固态硬盘使用f2fs作为根分区安装linux

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前言

在固态硬盘上，f2f比起ext4之类的文件系统在性能和寿命上都有较大优化。所以我决定使用f2fs来作为我debian的根分区。

碰到的问题

• 安装debian过程中，到硬盘分区的阶段没有f2fs文件系统的选项
• grub默认不支持f2fs
• initramfs默认不支持f2fs

对策

因为grub不支持f2fs，所以boot必须和根分区独立出来，且/boot分区的文件系统格式必须是grub能识别的。这样grub才能引导/boot分区中的内核。然后由/boot分区中的带f2fs模块的initrd来识别f2fs根分区继续完成操作系统启动。总结起来就是 grub2 -> /boot分区 (载入内核，载入带fsfs模块的initrd) -->通过支持f2fs的initrd引导根分区操作系统。

安装过程简述：
1.使用常规流程安装debian,要分配独立的boot分区。进入系统后，安装f2fs-tool, 并且更新initramfs（也就是更新initrd文件），此时，这个系统在备份操作前就已经具备识别f2fs的能力，initrd也能在引导过程中识别f2fs的根分区了。
2. 进入debian liveCD，使用tar命令备份固态硬盘linux根分区。live系统也安装f2fs-tool, 这样live系统就具备格式化固态硬盘linux根分区的能力。格式化固态硬盘linux根分区为f2fs后，再使用tar命令将刚才的备份恢复到f2fs的根分区。
3. 修改f2fs中的etc/fstab中的uuid，因为上面格式化操作会导致uuid变化
4. 在live系统中，chroot到固态硬盘的linux，更新grub，使之能脱离u盘独立引导固态硬盘的操作系统。

我的实际操作步骤

0.警告

任何时候，不要相信序号，比如sda3 sda2。而是执行下面的命令，通过多个指标判断，比如分区大小、格式等。否则数据误删很麻烦。
这些命令有：
    fdisk -lu 或 fdisk -lu /dev/sdXn
    lsblk 
    lsblk -f (加了-f选项后有变化，自己试一下)
    blkid 

1. 准备

1-为了方便和安全起见，最好准备两个u盘，一个用于安装操作系统，一个用于放debian liveCD。存放liveCD的U盘能让你在电脑操作系统起不来的时候，可以救急。
2-中途涉及多次联网的步骤，可以使用网线，也可以手机通过usb数据线共享4g流量或wifi数据到电脑(电脑能看到类似enp4s0u1的网卡就是手机usb共享4G网络的网卡，这里的u就是usb的意思)。当然还可以用热点共享手机的4G流量（liveCD模式下命令行连热点的时候，没有前两种方式那么方便，所以我一般是用usb线连接手机共享手机的4G网络）

2. 分区

sda1:  ESP（EFI System Partition----EFI系统分区）
sda2: BOOT分区，btrfs
sda3: 根分区，btrfs 
sda4, 交换分区，swap

3. 使用网络安装debian10

1- 我从debian官网下了个最小化的iso,大概300m，也有50M的mini.iso。之所以使用网络安装是因为，我发现通过网络安装debian的问题最少(比如字体、输入法、中文显示等)。
2- 刻录安装debian用的iso文件到U盘，这里使用dd，win下可以使用ultraISO。(同样的方式，用liveCD的ISO刻录到另一个u盘，作为意外救急的准备)
           dd if=netinst.iso of=/dev/sdX bs=1M   #注意这里是sdX(u盘)，不是sdXn(u盘的某分区)。sdX是u盘，不要搞错，否则硬盘数据丢失
3- 把刻录好的U盘插到笔记本上，使用u盘启动。分区的时候按照上面的方式分，记住esp分区和boot分区必须和根分区分开。建议安装的时候，最小化安装，首先保证流程通了，再尝试带桌面的全量安装，这样比较稳妥。
4- 安装完系统后，进入系统，终端执行命令安装f2fs-tools：  apt install f2fs-tools 
5- 在/etc/initramfs-tools/modules文件末尾添加三行：  
       f2fs
       crc32_generic
       crc32_intel
   然后执行update-initramfs -u更新initrd。通过这两个步骤，就可以保证备份根目录前，initrd镜像文件中存在f2fs模块了，能支持f2fs根分区引导了。
6- 格式化刚刚安装系统用的u盘，为下面第4大步中备份用途做准备。

4. 备份根分区

   使用刻录了**LiveCD**的U盘启动后进入live系统
   执行sudo su -  切换到root用户
   执行mkdir /tmp/3; mount /dev/sdX3  /tmp/3  （假设SSD的根分区位于sdX3, 这里把还是btrfs的根分区挂载到/tmp/3目录）
   执行mkdir /tmp/u; mount /dev/sdY1  /tmp/u (这里假设/dev/sdY1是备份u盘的第一分区, 执行完命令后，备份用的u盘就挂载到/tmp/u目录了)
   然后执行下面命令：      
      cd /tmp/3  #cd的ssd的根分区
      tar cpf /tmp/u/root.tar  .  #将当前目录(ssd的根分区)下的所有文件备份到/tmp/u/root.tar文件。注意，这里有个英文点号。此时固态硬盘根分区已经备份到备份u盘中了。继续下面的第5大步

5. 修改固态硬盘linux根分区为f2fs

1-为了下载更快，修改live系统的软件源 vi /etc/apt/sources.list为中科大的源。执行apt update (可能没网络。需要连网线，或手机通过usb数据线共享4g或wifi网络到电脑，然后执行dhclient获取dhcp自动配置的ip地址才能联网)
2-执行apt install f2fs-tools 此时live系统就具备了识别和格式化f2fs的能力
3-执行umount /dev/sdX3   #取消ssd根分区的挂载，准备格式化分区为f2fs
4-执行fdisk /dev/sdX进入fdisk的交互命令中
        执行p命令查看当前分区，找到固态硬盘的linux根分区（如前文说的，通过分区大小判断是不是linux根分区）
        执行d命令删除固态硬盘linux根分区
        执行n命令新建分区
        执行w命令将刚才的变更写入固态硬盘
   执行mkfs.f2fs  /dev/sdXn  (执行前，务必使用fdisk -lu  /dev/sdX来确认根分区是哪个，因为序号会在上面的分区操作中发生变化)
   现在执行lsblk -f就可以看到固态硬盘的linux根分区变成f2fs格式了。

6.恢复备份

1-  mount /dev/sdX3 /tmp/3  
    cd /tmp/3
    tar xpf /tmp/u/root.tar  #恢复备份
2-上面删分区、建分区操作导致uuid变化。需要修正uuid。
   执行lsblk -f或blkid命令获取f2fs根分区的uuid
   执行 vi /tmp/3/etc/fstab  找到根分区的uuid修改成正确的值。

7.更新grub：

   mount /dev/sdX2 /tmp/3/boot          #把ssd上的boot分区挂在到ssd根分区的boot目录
   mount /dev/sdX1 /tmp/3/boot/efi      #把ssd上的esp分区挂到ssd根分区boot目录的efi目录下
   mount --bind /dev /tmp/3/dev
   mount --bind /proc /tmp/3/proc
   mount --bind /sys  /tmp/3/sys
   mount --bind /run  /tmp/3/run
   chroot /tmp/3                        #chroot到固态硬盘的linux
   update-grub2 #可能会报错，但是不要紧
   执行poweroff，拔掉u盘，启动即可进入操作系统。

另外： 意外有时不可避免，比如grub引导不了，initramfs无法挂载根分区等。救急操作参考本博客的另一偏随笔："桌面版linux问题记录"