# 3.2 安装双系统（后安装 FreeBSD）

本节以 FreeBSD-14.2-RELEASE-amd64-disc1.iso 为例，演示在已预装 Windows 11 24H2 的 UEFI 设备上追加安装 FreeBSD 双系统，重点处理 ESP 分区空间与引导管理。

> **技巧**
>
> 本节示例要求先安装其他操作系统（如 Windows），再安装 FreeBSD，请遵循此操作顺序。

## 简单方法（无需众多数据集）

首先介绍一种相对简单的安装方法。

> **注意**
>
> 按照本部分所述方法，使用 ZFS 时，只会创建一个存储池 `zroot`（zpool），并在其中创建一个直接挂载到 **/** 的数据集 `root`。与自动安装不同，系统不会创建 `zroot/ROOT/default` 及众多数据集。可以在安装后创建数据集并替换，但若希望初始布局就与自动安装相同，请跳转至本节"Shell 分区"部分。

使用简单方法安装 FreeBSD，按照以下步骤操作。

首先需要在硬盘上为 FreeBSD 预留空间。该空间不一定位于硬盘末尾，中间位置亦可，因为在典型的 Windows 安装中，最后一个分区（本例为 `nda0p4`）通常是恢复分区，不适合用来安装系统。

分区完成后，在 FreeBSD 下查看磁盘分区情况，结果如下：

```sh
# gpart show
=>       34  419430333  nda0  GPT  (200G)
         34       2014        - free -  (1.0M)
       2048     204800     1  efi  (100M) # EFI 分区
     206848      32768     2  ms-reserved  (16M) # MSR 分区
     239616  207992832     3  ms-basic-data  (99G) # 此为 C 盘（NTFS 数据分区）。此处已为其后的 FreeBSD 预留了约 100G 空间。
  417947648    1478656     4  ms-recovery  (722M) # 恢复分区
  419426304       4063        - free -  (100G)
```

应关闭安全启动和快速启动。安全启动会阻止未签名的引导加载程序运行，而 FreeBSD 的引导加载程序目前未被微软签名，因此必须关闭安全启动。快速启动会使 Windows 在关机时处于特殊的休眠状态，导致其他系统无法正常访问 NTFS 分区。也可通过 Windows 设置 → 更新与安全 → 恢复 → 高级启动，选择从 U 盘设备启动，随后正常引导 FreeBSD 安装程序，直至进入分区选择界面。

![分区选择界面](/files/qENcLJyYbXEtdBl7Q7aE)

此处选择 `Manual`。

> **技巧**
>
> 实际上此处调用的是软件 `sade`（sysadmins disk editor，系统管理员磁盘编辑器），`bsdconfig` 中的分区模块亦调用此工具。

此处可查看硬盘分区情况。图中仅有一块硬盘，包含一个 300 MB 的 EFI 系统分区、一个 16 MB 的 MSR 分区、一个 64 GB 的 Windows 系统分区（即 C 盘）以及未显示的空闲空间。直接选择 `Create`（创建）。

![硬盘分区情况](/files/g9vBd6qhYJPwZ55UvGO9)

此处在第一行输入分区类型（即下方会列出的 `Filesystem type`）。如需添加 swap 分区，请在此步骤首先添加，后续添加则难以控制分区大小，因为分区会从空闲空间的开头或结尾分配，先添加 swap 可以更好地控制其位置。添加 UFS 或 ZFS 分区时，需在 `Mountpoint` 处填写 **/**，表示将该分区挂载到根目录。`Label` 是 FreeBSD 的卷标（gptlabel），用于识别分区，可根据需要填写或留空。此处使用 ZFS，不添加 swap 分区，并且填入卷标 `zroot`。

![创建分区](/files/gTK9QrTTN8BxW7pJSmKe)

使用 **Tab 键** 将焦点移动到 `OK`，然后按回车键确认。

![确认分区创建](/files/0WMacX0jCliQtqtz04vx)

此处会警告 ZFS 分区可能无法启动，但实际测试表明可以正常启动。这个警告是安装程序的通用提示，不适用于 UEFI 环境下的配置。选择 `Yes` 忽略此警告：

![ZFS 分区警告](/files/fwrWqHCF94DncXiAIoib)

