构建以 ZFS 为根文件系统的 Debian 9 (Stretch)
概述
有更新版本
新安装请参阅《根文件系统使用 ZFS 的 Debian 10 Buster》。
注意事项
本教程将使用整块物理磁盘。
本教程不适用于双系统环境。
请先备份数据。现有数据都将被清除。
系统要求
强烈建议使用 64-bit 内核。
在逻辑扇区为 4 KiB（“4Kn”磁盘）的磁盘上安装，仅在 UEFI 启动模式下可行。这并非 ZFS 特有。GRUB 在 legacy（BIOS）启动模式下无法也不会支持 4K 扇区。
内存小于 2 GiB 的计算机运行 ZFS 时会非常缓慢。在基础工作负载下，建议至少 4 GiB 内存，才能获得正常性能。如果你希望使用去重（deduplication），则需要大量内存。启用去重是不可逆的永久性更改，无法轻易恢复。
加密
本指南支持两种加密方案：未加密和 LUKS（全盘加密）。ZFS 原生加密尚未发布。无论选择何种方式，所有 ZFS 功能均可完全使用。
未加密当然不会对任何数据进行加密。在没有加密开销的情况下，该方案自然具有最佳性能。
LUKS 会对几乎所有内容进行加密：操作系统、交换分区、用户主目录以及其他数据。唯一未加密的数据是引导加载程序、内核和 initrd。系统启动时必须在控制台输入密码，否则无法启动。性能表现良好，但 LUKS 位于 ZFS 下层，因此如果使用多块磁盘（镜像或 raidz 拓扑），每个磁盘上的数据都需要单独加密一次。
第一步：准备安装环境
1.1 启动 Debian GNU/Linux Live CD。如果出现提示，请使用用户名 user 和密码 live 进行登录。根据需要将系统连接到互联网（例如接入你的 WiFi 网络）。
1.2 可选：在 Live CD 环境中安装并启动 OpenSSH 服务器：
如果你有第二台设备，通过 SSH 访问目标系统会很方便。
提示： 可以使用 ip addr show scope global | grep inet 查找你的 IP 地址。然后，从主机通过 ssh user@IP 连接。
1.3 切换为 root 用户：
1.4 设置，更新软件源：
1.5 在 Live CD 环境中安装 ZFS：
dkms 依赖项是手动安装的，以确保来自 stretch 而不是 stretch-backports。这并非关键步骤。
第二步：磁盘格式化
2.1 如果重复使用磁盘，根据需要清理：
2.2 对磁盘进行分区：
选择以下其中任一方案：
2.2a 不加密：
2.2b LUKS 加密：
在 ZFS 中始终使用长的别名 /dev/disk/by-id/*。直接使用设备节点 /dev/sd* 可能导致间歇性导入失败，尤其是在系统中存在多个存储池的情况下。
提示：
使用命令
ls -la /dev/disk/by-id可以列出别名。你是在虚拟机中操作吗？如果虚拟磁盘在
/dev/disk/by-id中缺失，使用 KVM + virtio 时可用/dev/vda；否则请参考故障排查部分。如果你要创建镜像或 raidz 拓扑，请对 pool 中的所有磁盘重复分区命令。
2.3 创建引导存储池：
通常无需为引导存储池自定义任何选项。
GRUB 并不支持所有 ZFS 存储池特性。参见 grub-core/fs/zfs/zfs.c 中的 spa_feature_names。此步骤为 /boot 创建一个单独的引导存储池，仅启用 GRUB 支持的特性，从而让根存储池用任意特性。注意 GRUB 以只读方式打开存储池，因此所有兼容只读的特性都被 GRUB 支持。
提示：
如果创建镜像或 raidz 拓扑，可使用
zpool create ... bpool mirror /dev/disk/by-id/scsi-SATA_disk1-part3 /dev/disk/by-id/scsi-SATA_disk2-part3（或将mirror替换为raidz、raidz2或raidz3，并列出额外磁盘的分区）。可自定义存储池名称。如果更改，需在整个操作中保持一致。
bpool命名约定源自本教程。
2.4 创建根存储池：
选择以下其中任一方案：
2.4a 不加密：
2.4b LUKS 加密：
建议在此使用
ashift=12，因为如今许多硬盘的物理扇区为 4KiB（或更大），即使它们呈现为 512B 的逻辑扇区。未来更换的硬盘可能具有 4KiB 物理扇区（此时ashift=12是可选的）或 4KiB 逻辑扇区（此时ashift=12是必需的）。设置
-O acltype=posixacl可全局启用 POSIX ACL。如果不需要，可移除此选项，但之后在创建/var/log的zfs create时需添加-o acltype=posixacl（注意小写“o”），因为 journald 需要 ACL。设置
