Btrfs是下一世代的Linux檔案系統，實際採用的案例越來越多，有必要加以理解，本文將先著墨於無聲資料損毀，再解說Btrfs檔案系統如何使用Data Checksum抵抗無聲資料損毀，以及對於損毀檔案的修復方式，也將介紹Synology怎樣在DSM中運用Btrfs來保護使用者資料的正確性。
Synology在DSM 6.2後整合Btrfs Data Scrubbing和RAID Data Scrubbing兩種Data Scrubbing，當執行在Btrfs Volume上，會先執行一遍Btrfs Data Scrubbing，藉由Btrfs Checksum確保資料的正確性，之後再執行一遍RAID Data Scrubbing，確保陣列中所有硬碟的資料一致，使用者不須再煩惱該執行哪種Data Scrubbing，就能輕鬆將所有資料修復正確且保持一致。
回報錯誤檔案的路徑
由於Btrfs提供檔案系統層的Checksum，若不幸真的碰到無法修復的錯誤，不像一般硬碟的S.M.A.R.T.資訊僅能提供錯誤的計數，Btrfs能夠定位內容不正確的檔案，Synology DSM在取得這個資訊後，會透過日誌中心或電子郵件推播，告知損壞檔案的路徑，讓使用者可以嘗試從異地備份還原檔案（圖6）。特別是在一些多版本的備份或同步應用中，如果系統不能在第一時間回報錯誤，可能過一段時間後，所有版本都被洗成錯誤的版本，那時即使從備份也無法找回當初正確的內容。
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| ▲圖6 Btrfs回報錯誤檔案的路徑。 |
利用硬體加速Btrfs Checksum運算
Btrfs使用CRC-32C的演算法，為每4KiB的資料附加32bits的Checksum。由於Btrfs預設不管讀或寫都需要進行Checksum運算（寫入時附加Checksum、讀取時驗證Checksum），在近期一些支援SSE4.2指令集的Intel CPU機種上，Synology啟用硬體指令（CRC32、PCLMULQDQ）來加速Btrfs的Checksum運算。
結語
儲存裝置一直在往低成本高容量的方向前進，低價的消費型硬碟盛行，連固態硬碟（SSD）的發展也往這個方向靠攏，使用者可以藉由RAID磁碟陣列的技術輕易組合出又大又快的儲存空間。但隨著儲存空間的增大，資料保護技術卻沒有相對應的提升，其實是提高資料損毀的風險。尤其在一些使用場合，資料內容損毀其實比檔案消失還要可怕，因為使用者可能會根據錯誤的資料，在沒有意識到的情況下做出錯誤的決策。傳統的RAID架構不適合用來主動偵測及定位錯誤，而常見的檔案系統如Ext4僅將Metadata Checksum列為可選的選項且不具備修復功能。新一代的Btrfs檔案系統則藉由完整的Metadata與Data Checksum校驗能力，能夠正確偵測並定位儲存裝置的無聲資料損毀。
＜本文作者：連懷恩，群暉科技檔案系統組開發研究員，在群暉科技負責Linux Kernel的開發維護，亦參與開發Btrfs檔案系統的開源項目。＞