> **注意**
>
> 请将 Windows 创建的 300 MB EFI 系统分区的挂载点设置为 **/boot/efi**，这样 FreeBSD 就能正确找到并使用已有的 EFI 分区，避免创建多个 EFI 分区带来的混乱。

选择 `Finish`（完成）

![完成分区设置](/files/LJmOTyDZYug20n1utW5t)

选择 `Commit`（确认）

![确认分区变更](/files/skTcmJPrj0wNRzwyJrVo)

之后会进入正常安装流程。安装完成后，列出系统中所有 ZFS 池及其状态：

```sh
# zfs list
NAME  USED   AVAIL  REFER  MOUNTPOINT
root  534M    130G   534M  none
```

进入系统后可以看到，仅有一个 `root` 数据集。可手动将数据集调整为自动安装的布局，也可以参照下文在安装时进入 Shell 进行分区。

## Shell 分区

此时仍停留在分区选择界面，选择 `Shell`：

![选择 Shell 分区](/files/M8ma0qPDUr7qyalpmZns)

之后将进入终端（TTY）：

![Shell 终端界面](/files/RUuecfvNCLg86cvbJvFn)

执行以下命令。

### 加载 ZFS 内核模块

ZFS 支持并不在内核中，而是作为可加载模块提供。

默认的安装镜像可能未启用 ZFS，因此还需要加载 ZFS 内核模块：

```sh
# kldload zfs
```

### 配置 ZFS 对齐方式（仅影响新创建的硬盘分区）

强制 ZFS 文件系统使用 4K 对齐，这样可以更好地适配现代硬盘的物理扇区大小，提高读写性能：

```sh
# sysctl vfs.zfs.vdev.min_auto_ashift=12
vfs.zfs.vdev.min_auto_ashift: 9 -> 12
```

> **技巧**
>
> 参数 `12` 表示 2^12 = 4096 字节（4 KB）的扇区大小。默认参数（可通过命令 `sysctl vfs.zfs.vdev.min_auto_ashift` 查看）是 `9`，即 2^9 = 512 字节，这是传统硬盘的扇区大小。

> **思考题**
>
> 如果使用 NVMe 硬盘，新装系统（UEFI+GPT，无 freebsd-boot 分区）的默认参数通常为 12。但 4K 对齐究竟对齐的对象是什么？因为 SSD 并无传统机械硬盘的物理扇区概念。

### 创建交换分区

在 nda0 磁盘上创建 4 GB、4K 对齐的 FreeBSD 交换分区，并将其标记为 swap：

```sh
# gpart add -a 4k -l swap -s 4G -t freebsd-swap nda0
```

选项说明：

* `-t` 指定类型
* `-l` 指定卷标
* `-s` 指定大小
* `-a` 指定对齐

请注意根据实际情况替换 `nda0` 为实际硬盘编号。

### 创建 ZFS 分区

在 nda0 磁盘上创建 4K 对齐的 FreeBSD ZFS 分区，并标记为 zroot：

```sh
# gpart add -a 4k -l zroot -t freebsd-zfs nda0
```

上面的设置将使用全部空余空间，请注意替换 `nda0` 为实际硬盘编号。

#### 查看分区情况

显示系统磁盘分区情况：

```sh
# gpart show
=>       34  419430333  nda0  GPT  (200G)
         34       2014        - free -  (1.0M)
       2048     204800     1  efi  (100M)
     206848      32768     2  ms-reserved  (16M)
     239616  207992832     3  ms-basic-data  (99G)
  208232448    8388608     5  freebsd-swap  (4.0G)
  216621056  201326592     6  freebsd-zfs  (96G)
  417947648    1478656     4  ms-recovery  (722M)
  419426304       4063        - free -  (2.0M)
```

### 挂载临时文件系统准备安装

挂载一个临时文件系统（tmpfs），如此可在内存中临时存储安装过程中需要的文件，避免频繁写入磁盘：

```sh
# mount -t tmpfs tmpfs /mnt
```