normalization=formD可消除一些与 UTF-8 文件名规范化相关的极端情况，同时隐含utf8only=on，意味着只允许 UTF-8 文件名。如果希望支持非 UTF-8 文件名，请勿使用此选项。关于强制 UTF-8 文件名可能带来的问题，请参见 The problems with enforced UTF-8 only filenames。设置
relatime=on是经典 POSIXatime行为（性能影响较大）和atime=off（完全禁用 atime 更新来获得最佳性能）之间的折中。自 Linux 2.6.30 起，其他文件系统默认启用relatime。详情请参见 RedHat 文档。设置
xattr=sa可显著提升扩展属性性能 performance of extended attributes。在 ZFS 内部，扩展属性用于实现 POSIX ACL，也可被用户空间应用使用。部分桌面 GUI 应用使用扩展属性。Samba 可利用扩展属性存储 Windows ACL 和 DOS 属性；Samba Active Directory 域控制器也需要它们。请注意，xattr=sa是 Linux 特有的。如果将启用了xattr=sa的存储池移动到除 ZFS-on-Linux 之外的 OpenZFS 实现，扩展属性将不可读（数据本身仍可读）。若扩展属性的可移植性对你很重要，请省略上述-O xattr=sa。即便不为整个存储池使用xattr=sa，在/var/log使用通常没有问题。确保包含驱动路径的
-part4部分。如果忘记，将指定整个磁盘，ZFS 会重新分区，从而丢失引导加载器分区。对于 LUKS，选择的密钥大小为 512 位。但 XTS 模式需要两个密钥，因此 LUKS 密钥会被拆分为两半，
-s 512即表示 AES-256。密码可能是安全链中最薄弱的环节，请谨慎选择。参考 cryptsetup FAQ 第 5 节 获取指导。
提示：
如果创建镜像或 raidz 拓扑，可使用
zpool create ... rpool mirror /dev/disk/by-id/scsi-SATA_disk1-part4 /dev/disk/by-id/scsi-SATA_disk2-part4（或将mirror替换为raidz、raidz2或raidz3，并列出额外磁盘的分区）。对于 LUKS，使用/dev/mapper/luks1、/dev/mapper/luks2等，需要通过cryptsetup创建。存储池名称可自定义。如果要更改，需在所有操作中保持一致。在可自动安装到 ZFS 的系统上，根存储池默认命名为
rpool。
第三步：系统安装
3.1 创建作为容器的文件系统数据集：
在 Solaris 系统上，根文件系统会被克隆，并在通过 pkg image-update 或 beadm 进行重大系统变更时增加后缀。APT 虽可实现类似功能，但目前尚未实现。即使没有此类工具，仍可用于手动创建的克隆。
3.2 为根文件系统和引导文件系统创建文件系统数据集：
在 ZFS 中通常不需要使用挂载命令（mount 或 zfs mount），此处之所以需要，是因为设置了 canmount=noauto。
3.3 创建数据集：
以下数据集可选，取决于你的偏好，软件选择：
如果希望排除在快照之外：
如果系统使用 /opt：
如果系统使用 /srv：
如果系统使用 /usr/local：
如果系统将安装游戏：
如果系统将在 /var/mail 存储本地邮件：
如果系统将使用 Snap 软件包：
如果系统使用 /var/www：
如果系统将使用 GNOME：
如果系统将使用 Docker（管理自己的数据集和快照）：
如果系统将使用 NFS（锁定）：
建议之后使用 tmpfs，但如果希望为 /tmp 创建单独的数据集：
此数据集布局的主要目标是将操作系统与用户数据分离。这样可以在回滚根文件系统时，不影响用户数据，如 /var/log 中的日志。这在将来集成 beadm 或类似工具时尤为重要。com.sun:auto-snapshot 设置被一些 ZFS 快照工具用来排除临时数据。
如果不做额外操作，/tmp 将作为根文件系统的一部分存储。或者，你可以像上文示例那样为 /tmp 创建单独的数据集，这样 /tmp 数据不会包含在根文件系统的快照中。还可以对 rpool/tmp 设置配额，以限制最大使用空间。后续还可以使用 tmpfs（RAM 文件系统）。
3.4 安装最小系统：
debootstrap 命令会将新系统保持在未配置状态。替代方法是将既有可用系统的全部内容复制到新的 ZFS 根中。
第四步：系统配置
4.1 配置主机名（将 HOSTNAME 替换为所需主机名）。
提示： 如果觉得 vi 使用困难，可使用 nano。
