos dañados o perdidos.

Desventajas del sistema de archivos Btrfs

Los siguientes contras son los puntos más débiles de Btrfs.

Si bien las sumas de comprobación funcionan, son algo complicadas. Otro desafío es que no puede usar la recuperación de corrupción de archivos Btrfs en versiones desmontadas.

No hay forma de proteger rápidamente sus archivos cuando usa Btrfs porque no hay cifrado Btrfs nativo. Puede agregarlo a través de proveedores externos si no le importa pasar por aros adicionales.

En un sistema de archivos COW, cuando se modifica un archivo grande que abarca múltiples extensiones, la operación de clonado puede dispersar los archivos originales y las modificaciones en diferentes extensiones por todo el dispositivo de almacenamiento. A eso lo llamamos fragmentación.

La fragmentación es un problema porque ralentiza el rendimiento.

Los usuarios de Btrfs pueden solucionar este problema con la desfragmentación en línea, que funciona hasta cierto punto. La desfragmentación no es la mejor solución porque crea otra copia del archivo y aumenta el tamaño de la instantánea.

Así es, aunque el sistema de archivos Btrfs es estable, RAID es uno de los elementos que aún están en desarrollo.

Btrfs vs. EXT4 – ¿Cuál es mejor?

La pregunta final sigue siendo: ¿cuál es mejor, Btrfs o Ext4? Hemos mencionado anteriormente que Ext4 es el sistema de archivos predeterminado de Linux. En caso de que no esté familiarizado con él, todo lo que necesita saber es que Ext4 es de larga data y muy confiable.

La diferencia fundamental entre Btrfs y Ext4 -Btrfs es un sistema de archivos de copia-escritura, mientras que Ext4 es un sistema de registro en diario- es la causa de sus muchas diferencias. Estos sistemas guardan los metadatos en un diario, lo que les ayuda a realizar un seguimiento de los archivos y sus cambios.

Por desgracia para Ext4, los sistemas de journaling carecen de muchas capacidades críticas de los sistemas COW.

Btrfs tiene instantáneas, deduplicación y compresión, mientras que Ext4 no las tiene debido a su mecanismo COW. Eso básicamente significa que Btrfs puede almacenar hasta 16 veces más datos que Ext4 mientras ahorra espacio.

Además, gracias a su compatibilidad con RAID, Btrfs puede controlar varios dispositivos. Ext4 no puede.

Otro aspecto crítico es que Btrfs tiene una suma de comprobación que le permite autocurarse y recuperar datos dañados, mientras que Ext4 no puede ayudar con los datos rotos.

Por otra parte, Ext4 dispone de cifrado a nivel de sistema, a diferencia de Btrfs. Por supuesto, siempre puede agregar cifrado de terceros a Btrfs, pero eso sigue siendo un punto para Ext4. Como no es un sistema de archivos COW, Ext4 no crea problemas de fragmentación, lo cual es otra victoria.

Entonces, ¿cuál es el ganador?

En última instancia, esa es una cuestión de calidad vs. cantidad. No quiere decir que Btrfs no sea un sistema de alta calidad, pero aún no es lo suficientemente estable en comparación con el Ext4 de larga tradición. Btrfs proporciona más espacio, pero podría fallarle. Ext4 es mucho más pequeño, pero es resistente y confiable.

Cómo restaurar archivos desde el sistema de archivos Btrfs?

Digamos que decide ir con Btrfs porque necesita instantáneas, deduplicación y compresión, por lo que es completamente razonable. Sin embargo, ¿qué pasa si te falla? Si Btrfs pierde sus datos, ¿hay algo que pueda hacer al respecto?

¡Afortunadamente, sí!

No solo hay una manera de recuperar datos de Btrfs, sino que también hay tres métodos diferentes que puede usar:

Puede visitar Recuperar archivos de Btrfs para obtener una guía paso a paso.

Deberíamos informarle de inmediato: los dos primeros métodos requieren codificación. Si no sabes cómo hacerlo o todavía eres un programador aficionado, practicar tus habilidades en una ocasión diferente podría ser mejor. Cometer un error de codificación puede crear problemas peores que la pérdida de datos.

La forma más fácil (y segura) de restaurar datos de Btrfs es con un software de recuperación de datos de Linux como Wondershare Recoverit. Una herramienta de recuperación de datos llamada Wondershare Recoverit puede ayudarlo a recuperar más de 1,000 tipos de archivos en más de 500 escenarios diferentes de pérdida de datos. Para los usuarios de Linux, también funciona a través de una conexión remota.

Aquí hay un video tutorial sobre cómo usar Wondershare Recoverit Linux File Recovery para restaurar archivos borrados de Btrfs.

Preguntas frecuentes sobre el sistema de archivos Btrfs

Conclusión

No cometerá un error si elige el sistema de archivos Btrfs sobre otras opciones de Linux disponibles. A pesar de que todavía está en desarrollo, Btrfs está mejorando cada día. Incluso si otros sistemas de archivos son más fiables, Btrfs sigue teniendo el equipo más trabajador y el mejor soporte.

Además, sólo Btrfs es un contendiente superior con instantáneas COW y funciones adicionales para la reducción de archivos y la autorrecuperación. Si necesitas mucho espacio libre, es una obviedad. Aunque Btrfs no proteja tus datos, siempre puedes utilizar Wondershare Recoverit para recuperar lo que hayas perdido.