### 创建 ZFS 池

创建 ZFS 池 zroot：

```sh
# zpool create -f -o altroot=/mnt -O compress=lz4 -O atime=off -m none zroot /dev/gpt/zroot
```

该命令将设置 zroot 池的挂载点为 **/mnt**，启用 LZ4 压缩以节省空间并提高读写性能，关闭访问时间记录以减少磁盘写入。

选项说明如下：

* `-o altroot=/mnt` 将其临时挂载至 **/mnt**；
* `-O compress=lz4` 启用 lz4 压缩（可换为 zstd 等）；
* `-O atime=off` 关闭访问时间记录；
* `-m none` 不设置挂载点；
* **/dev/gpt/zroot** 为刚创建的分区。

### 创建 ZFS 数据集

以下数据集的设置参照 FreeBSD 源代码中的 [usr.sbin/bsdinstall/scripts/zfsboot](https://github.com/freebsd/freebsd-src/blob/main/usr.sbin/bsdinstall/scripts/zfsboot) 创建。FreeBSD 本身持续演进，不同版本间的 ZFS 数据集也有所差异。读者创建数据集时若希望创建与默认安装相同的数据集结构，应参照对应分支的 `usr.sbin/bsdinstall/scripts/zfsboot` 文件。

* 创建根数据集

```sh
# zfs create -o mountpoint=none zroot/ROOT
```

将创建数据集 `zroot/ROOT`，不设置挂载点（`mountpoint=none`）。

此类无具体挂载点的数据集通常作为系统根数据集的容器，其下将创建具体用于挂载的子数据集或起到排除作用。

* 创建默认根数据集

```sh
# zfs create -o mountpoint=/ zroot/ROOT/default
```

将创建数据集 `zroot/ROOT/default`，将其挂载到根目录 **/**。此数据集将作为系统的默认根文件系统。

* 创建 **/home** 数据集

```sh
# zfs create -o mountpoint=/home zroot/home
```

将创建数据集 `zroot/home`，并将其挂载到 **/home**，通常用于存储用户主目录。

* 创建 **/tmp** 数据集

```sh
# zfs create -o mountpoint=/tmp -o exec=on -o setuid=off zroot/tmp
```

创建数据集 `zroot/tmp`，并将其挂载到 **/tmp**，允许执行文件（`exec=on`），但禁用 setuid（`setuid=off`）防止该目录中的文件使用 setuid 提升权限。

* 创建 `zroot/usr` 数据集

```sh
# zfs create -o mountpoint=/usr -o canmount=off zroot/usr
```

将创建 `zroot/usr` 数据集，设置 `canmount=off` 即禁止自动挂载，如此可将相关的子数据集组织在一起，但不会单独挂载这个父数据集。

* 创建 **/usr/ports** 数据集

```sh
# zfs create -o setuid=off zroot/usr/ports
```

将创建 **/usr/ports** 数据集，禁用 setuid（`setuid=off`）。

* 创建 **/usr/src** 数据集

```sh
# zfs create zroot/usr/src
```

将创建 **/usr/src** 数据集。

* 创建 **/var** 数据集

```sh
# zfs create -o mountpoint=/var -o canmount=off zroot/var
```

将创建 **/var** 数据集，设置 `canmount=off` 意味着不会自动挂载。

* 创建 **/var/audit** 数据集

```sh
# zfs create -o exec=off -o setuid=off zroot/var/audit
```

将创建 **/var/audit** 数据集，禁用执行（`exec=off`），同时禁用 setuid（`setuid=off`）。

* 创建 **/var/crash** 数据集

```sh
# zfs create -o exec=off -o setuid=off zroot/var/crash
```

将创建 **/var/crash** 数据集，禁用执行（`exec=off`），同时禁用 setuid（`setuid=off`）。

* 创建 **/var/log** 数据集

```sh
# zfs create -o exec=off -o setuid=off zroot/var/log
```

