如何扩展 btrfs 元数据？

Question 1

TL;DR 元数据（如果 btrfs 没有遭受一般的低空间情况）将自动地增加。如果不存在未分配的可用空间，则自动增加会受到阻碍。然而，如果btrfs分配给数据部分的空间多于其需要的空间，则可以重新分配它。这balance在 btrfs 中称为-ing。

假设的支持块设备上有足够的未分配内存btrfs，则文件系统的元数据部分会分配（正如 OP 所假设的那样）自动内存以增加/扩展元数据。

因此，答案是：是的（前提是不存在内存/可用空间不足的情况btrfs），那么元数据将自动增加，如下所示：

(1) 我们看一下 btrfs 的一些初始分配设置（在设备上40GB）

$> btrfs filesystem df /
Data, single: total=25.00GiB, used=24.49GiB
System, single: total=32.00MiB, used=16.00KiB
Metadata, single: total=1.55GiB, used=1.33GiB
GlobalReserve, single: total=85.41MiB, used=0.00B

(2) 可以看出，文件系统中用于存储元数据的分配空间为1.55GiB，其中1.33GiB，因此几乎全部被使用（这可能是OP案例中发生的情况）

(3) 我们现在增加要添加的元数据。为此，我们使用--reflink=always命令选项复制 /home 文件夹cp。

$> cp -r --reflink=always /home /home.copy

(4) 因为（我们假设 /home 中有很多文件），文件系统中添加了很多新数据，因为我们使用的--reflink实际数据几乎没有使用任何额外空间，所以它使用写入时复制机制。简而言之，大部分元数据都被添加到文件系统中。我们可以再看一下

$> btrfs filesystem df /
Data, single: total=25.00GiB, used=24.65GiB
System, single: total=32.00MiB, used=16.00KiB
Metadata, single: total=2.78GiB, used=2.45GiB
GlobalReserve, single: total=85.41MiB, used=0.00B

可以看出，这里为元数据分配的空间btrfs有自动地增加扩大。

由于这是自动进行的，因此通常不会被用户检测到。然而，在某些情况下，大多数情况下整个文件系统已经被填满了。在这些情况下，btrfs可能会开始“卡顿”并且无法自动增加元数据的分配空间。例如，原因可能是所有空间已分配给各个部分（数据、系统、元数据、GlobalReserve）。令人困惑的是，可能仍然存在明显的空间。一个例子是这样的输出：

$> btrfs filesystem df /
Data, single: total=38.12GiB, used=25.01GiB
System, single: total=32.00MiB, used=16.00KiB
Metadata, single: total=1.55GiB, used=1.45GiB
GlobalReserve, single: total=85.41MiB, used=0.00B

可以看出，系统一切正常40GiB，但分配有些关闭balance，因为虽然仍有空间用于新文件的数据，但元数据（如 OP 情况）较低。btrfs不再可能为支持文件系统的设备自动分配内存（只需将分配总数相加，38.12G+1.55G+..~= 40GiB）。

然而，由于分配给文件系统部分的剩余空间过多data，因此现在它对于平衡 btrfs 很有用，甚至是必要的。平衡意味着重新分配已经分配的空间。

在 OP 的情况下，可以假设由于某种原因，分配的不同部分之间btrfs发生了不平衡。

不幸的是，原则上应该搜索空块（分配给数据）并将它们交给更好的用户（这将是几乎耗尽的元数据空间）的简单命令sudo btrfs balance -dusage=0可能会失败，因为找不到完全空的数据块。

因此，开发人员btrfs建议逐步提高“何时应重新排列数据块以回收空间”的使用限制。

因此，如果结果为

$> sudo btrfs balance -dusage=0
Done, had to relocate 0 out of 170 chunks

显示没有搬迁，应该做一些

$> sudo btrfs balance -dusage=5
Done, had to relocate 0 out of 170 chunks  <--(again fail)
$> sudo btrfs balance -dusage=10
Done, had to relocate 0 out of 170 chunks  <--(again fail)
$> sudo btrfs balance -dusage=15
Done, had to relocate 2 out of 170 chunks  <--(success)

另一个答案暗示了btrfs节点大小的影响，这在一定程度上影响了元数据增加的速度。节点大小（如另一个答案中提到的）仅在mkfs.btrfs文件系统创建时设置一次。理论上，如果可以将节点大小更改为较低的值（如果可能的话），则可以减小元数据的大小（但事实并非如此！）。

然而，节点大小将无法以任何方式帮助扩展或增加分配的元数据空间。相反，它一开始可能只会有助于节省空间。但是，较小的节点大小并不能保证减少元数据大小。事实上，某些情况可能表明较大的节点大小会减少 btrfs 的树遍历长度，因为节点可以包含更多“链接”。

Answer

TL;DR 元数据（如果 btrfs 没有遭受一般的低空间情况）将自动地增加。如果不存在未分配的可用空间，则自动增加会受到阻碍。然而，如果btrfs分配给数据部分的空间多于其需要的空间，则可以重新分配它。这balance在 btrfs 中称为-ing。