使用 Btrfs 作为虚拟磁盘文件的底层存储
（2022-05-12 更新）
将虚拟磁盘文件存储在 Btrfs 文件系统中具有几个优点：
- Btrfs 的数据透明压缩功能可以节省硬盘空间；
- Btrfs 的 reflink（共享数据块） 和 subvolume snapshot（子卷快照）可用于给虚拟磁盘创建快照；
- Btrfs 的 Copy-on-Write (CoW) transaction 机制和可保证虚拟磁盘文件的一致性，在大量随机写入时可以免除频繁的硬盘 flush 操作。
Btrfs 透明压缩 compress
挂载 Btrfs 文件系统时使用 compress=zstd 或 compress-force=zstd（使用 zstd 压缩算法）。
compress: 自动判断是否压缩数据（写入数据时，尝试压缩最开头的数据，如果不能压缩，放弃压缩后续数据）
compress-force: 始终压缩数据（尝试压缩每个数据块）
Btrfs 目前支持三种压缩算法：lzo, zlib, zstd。
- 压缩速度：
lzo>zstd>>zlib - 解压速度：
lzo>zstd>>>zlib - 压缩率：
lzo<<zstd<zlib
这里使用 zstd 压缩算法，它具有与 lzo 相似的速度但压缩率更高。
创建虚拟磁盘文件
以使用 libvirt/QEMU 为例，可通过下列方法之一创建虚拟磁盘文件：
- 使用 virt-manager 图形界面，在对应的 storage pool 中创建格式为
raw的虚拟磁盘文件，注意不要勾选 "Allocate entire volume now"（立刻分配所有空间）。 - 或者使用命令行
truncate -s 20G disk.img直接创建指定大小的稀疏文件。
使用稀疏的 raw 文件，将 "thin provisioning"、透明压缩以及一致性保持的工作交给 Btrfs 处理。
QEMU 磁盘缓冲策略 cache=unsafe
添加虚拟机的磁盘设备后，可以将虚拟磁盘设备的 cache 属性设置为 unsafe 以获得最佳的写入性能。
注意：需要为 btrfs 添加 flushoncommit 挂载选项（见 man btrfs）。
在 unsafe 设置下，QEMU 将会忽略来自 guest OS 的所有 flush 请求，所有数据将在 Btrfs 文件系统进行提交/检查点（commit/checkpoint）操作时保存，若 guest OS 产生大量随机写入操作，由于 Btrfs 的 CoW 机制，可以被转化为几次连续写入，以此提高写入性能。
但要注意的是，虽然 Btrfs 保证整个文件系统的一致性，但在使用 cache=unsafe 时，如果 guest OS 是某个跨机器系统的一部分，那么这个系统一致性是不受保证的。比如下列场景：
- guest OS 接收了来自远端的信息
- guest OS 将信息 M 保存到硬盘（保存过程中通过几次 flush 安全地完成数据库事务）
- 保存完成之后，guest OS 通知远端，使远端将信息副本删除
这段时间中，任何时刻的断电都不会导致 guest OS 中文件系统或数据库的损坏（假设它们都正确地实现了事务），机器重启后数据库的状态为这两者之一：不存在信息 M 或 存在信息 M。但是整个系统可能会存在这个状态：guest OS 不存在那条消息，同时远端的信息已删除。
最终效果
在该虚拟磁盘上安装了 Windows Server 2019 (with desktop experience) 并添加了几个服务（甚至通过嵌套虚拟化技术，在虚拟机中启用了 Hyper-V，又安装了一个 Windows 7 在内）。
可以通过 compsize 工具查看文件/目录的压缩情况：
$ sudo compsize win2k19.img
Processed 1 file, 182915 regular extents (192542 refs), 0 inline.
Type Perc Disk Usage Uncompressed Referenced
TOTAL 51% 11G 21G 20G
none 100% 4.4G 4.4G 4.0G
zstd 38% 6.7G 17G 16G
如上，该虚拟磁盘文件原始数据大小为 20G，其中 16G 被 zstd 算法压缩到 6.7G，最终文件占用的物理大小为 11G，整体压缩率为 51%，即节省了一半的空间。