如何將你的文件系統轉換為 Btrfs

引言

這篇概述文章將告訴你為何以及如何遷移你的當前分區到 Btrfs 文件系統。如果你對此感興趣，請閱讀這篇分步指南來完成。

從 Fedora 33 開始，新安裝的 Fedora 操作系統默認文件系統為 Btrfs。我確信大部分用戶現在已經聽說了它的優勢：寫時複製、內置校驗、靈活的壓縮方式、簡易的快照和回滾方式。它確實是一個現代化的文件系統，為桌面存儲帶來新的功能。

在升級到 Fedora 33 後，我想利用 Btrfs 的優勢，但對我個人來說，我不想因為「只是為了改變文件系統」而去重裝整個系統。我發現（只有）寥寥無幾的具體如何做轉換的教程，所以我決定在這裡分享我的詳細經驗。

小心！

這樣做你是在玩火。希望你閱讀以下內容時不要感到驚訝：

在編輯分區和轉換文件系統時，你的數據可能會被破壞和丟失。最終，你可能會得到一個不能啟動的操作系統，並面臨數據恢復的風險。你可能會無意刪除你的分區，或者以其它方式破壞了你的操作系統。

這些轉換過程即使對於生產系統來說也是安全的 —— 前提是你提前做好了計劃，對關鍵數據做好了備份和回滾計劃。作為一個 可以執行超級許可權的系統管理員，你可以在沒有限制、沒有任何常規安全防護措施的情況下，做任何事情。

安全的方式：重裝 Fedora

重裝操作系統是轉換文件系統到 Btrfs 的 「官方」 方式，推薦給大多數用戶使用。因此，如果在這個教程中有那麼一點不確定，就選擇這種方式。步驟大致如下：

1. 備份你的主文件夾和你系統中可能會用到的任何數據，比如 /etc。（編者按：虛擬機也是這樣）
2. 將已安裝的安裝包以列表形式保存到到文件中。
3. 重新安裝 Fedora，刪除你當前的分區，並選擇新的 Btrfs 默認分區方案。
4. 恢復主文件夾的內容，並使用軟體包列表文件重裝軟體包。

對於詳細的步驟和命令，請看一位社區用戶在 ask.fedoraproject.org 站點的評論。如果正確完成，你將得到一個和之前一樣的操作系統，使丟失數據的風險最小化。

轉換的利弊

讓我們快速澄清一下：這種文件系統轉換有什麼優勢和劣勢？

優勢：

• 當然，不需要重新安裝！你的系統里的所有文件和之前一模一樣。
• 技術上來說，沒有備份的情況下，就地進行是可能的。
• 你會學到許多關於 Btrfs 的知識！
• 如果所有都按計划進行，會是相當快的一個過程。

劣勢：

• 你必須熟悉終端環境和 shell 命令。
• 你可能會丟失數據，參見上文。
• 如果出了什麼問題，你得自己解決。

特別之處：

• 你需要大約 20% 的可用磁碟空間才能成功轉換。但對於完整的備份和重裝方式，你可能需要的空間更多。
• 你可以在轉換過程中自定義你分區的所有參數，但如果選擇重裝，你也可以從 Anaconda 自定義。

LVM 怎麼辦？

在近期幾次 Fedora 安裝中，LVM 布局一直是默認的。如果你有一個帶有多個分區（例如 / 和 /home）的 LVM 分區布局，你得以某種方式合併它們，來獲得 Btrfs 所有性能。

如果選擇這樣做，你可以單獨轉換分區到 Btrfs 文件系統，同時保留卷組。然而，遷移到 Btrfs 文件系統的優勢之一是擺脫 LVM 分區布局強加的限制。你也可以利用 Btrfs 文件系統提供的收發功能在轉換後來合併分區。

另見 《Fedora 雜誌》： 利用 LVM 回收硬碟空間、從 Btrfs 快照中恢復文件 以及 在 Btrfs 和 LVM-ext4 兩者之間做選擇。

了解 Btrfs

建議閱讀以下內容對 Btrfs 文件系統是什麼有一個基礎的了解。如果你沒有把握，只有選擇重裝 Fedora 這種安全的方式。

必須了解的：

• Fedora Magazine：Btrfs 來到 Fedora 33
• Btrfs 系統管理指南, 尤其是 關於子卷和 flat 子卷布局。
• btrfs-convert 指南

有用的資源：

• man 8 btrfs – 命令行界面
• man 5 btrfs – 掛載參數
• man btrfs-convert – 要用到的轉換工具
• man btrfs-subvolume – 管理子卷