将创建 **/var/log** 数据集，禁用执行（`exec=off`），同时禁用 setuid（`setuid=off`）。

* 创建 **/var/tmp** 数据集

```sh
# zfs create -o setuid=off zroot/var/tmp
```

将创建 **/var/tmp** 数据集，同时禁用 setuid（`setuid=off`）。

* 创建 **/var/mail** 数据集

```sh
# zfs create -o atime=on zroot/var/mail
```

将创建 `zroot/var/mail` 数据集，并启用访问时间记录（`atime=on`），通常用于存放邮件数据，因为邮件程序可能需要知道文件的最后访问时间。

> **技巧**
>
> 上述参数参考自 bsdinstall(8) 的默认配置。安装后，也可通过命令 `zfs get exec,setuid,mountpoint` 查看相关属性。具体代码位于 [usr.sbin/bsdinstall/scripts/zfsboot](https://github.com/freebsd/freebsd-src/blob/main/usr.sbin/bsdinstall/scripts/zfsboot)。

相关文件结构：

```sh
zroot/
├── ROOT/
│   └── default/      # 挂载到 /（根文件系统）
├── home/             # 挂载到 /home（用户主目录）
├── tmp/              # 挂载到 /tmp（临时文件）
├── usr/
│   ├── ports/        # 挂载到 /usr/ports（Ports 树）
│   └── src/          # 挂载到 /usr/src（系统源代码）
└── var/
    ├── audit/        # 挂载到 /var/audit（审计日志）
    ├── crash/        # 挂载到 /var/crash（系统崩溃转储）
    ├── log/          # 挂载到 /var/log（系统日志）
    ├── mail/         # 挂载到 /var/mail（邮件存储）
    └── tmp/          # 挂载到 /var/tmp（持久化临时文件）
```

### 修改文件夹权限

将 **/mnt/tmp** 和 **/mnt/var/tmp** 的权限设置为 `1777`（粘滞位），以确保临时目录权限正确，这样任何用户都可以在这些目录中创建文件，但只能删除自己创建的文件：

```sh
# chmod 1777 /mnt/tmp        # 设置 /mnt/tmp 目录为粘滞位，可读写
# chmod 1777 /mnt/var/tmp    # 设置 /mnt/var/tmp 目录为粘滞位，可读写
```

### 配置交换分区到 `fstab`

将交换分区 **/dev/nda0p5** 添加到临时的 fstab 文件，如此系统启动时即可自动挂载这个交换分区：

```sh
# printf "/dev/nda0p5\tnone\tswap\tsw\t0\t0\n" >> /tmp/bsdinstall_etc/fstab
```

注意将 **/dev/nda0p5** 替换为实际的交换分区设备名，可使用 `gpart show nda0` 命令确认。

> **技巧**
>
> `\t` 是制表符（Tab）的转义字符（意味着按一下 **Tab** 键），用于对齐字段，使用空格也可以达到相同效果。也可使用 `ee /tmp/bsdinstall_etc/fstab` 命令手动编辑该文件并写入如下格式的行：
>
> ```sh
> /dev/nda0p5  none  swap  sw  0  0
> ```
>
> 下同。

### 设置启动项与 UEFI

* 设置 ZFS 池的引导文件系统（bootfs）为 `zroot/ROOT/default`，如此系统启动时会自动从这个数据集引导：

```sh
# zpool set bootfs=zroot/ROOT/default zroot
```

* 要求系统在启动时启用 ZFS 服务。

```sh
# printf 'zfs_enable="YES"\n' >> /tmp/bsdinstall_etc/rc.conf
```

`\n` 代表 Unix/Linux 系统中的换行符。

Windows 文本文件的行尾通常是 `\r\n`（回车 + 换行）。

此命令效果等同于使用 `ee /tmp/bsdinstall_etc/rc.conf` 编辑该文件并添加一行 `zfs_enable="YES"`。

* 挂载现有的 EFI 系统分区，以便在其中添加 FreeBSD 的启动文件：

```sh
# mount -t msdosfs /dev/nda0p1 /media
```

注意将 **/dev/nda0p1** 替换为实际的 EFI 分区设备名。

* 在 EFI 系统分区中为 FreeBSD 创建启动目录

```sh
# mkdir -p /media/efi/freebsd
```

* 将 FreeBSD 的 EFI 启动文件复制到启动目录

```sh
# cp /boot/loader.efi /media/efi/freebsd/
```

