使用 Btrfs 格式的根分区启动树莓派

1. 重新生成 initramfs

在默认情况下，Raspberry Pi OS 的 btrfs 是支持是作为 kernel modules 存在的，需要重新生成对应的 initramfs 使内核能够挂载 btrfs 文件系统.

# 安装相应依赖
# initramfs-tools 默认情况下已经安装
sudo apt install initramfs-tools btrfs-tools

向 /etc/initramfs-tools/modules 中添加相应的 kernel modules :

sudo vi /etc/initramfs-tools/modules
# 以下内容输入到vi窗口内
btrfs
xor
zlib_deflate
raid6_pq

保存后，使用 mkinitramfs -o /boot/initramfs-btrfs.gz 生成新的 initramfs.
之后，修改 /boot/config.txt 加载新的 initramfs.

sudo vi /boot/config.txt

# For more options and informations see
# http://rpf.io/configtxt
# Some settings may impact device functionality. See link above for details
initramfs initramfs-btrfs.gz

重启设备，确认新的 initramfs 正常被加载.

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2. 将 ext4 rootfs 转换成 btrfs 格式

在 linux 下，将装有系统的 SD卡 / 硬盘链接电脑，通过 btrfs-convert 将 rootfs 转换成 btrfs 格式，以我的硬盘为例:
注: /dev/sdb2 为 rootfs 分区，下文以它为例

# 如果是SD卡，将 /dev/sda 替换成对应设备

fdisk -l /dev/sda
Disk /dev/sdb: 465.76 GiB, 500107862016 bytes, 976773168 sectors
Disk model:                 
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes
I/O size (minimum/optimal): 4096 bytes / 33553920 bytes
Disklabel type: dos
Disk identifier: 0x0ee3e8a8

Device     Boot     Start       End   Sectors   Size Id Type
/dev/sdb1            8192    532479    524288   256M  c W95 FAT32 (LBA)
/dev/sdb2          532480 138127359 137594880  65.6G 83 Linux
/dev/sdb3       138127360 976773119 838645760 399.9G 83 Linux

1. 使用 fsck.ext4 /dev/sdb2 确认分区正常

2. 使用 btrfs-convert /dev/sdb2 将 ext4 格式的 rootfs 转换为 btrfs 格式

3. 挂载转换完成的 btrfs rootfs

   # 挂载 rootfs 和 boot
       sudo mkdir /tmp/rootfs
   # rootfs
       sudo mount /dev/sdb2 /tmp/rootfs
   # boot
       sudo mount /dev/sdb1 /tmp/rootfs/boot

4. 在 rootfs 下创建 swap 子卷，并禁用 btrfs 的 CoW，存放 swap 文件

# 在树莓派 rootfs 分区下创建 ./swap 子卷存放 swap 文件 
    cd /tmp/rootfs
    sudo btrfs subvolume create swap
# 根据 https://wiki.archlinux.org/title/btrfs#Swap_file
    sudo chattr +C swap/
    cd swap
    sudo dd if=/dev/zero of=swapfile bs=1M count=512 status=progress
    sudo chmod 0600 swapfile
# 编辑 /etc/dphys-swapfile 添加 CONF_SWAPFILE=/swap/swapfile
    sudo vi /tmp/rootfs/etc/dphys-swapfile
    # [...]
    # where we want the swapfile to be, this is the default
    CONF_SWAPFILE=/swap/swapfile
    # [...]

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3. 调整挂载和系统设置

1. 编辑 /tmp/rootfs/etc/fstab

   # 编辑 /etc/fstab
   # 将 / 的挂载条目的 ext4 改为 btrfs, 并且将最后的 0 1 改为 0 0, 禁用fsck
       sudo vi /tmp/rootfs/etc/fstab
       # e.g. 
       # PARTUUID=c469d4fc-02 / btrfs defaults,noatime 0 0

2. 编辑 /tmp/rootfs/boot/cmdline.txt

   # 编辑 /boot/cmdline.txt, 将 rootfstype=ext4 改为 rootfstype=btrfs fsck.repair=yes 改为 fsck.repair=no
   sudo vi /tmp/rootfs/boot/cmdline.txt
   # e.g. 
   # console=serial0,115200 console=tty1 root=PARTUUID=0ee3e8a8-02 rootfstype=btrfs fsck.repair=no rootwait

3. 回到树莓派，添加一段脚本，防止以后 kernel 升级后无法启动

   # 参考 https://www.ephestione.it/booting-btrfs-root-partition-on-raspberri-pi/
   
   sudo vi /etc/kernel/postinst.d/btrfs-update
   
       #!/bin/bash 
       if [ "x$2" != "x/boot/kernel8.img" ]; then 
           exit 0 
       fi 
       echo ============ UPDATE INITRAMFS ============== 
       mkinitramfs -o /boot/initramfs-btrfs.gz
       echo ============ UPDATE COMPLETED ==============
   
   # 确保权限
   sudo chmod 755 /etc/kernel/postinst.d/btrfs-update

4. 重启回到系统，重新生成 swapfile

   sudo dphys-swapfile swapoff
   sudo dphys-swapfile uninstall
   sudo dphys-swapfile install
   sudo dphys-swapfile swapon

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4. Enjoy