轉換步驟

創建一個實時鏡像

由於不能轉換已掛載的文件系統，我們將通過 Fedora 實時鏡像 Live Image 進行。安裝 Fedora 鏡像寫入工具，然後 「燒錄」 Fedora 33 到你的 U 盤中來創建實時鏡像。

釋放磁碟空間

btrfs-convert 會在分區的剩餘空間重新創建文件系統的元數據，同時保持所有已有的 ext4 文件系統數據還在它當前的位置上。

不幸的是，所需的剩餘空間的大小無法提前知道：如果沒有足夠的空間，轉換將會失敗（但不會破壞數據）。這裡有一些釋放空間有用的方法：

• 利用 baobab 來識別大容量的文件和文件夾，然後移除。如果可能的話，不要手動刪除主文件夾以外的文件。
• 清理舊的系統日誌：journalctl –vacuum-size=100M。
• 如果你正使用 Docker，請小心地使用類似 docker volume prune、docker image prune -a 這樣的工具。
• 清理 GNOME Boxes 之類的虛擬機內不用的鏡像。
• 清理不用的軟體包和 Flatpak 包：dnf autoremove、flatpak remove –unused。
• 清理軟體包緩存：pkcon refresh force -c -1、dnf clean all。
• 如果你有把握，你可以謹慎的清理 ~/.cache 文件夾。

轉換到 Btrfs

備份你所有有價值的數據，確保你的系統已完全更新，然後重啟到實時鏡像。運行 gnome-disks 工具找到你所擁有的設備的路徑，比如 /dev/sda1（如果你在使用 LVM，它可能看起來有所不同）。檢查文件系統然後執行轉換：（編者按：以下命令使用 root 用戶運行，謹慎使用！）

$ sudo su -
# fsck.ext4 -fyv /dev/sdXX （請替換為你的具體的設備路徑）
# man btrfs-convert （閱讀它）
# btrfs-convert /dev/sdXX （請替換為你的具體的設備路徑）

這將會花十幾分鐘甚至幾個小時，依據分區的大小和是機械硬碟還是固態硬碟。如果你看到錯誤，你可能需要更多剩餘空間。作為最後的手段，你可以嘗試 btrfs-convert -n。

怎樣回滾？

如果因為某些原因轉換失敗，你的分區將保持在 ext4 文件系統或者它之前的狀態。如果你想在成功轉換之後回滾，簡單如下：

# btrfs-convert -r /dev/sdXX

警告！ 如果你做了以下這些事情之一，你將永久失去回滾的功能：碎片整理、均衡或者刪除 ext2_saved 子卷。

由於 Btrfs 文件系統的寫時複製特性，你可以安全的複製/移動甚至刪除文件、創建子卷，因為 ext2_saved 會保持引用舊數據。

掛載和檢查

現在這個分區應該已經有了 Btrfs 文件系統。掛載它然後查看你的文件……和子卷！

# mount /dev/sdXX /mnt （請替換為你的具體的設備路徑）
# man btrfs-subvolume （閱讀它）
# btrfs subvolume list / （使用 -t 以表格方式查看）

因為你已經閱讀了 相關的手冊頁，你應該知道創建子卷快照是安全的，並且有 ext2-saved 子卷作為你之前數據的簡易備份。

是時候閱讀 Btrfs 系統管理指南了，這樣你就不會把常規文件夾和子卷混淆了。

創建子卷

我們希望實現一個「扁平」子卷布局，這和 Anaconda 默認創建的布局相同：

toplevel （卷根目錄，不能被默認掛載）
  +-- root （子卷根目錄，被掛載到 /）
  +-- home （子卷根目錄，被掛載到 /home）

你可以跳過這個步驟，或者使用一個不同的布局。這種特殊結構的優勢是你可以輕鬆的創建 /home 的快照，並且對每個子卷使用不同的壓縮和掛載參數。

# cd /mnt
# btrfs subvolume snapshot ./ ./root2
# btrfs subvolume create home2
# cp -a home/* home2/

這裡我們已經創建了兩個子卷。root2 是一個完整的分區快照，而 home2 開始是一個空子卷，然後我們往裡複製內容。（這個 cp 命令不會重複數據，所以會很快。）

• 在 /mnt 目錄（頂層子卷），刪除除了 root2、home2 和 ext2_saved 之外的所有內容。
• 重命名 root2 和 home2 子卷為 root 和 home。
• 在 root 子卷里，清空 home 目錄，以便之後我們能夠掛載 home 子卷。

如果都做對了，那就很簡單了！

修改 fstab 分區表

為了重啟之後掛載新卷，必須要修改 fstab，用新的行來代替舊的 ext4 文件系統掛載行。

你可以使用 blkid 命令來找到你的分區的 UUID。

UUID=xx / btrfs subvol=root 0 0 （請替換為你的具體 UUID）
UUID=xx /home btrfs subvol=home 0 0 （請替換為你的具體 UUID）