* 使用 efibootmgr 工具向主板 UEFI 固件添加启动项 `FreeBSD`，这样开机时便能在 UEFI 启动菜单中看到 FreeBSD 选项。

```sh
# efibootmgr --create --activate --label "FreeBSD" --loader "/media/efi/freebsd/loader.efi"
```

* 卸载 EFI 系统分区

```sh
# umount /media
```

目录结构：

```sh
/
├── boot/
│   └── loader.efi          # FreeBSD EFI 引导加载程序
├── tmp/
│   └── bsdinstall_etc/
│       ├── fstab           # 临时 fstab 配置
│       └── rc.conf         # 临时 rc.conf 配置
└── media/
    └── efi/
        └── freebsd/
            └── loader.efi  # 复制到 EFI 分区的引导加载程序
```

* 退出 Shell

```sh
# exit
```

安装程序将自动继续后续流程。

### 完成

至此，已手动创建了一套与自动安装程序基本相同的 ZFS 数据集结构（自动安装通常还会创建独立的 **/home/用户名** 数据集，此处未包含）。

显示安装后系统的 ZFS 文件系统状态：

```sh
# zfs list
NAME                 USED  AVAIL  REFER  MOUNTPOINT
zroot                921M  91.6G    96K  none
zroot/ROOT           919M  91.6G    96K  none
zroot/ROOT/default   919M  91.6G   919M  /
zroot/home           128K  91.6G   128K  /home
zroot/tmp            104K  91.6G   104K  /tmp
zroot/usr            288K  91.6G    96K  /usr
zroot/usr/ports       96K  91.6G    96K  /usr/ports
zroot/usr/src         96K  91.6G    96K  /usr/src
zroot/var            636K  91.6G    96K  /var
zroot/var/audit       96K  91.6G    96K  /var/audit
zroot/var/crash       96K  91.6G    96K  /var/crash
zroot/var/log        156K  91.6G   156K  /var/log
zroot/var/mail        96K  91.6G    96K  /var/mail
zroot/var/tmp         96K  91.6G    96K  /var/tmp
```

## 参考文献

* Stanislas. How to manually install FreeBSD on a remote server (with UFS, ZFS, encryption...)\[EB/OL]. (2018-12)\[2026-03-26]. <https://stanislas.blog/2018/12/how-to-install-freebsd-server/>. 提供了 FreeBSD 手动安装的完整技术指南，包括 UFS、ZFS 等文件系统配置方法。
* FreeBSD Project. RootOnZFS/GPTZFSBoot\[EB/OL]. \[2026-03-26]. <https://wiki.freebsd.org/RootOnZFS/GPTZFSBoot>. 详细介绍了 FreeBSD 在 GPT 分区表上的 ZFS 根文件系统配置方法。
* FreeBSD Project. bsdinstall(8) -- system installer\[EB/OL]. \[2026-04-17]. <https://man.freebsd.org/cgi/man.cgi?query=bsdinstall&sektion=8>. FreeBSD 系统安装程序手册页。

## 课后习题

1. 脱离 bsdinstall，通过手动分区、格式化、挂载和安装基本系统完成 FreeBSD 的安装，记录每个步骤中 bsdinstall 自动完成而须手动操作的环节。
2. 查阅 FreeBSD 源代码中 GPT 分区对齐参数的实现逻辑，分析 NVMe SSD 上 4K 对齐的对象以及对 I/O 性能的影响。
3. 在 UFS 文件系统下重复本节双系统安装流程，记录 ZFS 与 UFS 在分区布局和引导配置上的差异。


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If you need additional information that is not directly available in this page, you can query the documentation dynamically by asking a question.

Perform an HTTP GET request on the current page URL with the `ask` query parameter:

```
GET https://book.bsdcn.org/di-3-zhang-freebsd-gao-ji-an-zhuang/di-3.2-jie-an-zhuang-shuang-xi-tong-hou-an-zhuang-freebsd.md?ask=<question>
```

The question should be specific, self-contained, and written in natural language.
The response will contain a direct answer to the question and relevant excerpts and sources from the documentation.

Use this mechanism when the answer is not explicitly present in the current page, you need clarification or additional context, or you want to retrieve related documentation sections.