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# 19.4 通过 ZFS 启动环境实现多版本共存
借助 ZFS 启动环境，可在同一台机器上保留多个独立的系统版本，升级失败时无需重新安装即可回滚到先前状态，从而实现原子更新、多系统并存与快速回滚。本节所述方法仅适用于使用 ZFS 文件系统的系统。
> **警告**
>
> PkgBase 与 freebsd-update **不可混用**。一旦将系统转换为 PkgBase，所有系统更新均应通过 pkg 包管理器进行，不得再使用 freebsd-update，否则可能导致系统组件冲突、文件损坏或系统无法启动。
## 创建启动环境 15.0-RELEASE
ZFS 启动环境（Boot Environment，BE）允许在系统中创建多个独立的系统环境，实现不同版本的共存与安全切换。以下操作将创建启动环境 15.0-RELEASE。
* 使用工具 bectl 创建启动环境 `15.0-RELEASE`：
```sh
# bectl create 15.0-RELEASE
```
> **注意**
>
> 此处启动环境命名为 15.0-RELEASE，但当前系统仍为 14.3-RELEASE。
* 使用 bectl 检查启动环境：
```sh
$ bectl list # 显示所有启动环境
BE Active Mountpoint Space Created
15.0-RELEASE - - 176K 2025-12-05 22:27
default NR / 10.6G 2025-01-14 20:36
```
* 列出系统中所有 ZFS 文件系统及其属性：
```sh
# zfs list
NAME USED AVAIL REFER MOUNTPOINT
……其他省略……
zroot/ROOT/15.0-RELEASE 8K 83.8G 10.6G /
……其他省略……
```
其中 `zroot/ROOT/15.0-RELEASE` 一行即为新创建的启动环境。
## 将启动环境中的系统版本更新到 15.0-RELEASE
创建启动环境后，需要更新到目标版本。操作分为挂载、验证版本、转换为 PkgBase、升级四个步骤。
### 挂载启动环境 15.0-RELEASE
操作启动环境前，需先将其挂载至文件系统。首先创建临时目录：
* 创建一个临时目录，用于更新启动环境 15.0-RELEASE 中的系统
```sh
# mkdir /mnt/upgrade
```
```sh
/mnt/
└── upgrade/ # 启动环境挂载目录
└── usr/
└── local/
└── etc/
└── pkg/
└── repos/
└── FreeBSD-base.conf # PkgBase 源配置文件
```
* 将启动环境（实际上是一个数据集）15.0-RELEASE 挂载到指定路径
```sh
# bectl mount 15.0-RELEASE /mnt/upgrade
/mnt/upgrade
```
* 显示已挂载文件系统的磁盘使用情况：
```sh
# df
Filesystem 1K-blocks Used Avail Capacity Mounted on
……其他省略……
zroot/ROOT/15.0-RELEASE 99036272 11132688 87903584 11% /mnt/upgrade
……其他省略……
```
### 验证当前 FreeBSD 版本
该启动环境（ZFS 数据集）15.0-RELEASE 当前实际仍为 14.3-RELEASE，可使用 `freebsd-version` 验证：
在 **/mnt/upgrade** 环境中运行 `freebsd-version`：
```sh
# chroot /mnt/upgrade freebsd-version -kru
14.3-RELEASE
14.3-RELEASE
14.3-RELEASE
```
`freebsd-version` 参数解释：
| 参数 | 说明 |
| ---- | ------------------------------------------------------------------------------- |
| `-k` | 打印已安装内核的版本和补丁级别。不同于 uname(1)，如果新的内核已经安装但系统尚未重启，`freebsd-version` 会打印新内核的版本和补丁级别 |
| `-r` | 打印正在运行中的内核的版本和补丁级别。不同于 uname(1)，`freebsd-version` 不受环境变量影响 |
| `-u` | 打印已安装用户态的版本和补丁级别。这些信息在构建过程中会写入程序 `freebsd-version` 中 |
### 使用 PkgBase 将启动环境中的 14.3-RELEASE（系统版本）转换为 PkgBase
升级之前，需将传统的 FreeBSD 系统转换为 PkgBase 格式。PkgBase 是 FreeBSD 官方提供的基本系统打包方式，使用 pkg 包管理器管理系统组件。
升级方法参见 PkgBase 转换基本系统相关章节。
### 启动到启动环境 15.0-RELEASE
完成所有更新操作后，启动到新的启动环境验证结果。
* 在下次启动时进入启动环境 15.0-RELEASE
```sh
# bectl activate -t 15.0-RELEASE # 在下次启动时进入启动环境 15.0-RELEASE
Successfully activated boot environment 15.0-RELEASE
for next boot
```
* 验证设置是否成功。列出系统中所有 ZFS 启动环境：
```sh
$ bectl list
BE Active Mountpoint Space Created
15.0-RELEASE T /mnt/upgrade 8.75G 2025-12-05 23:22
default NR / 10.9G 2025-01-14 20:36
```
注意，这是一次性的（`T`），此处仅用于验证其是否能够正常启动。还需要回到当前的主系统 14.3-RELEASE 来更新 ZFS。
* 重启以进入启动环境 15.0-RELEASE
```sh
# reboot # 重启以进入启动环境 15.0-RELEASE
```
* 验证版本：
```sh
$ freebsd-version -kru
15.0-RELEASE
15.0-RELEASE
15.0-RELEASE
$ bectl list
BE Active Mountpoint Space Created
15.0-RELEASE N / 8.75G 2025-12-05 23:22
default R - 10.9G 2025-01-14 20:36
```
由输出可知，已成功将启动环境 15.0-RELEASE 中的 FreeBSD 系统升级到 15.0-RELEASE，此时启动环境名称与实际版本一致。
`R` 意味着再次重启将回到启动环境 `default`（14.3-RELEASE）。
## 附录：永久性使用 15.0-RELEASE
前面已通过一次性启动环境完成验证。如果验证通过并且不需要再保留旧版本，可以将新环境设置为永久默认。
如果读者不需要多版本共存，并且验证过目前的环境满足需要，也可以将启动环境 15.0-RELEASE 设置为永久的：
```sh
# bectl activate 15.0-RELEASE
```
随后，读者也可以销毁不再需要的启动环境：
```sh
# bectl destroy 要销毁的启动环境名称
```
将参数 `要销毁的启动环境名称` 替换为命令 `bectl list` 输出中 `BE` 列对应的启动环境名称即可销毁。
### 将基本系统中的 ZFS 替换为 Ports 版本
需实现多版本共存的读者可直接重启，进入启动环境 `default`（14.3-RELEASE），升级 14.3-RELEASE 中的 OpenZFS 版本。升级细节参照其他相关章节。
> **警告**
>
> 如不更新为 Ports 版本强行升级 ZFS 池/特性，将无法访问旧版系统。
## 参考文献
* vermaden. ZFS Boot Environments Explained\[EB/OL]. \[2026-03-25]. . 详细阐释 ZFS 启动环境的原理与实践，包含跨版本 ZFS 池兼容方案。
* FreeBSD Project. BootEnvironments\[EB/OL]. \[2026-03-25]. . FreeBSD 官方关于启动环境的 Wiki。
* FreeBSD Project. bectl(8)\[EB/OL]. \[2026-03-25]. . ZFS 启动环境管理工具的官方技术规范。
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