（注意如果指向的是同一個分區，那麼這兩個 UUID 是相同的。）

這些都是新安裝的 Fedora 33 的默認值。在 fstab 中，你也可以選擇自定義壓縮和添加類似 noatime 這樣的參數。

可以查看 關於壓縮參數的維基頁面 和 man 5 btrfs 了解所有相關的參數。

chroot 到系統

如果你曾經做過系統恢復，我想你肯定知道這些命令。這裡，我們將得到一個 基本上 在你系統里的 shell 提示符，可以訪問網路。

首先，我們必須重新掛載 root 子卷到 /mnt 目錄，然後掛載 /boot 和 /boot/efi 分區（它們可能有所不同，這取決於你的文件系統布局）：

# umount /mnt
# mount -o subvol=root /dev/sdXX /mnt （請替換為你的具體的設備路徑）
# mount /dev/sdXX /mnt/boot （請替換為你的具體的設備路徑）
# mount /dev/sdXX /mnt/boot/efi （請替換為你的具體的設備路徑）

然後我們繼續掛載系統設備：

# mount -t proc /proc /mnt/proc
# mount --rbind /dev /mnt/dev
# mount --make-rslave /mnt/dev
# mount --rbind /sys /mnt/sys
# mount --make-rslave /mnt/sys
# cp /mnt/etc/resolv.conf /mnt/etc/resolv.conf.chroot
# cp -L /etc/resolv.conf /mnt/etc
# chroot /mnt /bin/bash
$ ping www.fedoraproject.org

重裝 GRUB 及內核

最容易的方法就是重裝 GRUB 和 內核，因為它完成了所有必要的配置 —— 現在我們可以訪問網路了。所以，在 chroot 環境內部：

# mount /boot/efi
# dnf reinstall grub2-efi shim
# grub2-mkconfig -o /boot/efi/EFI/fedora/grub.cfg
# dnf reinstall kernel-core
...或者乾脆重新生成 initramfs：
# dracut --kver $(uname -r) --force

如果你是支持 UEFI 的系統，這裡是適用的。如果你是 BIOS 的系統，請查看下面的文檔。重啟之前，讓我們查看是否一切正常：

# cat /boot/grub2/grubenv
# cat /boot/efi/EFI/fedora/grub.cfg
# lsinitrd /boot/initramfs-$(uname -r).img | grep btrfs

你應該在 grubenv 和 grub.cfg 有正確的分區 UUID 或指向（grubenv 可能沒有更新，如有必要可以編輯它），並在 grub.cfg 中看到 insmod btrfs 配置和在 initramfs 鏡像中有 btrfs 模塊。

參見: Fedora 系統管理指南中的 重裝 GRUB 2 和 驗證初始 RAM 磁碟鏡像 。

重啟

現在系統能夠正常啟動。如果不能，別慌，回到實時鏡像修復這個問題。最壞的情況下，你可以從那裡重裝 Fedora 。

首次啟動之後

檢查你的新 Btrfs 文件系統一切都正常。如果你覺得沒問題，你需要回收舊的 ext4 快照使用的空間，進行碎片整理和平衡子卷。後兩者可能要花一些時間，並且相當耗費資源。

對此你必須這樣掛載頂級子卷：

# mount /dev/sdXX -o subvol=/ /mnt/someFolder
# btrfs subvolume delete /mnt/someFolder/ext2_saved

然後，當機器有空閑時間時，運行這些命令：

# btrfs filesystem defrag -v -r -f /
# btrfs filesystem defrag -v -r -f /home
# btrfs balance start -m /

最後，有一個 「非寫時複製」 屬性，對於新系統，這個屬性是為虛擬機鏡像文件夾自動設置的。如果你使用虛擬機的話，可以設置它：

# chattr +C /var/lib/libvirt/images

$ chattr +C ~/.local/share/gnome-boxes/images

這個屬性只會對在這些文件夾里的新文件生效。複製鏡像並刪除原鏡像，你可以通過 lsattr 確認結果。

總結

我真心希望你發現這個教程是有用的，並且能夠對是否在你的系統上轉換為 Btrfs 做出謹慎而明智的決定。祝你成功轉換！

歡迎在評論中分享你的經驗，或者遇到更深層次的問題，請在 ask.fedoraproject.org 提問。

via: https://fedoramagazine.org/convert-your-filesystem-to-btrfs/

作者：Gergely Gombos 選題：lujun9972 譯者：hwlife 校對：wxy

本文由 LCTT 原創編譯，Linux中國 榮譽推出

本文轉載來自 Linux 中國: https://github.com/Linux-CN/archive