4.2 配置网络接口：
如果系统不是 DHCP 客户端，请自定义此文件。
4.3 配置软件源：
4.4 将 LiveCD 环境的虚拟文件系统绑定到新系统并 chroot 进入：
注意： 使
用的是
--rbind，而不是--bind。
4.5 配置基本系统环境：
即使你需要非英语系统语言，也需确保 en_US.UTF-8 可用。
4.6 在新系统的 chroot 环境中安装 ZFS：
4.7 仅针对 LUKS 安装，配置 crypttab：
使用
initramfs是为了绕过 cryptsetup 不支持 ZFS 的问题。
提示：
如果创建镜像或 raidz 拓扑，请为
luks2等磁盘重复/etc/crypttab条目。
4.8 安装 GRUB
选择以下其中任一方案：
4.8a 安装 GRUB 用于传统（BIOS）启动
将 GRUB 安装到磁盘，而非分区。
4.8b 安装 GRUB 用于 UEFI 启动
mkdosfs中的-s 1仅对呈现 4 KiB 逻辑扇区（“4Kn”硬盘）的驱动器必要，以满足 FAT32 的最小簇大小（针对 512 MiB 分区），对呈现 512 B 扇区的驱动器也适用。
注意：
如果创建镜像或 raidz 拓扑，此步骤仅在第一块磁盘上安装 GRUB，其他磁盘稍后处理。
4.9 设置 root 密码
4.10 启用 bpool 导入
这可确保 bpool 始终被导入，无论在 /etc/zfs/zpool.cache 中是否存在、是否在缓存文件中，是否启用 zfs-import-scan.service。
4.11 可选（但推荐）：将 tmpfs 挂载到 /tmp
如果之前创建了数据集 /tmp，则请跳过此步骤，因为两者冲突。否则，可以通过启用 tmp.mount 单元，将 /tmp 放在 tmpfs（RAM 文件系统）上。
4.12 可选（但推荐）：安装 popcon
软件包 popularity-contest 会报告系统上安装的软件列表。显示 ZFS 的受欢迎程度有助于让 ZFS 获得发行版长期关注。
在出现提示时选择 Yes。
第五步：安装 GRUB
5.1 验证 ZFS 引导文件系统是否被识别：
5.2 更新 initrd 文件：
注意：
在使用 LUKS 时，可能会显示“WARNING could not determine root device from /etc/fstab”。这是因为 cryptsetup 不支持 ZFS。
5.3 解决 GRUB 对 ZFS 存储池特性支持缺失的问题：
5.4 可选（但强烈建议）：便于调试 GRUB：
系统重启两次并确认一切正常后，可根据需要撤销这些更改。
5.5 更新引导配置：
注意：
如果出现报错
osprober，则可忽略。
5.6 安装引导加载器
5.6a 对于传统（BIOS）启动，将 GRUB 安装到 MBR：
在得到完全相同的结果信息前，请勿重启计算机。注意，此操作是将 GRUB 安装到整个磁盘，而非分区。
如果创建镜像或 raidz 拓扑，请对 pool 中的每块磁盘重复执行 grub-install 命令。
5.6b 对于 UEFI 启动，安装 GRUB：
5.7 验证 ZFS 模块安装情况：
5.8 修复文件系统挂载顺序
在 ZFS 支持 systemd 挂载生成器之前，文件系统挂载与某些守护进程启动之间存在竞争问题。实际上，问题（如 #5754）似乎出现在 /var 中的某些文件系统，特别是 /var/log 和 /var/tmp。将它们设置为使用 legacy 挂载，并在 /etc/fstab 中列出，使 systemd 知道它们是独立的挂载点。这样，rsyslog.service 通过 local-fs.target 依赖于 var-log.mount，使用 systemd PrivateTmp 特性的服务会自动依赖 After=var-tmp.mount。
现在，initramfs 尚未支持挂载 /boot，我们仍然需要手动挂载 /boot，因为它被标记为 canmount=noauto。此外，对于 UEFI，需要确保在其子文件系统 /boot/efi 挂载之前先挂载 /boot。
rpool 已由 initramfs 保证导入，因此不需要在这些文件系统上添加 x-systemd.requires=zfs-import.target。
第六步：首次启动
6.1 对初始安装进行快照：
将来，你可能希望在每次升级前创建快照，并在适当时候删除旧快照（包括此快照）以节省空间。
6.2 退出 chroot 环境回到 LiveCD 环境：
6.3 在 LiveCD 环境中运行以下命令卸载所有文件系统：
6.4 重启：
6.5 等待新安装的系统正常启动，使用 root 登录。
6.6 创建用户账户：
6.7 将用户账户添加到默认管理员组：
6.8 镜像 GRUB
如果安装到多块磁盘，请在其他磁盘上安装 GRUB：
6.8a 对于传统（BIOS）启动：
6.8b UEFI
第七步：（可选）配置交换空间
注意：
在内存压力极高的系统上，使用 zvol 作为交换设备可能导致系统锁死，无论交换空间还有多少可用。目前该问题正在调查中：https://github.com/zfsonlinux/zfs/issues/7734
7.1 创建用于交换的卷数据集（zvol）：
可以根据需要调整大小（4G 部分）。
压缩算法设置为 zle，因为这是开销最小的算法。由于本指南推荐使用 ashift=12（磁盘上 4 KiB 块），对于常见的 4 KiB 页大小，没有压缩算法能降低 I/O。例外情况是全零页，ZFS 会丢弃它们；但必须启用某种压缩才能实现此行为。
7.2 配置交换设备：
注意：
在配置文件中始终使用长别名
/dev/zvol，绝不要使用短/dev/zdX设备名。
RESUME=none 用于禁用从休眠恢复。因为在恢复脚本运行时 zvol 尚未导入（未导入存储池），所以如果不禁用，启动过程会等待交换 zvol 出现而停滞 30 秒。
7.3 启用交换设备：
第八步：安装完整软件
8.1 升级最小系统：
8.2 安装常用软件集：
注意：
默认会勾选“Debian 桌面环境”和“打印服务器”。如果希望安装服务器版本，请取消勾选这些选项。
8.3 可选：禁用日志压缩：
由于 /var/log 已由 ZFS 压缩，logrotate 的压缩会消耗 CPU 和磁盘 I/O，但通常收益甚微。此外，如果你对 /var/log 进行快照，logrotate 的压缩反而会浪费空间，因为未压缩的数据仍然保留在快照中。你可以手动编辑 /etc/logrotate.d 中的文件注释掉 compress，或者使用以下循环（强烈建议复制粘贴）：
8.4 重启：
第九步：最终清理
9.1 等待系统正常启动，使用你创建的账户登录。确保系统（包括网络）正常工作。
9.2 可选：删除初始安装快照：
9.3 可选：禁用 root 密码：
9.4 可选：重新启用图形化启动过程：
如果你希望使用图形化启动，现在可以重新启用。如果使用 LUKS，这会让提示界面更美观。
注意：
如果出现 osprober 错误，可忽略。
9.5 可选：仅针对 LUKS 安装，备份 LUKS 头：
将备份妥善保存（例如云存储）。备份受 LUKS 密码保护，但你也可以选择额外加密。
提示：如果你创建了镜像或 raidz 拓扑，请对每个 LUKS 卷重复此操作（luks2 等）。
故障排除
使用 Live CD 进行救援
请参考第一步：准备安装环境。
这将自动导入你的存储池。导出并重新导入以修正挂载：
如有需要，可以 chroot 进入已安装系统：
执行所需操作修复系统。
完成后，进行清理：
MPT2SAS
本教程的大多数问题报告都与硬件 mpt2sas 相关，这类硬件会进行缓慢的异步磁盘初始化，例如一些 IBM M1015 或刷成参考 LSI 固件的 OEM 卡。
基本问题是，这些控制器上的磁盘在 Linux 内核启动常规系统之前不可见，而 ZoL 不支持热插拔存储池成员。详见 https://github.com/zfsonlinux/zfs/issues/330。
大多数 LSI 卡与 ZoL 完全兼容。如果你的卡存在此问题，尝试在 /etc/default/zfs 中设置 ZFS_INITRD_PRE_MOUNTROOT_SLEEP=X。系统将在导入存储池前等待 X 秒以确保所有磁盘被识别。
Areca
需要 arcsas 驱动的系统，应将 arcsas 添加到文件 /etc/initramfs-tools/modules 中，并运行 update-initramfs -u -k all。
如果内核日志中出现类似 RIP: 0010:[<ffffffff8101b316>] [<ffffffff8101b316>] native_read_tsc+0x6/0x20 的信息，请升级或降级 Areca 驱动。在出现此错误信息的设备上使用 ZoL 并不稳定。
VMware
在 vmx 文件或 vsphere 配置中设置
disk.EnableUUID = "TRUE"。此操作确保在虚拟机中创建/dev/disk别名。
QEMU/KVM/XEN
使用 libvirt 或 qemu 为每个虚拟磁盘设置唯一序列号（例如 -drive if=none,id=disk1,file=disk1.qcow2,serial=1234567890）。
要在虚拟机中使用 UEFI（而不仅仅是 BIOS 启动），在宿主机上执行：
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