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块设备持久化命名

来自 Arch Linux 中文维基

本文讲述如何为你的块设备提供持久化命名。udev 的导入使之成为可能,也使之优于基于总线的命名法。如果你的设备上有多个硬盘使用同一套命名方案,那么添加对应设备节点的顺序是完全随机的。这可能会使每次启动时块设备的名称(例如 /dev/sda/dev/sdb/dev/nvme0n1/dev/nvme1n1/dev/mmcblk0/dev/mmcblk1)都被随机调换,并导致系统无法启动,内核错误或是块设备消失等问题出现。持久化命名法可以解决这些问题。

注意:
  • 持久化命名存在一些超出本文范围的限制,比如虽然 mkinitcpio 支持某个方法,但 systemd 会对启动时支持的设备名添加额外的限制(例如 FS#42884)。
  • 本文与 LVM 逻辑卷无关,因为 /dev/VolumeGroupName/LogicalVolumeName 设备路径是持久化的。

持久化命名的方法

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有多种方案可以提供由 udev 管理的持久化命名:

/dev/disk/ 中的文件夹是动态创建和销毁的,这取决于其中是否有设备。

注意:请注意硬盘克隆会创建两个有着相同名字的不同磁盘。

下面讲解各种命名方案及其用法。

lsblk 命令用于以图示方式查看第一种方案:

$ lsblk -f
NAME        FSTYPE LABEL      UUID                                 MOUNTPOINT
sda
├─sda1      vfat              CBB6-24F2                            /boot
├─sda2      ext4   Arch Linux 0a3407de-014b-458b-b5c1-848e92a327a3 /
├─sda3      ext4   Data       b411dc99-f0a0-4c87-9e05-184977be8539 /home
└─sda4      swap              f9fe0b69-a280-415d-a03a-a32752370dee [SWAP]
mmcblk0
└─mmcblk0p1 vfat              F4CA-5D75

使用 GPT 时应改用 blkid 命令,这个命令更方便脚本使用但可读性低:

# blkid
/dev/sda1: UUID="CBB6-24F2" TYPE="vfat" PARTLABEL="EFI system partition" PARTUUID="d0d0d110-0a71-4ed6-936a-304969ea36af"
/dev/sda2: LABEL="Arch Linux" UUID="0a3407de-014b-458b-b5c1-848e92a327a3" TYPE="ext4" PARTLABEL="GNU/Linux" PARTUUID="98a81274-10f7-40db-872a-03df048df366"
/dev/sda3: LABEL="Data" UUID="b411dc99-f0a0-4c87-9e05-184977be8539" TYPE="ext4" PARTLABEL="Home" PARTUUID="7280201c-fc5d-40f2-a9b2-466611d3d49e"
/dev/sda4: UUID="f9fe0b69-a280-415d-a03a-a32752370dee" TYPE="swap" PARTLABEL="Swap" PARTUUID="039b6c1c-7553-4455-9537-1befbc9fbc5b"
/dev/mmcblk0: PTUUID="0003e1e5" PTTYPE="dos"
/dev/mmcblk0p1: UUID="F4CA-5D75" TYPE="vfat" PARTUUID="0003e1e5-01"

通过标签

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几乎每一种文件系统都可以有一个标签。所有有标签的卷都在 /dev/disk/by-label 目录中列出。

$ ls -l /dev/disk/by-label/
total 0
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 Data -> ../../sda3
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 Arch\x20Linux -> ../../sda2

大多数文件系统都支持在创建文件系统时设置标签,详见相关的 mkfs.* 工具的 man 手册。有些文件系统还能修改标签。下面列出了一些常见文件系统修改标签的方式:

btrfs
btrfs filesystem label /dev/XXX "new label"(如已挂载,需使用挂载点)- 需要 btrfs-progs
crypto_LUKS(仅 LUKS2)
cryptsetup config --label="new label" /dev/XXX - 需要 cryptsetup
exfat
tune.exfat -L "new label" /dev/XXX - 需要 exfatprogs
exfatlabel /dev/XXX "new label" - 需要 exfatprogsexfat-utils
ext2/3/4
e2label /dev/XXX "new label" - 需要 e2fsprogs
fat/vfat
fatlabel /dev/XXX "new label" - 需要 dosfstools
mlabel -i /dev/XXX ::"new label" - 需要 mtools
jfs
jfs_tune -L "new label" /dev/XXX - 需要 jfsutils
ntfs
ntfslabel /dev/XXX "new label" - 需要 ntfs-3g
reiserfs
reiserfstune -l "new label" /dev/XXX - 需要 reiserfsprogsAUR
swap
swaplabel -L "new label" /dev/XXX - 需要 util-linux
udf
udflabel /dev/XXX "new label" - 需要 udftools
xfs
xfs_admin -L "new label" /dev/XXX(如已挂载,需使用挂载点)- 需要 xfsprogs

可以通过 lsblk 获得设备的标签:

$ lsblk -dno LABEL /dev/sda2
Arch Linux

也可以使用 blkid

# blkid -s LABEL -o value /dev/sda2
Arch Linux
注意:
  • 标签必须是唯一的,以防止可能的冲突。
  • 标签最多可以有 16 个字符。
  • 标签是文件系统的一个属性,所以无法持久地表示单个硬盘阵列(RAID)设备。
  • 在使用 dm-crypt 的加密容器时,容器内的文件系统的标签在容器被锁定/加密时是不可用的。

通过 uuid

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UUID 是一种为每个文件系统提供唯一标识符的机制。这些标识符是在设备被格式化时,通过文件系统工具生成的(例如 mkfs.*),并且在设计上不太可能发生冲突。所有 GNU/Linux 文件系统 (包括 swap 和全加密设备的 LUKS 头字段)都支持 UUID。FAT,exFAT 和 NTFS 文件系统不支持 UUID,但是依旧会有一个较短的 UID(唯一标识符)在 /dev/disk/by-uuid/ 中列出:

$ ls -l /dev/disk/by-uuid/
total 0
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 0a3407de-014b-458b-b5c1-848e92a327a3 -> ../../sda2
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 b411dc99-f0a0-4c87-9e05-184977be8539 -> ../../sda3
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 CBB6-24F2 -> ../../sda1
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 f9fe0b69-a280-415d-a03a-a32752370dee -> ../../sda4
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 F4CA-5D75 -> ../../mmcblk0p1

可以通过 lsblk 获取设备的 UUID:

$ lsblk -dno UUID /dev/sda1
CBB6-24F2

或使用 blkid

# blkid -s UUID -o value /dev/sda1
CBB6-24F2

使用 UUID 方法的优势在于,与使用标签相比,发生名称冲突的可能性要小得多。此外,它是在创建文件系统时自动生成的。举个例子,即使设备插入另一个系统(那个系统上可能有一个具有相同标签的设备),它也会保持唯一。

这个方法的坏处是 UUID 使长代码行难以阅读,并会打乱许多配置文件中的格式(例如 fstabcrypttab)。此外,每次重新格式化卷时都会生成一个新的 UUID,使得必须手动调整配置文件。

提示:如果您的交换卷没有分配 UUID,你将需要使用 mkswap 工具来重置它。

通过 id 和 通过路径

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by-id 会依据硬件序列号创建一个唯一的名字,by-path 则取决于最短的物理路径(根据 sysfs)。两者都包含字符串以指示它们属于哪个子系统(例如 by-path 中的 -ide-by-id 中的 -ata-),使得它们与控制设备的硬件相关联。这意味着不同级别的持久性:by-path 会在设备插入控制器的不同端口时改变,by-id 会在设备插入受另一个子系统约束的硬件控制器的端口时改变。[1]因此,两者都不适合实现针对硬件更改的持久化命名。

然而,两者都提供了在大型硬件基础设施中查找特定设备的重要信息。举个例子,如果你没有手动分配持久性的标签(by-labelby-partlabel),但保留有一个包含硬件端口使用情况的目录,那可以通过 by-idby-path 来找到特定的设备。[2] [3]

注意:
  • by-idby-path 链接只能被视为硬盘持久化,而不是分区。分区将通过其在分区表中的编号进行引用,并且如果对分区重新排序,该编号可能会发生变化。
  • 如果添加或移除了 PCIe 设备,或是系统固件无法对它们进行枚举,那么 NVMe 设备的 /dev/disk/by-path/pci-* 路径可能会产生变化。
  • 不带命名空间标识符(NSID)的 NVMe 设备 by-id 链接已过时。请使用在设备序列号后带有命名空间的链接(例如为首个命名空间使用 _1,或是对首个命名空间的首个分区使用 _1-part1。)
$ ls -l /dev/disk/by-id/
total 0
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 ata-WDC_WD2500BEVT-22ZCT0_WD-WXE908VF0470 -> ../../sda
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 ata-WDC_WD2500BEVT-22ZCT0_WD-WXE908VF0470-part1 -> ../../sda1
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 ata-WDC_WD2500BEVT-22ZCT0_WD-WXE908VF0470-part2 -> ../../sda2
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 ata-WDC_WD2500BEVT-22ZCT0_WD-WXE908VF0470-part3 -> ../../sda3
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 ata-WDC_WD2500BEVT-22ZCT0_WD-WXE908VF0470-part4 -> ../../sda4
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 mmc-SD32G_0x0040006d -> ../../mmcblk0
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 mmc-SD32G_0x0040006d-part1 -> ../../mmcblk0p1
lrwxrwxrwx 1 root root 13 May 27 23:31 nvme-Samsung_SSD_970_EVO_Plus_2TB_S4J4NJ0N704064T -> ../../nvme1n1
lrwxrwxrwx 1 root root 15 May 27 23:31 nvme-Samsung_SSD_970_EVO_Plus_2TB_S4J4NJ0N704064T-part1 -> ../../nvme1n1p1
lrwxrwxrwx 1 root root 15 May 27 23:31 nvme-Samsung_SSD_970_EVO_Plus_2TB_S4J4NJ0N704064T-part2 -> ../../nvme1n1p2
lrwxrwxrwx 1 root root 13 May 27 23:31 nvme-Samsung_SSD_970_EVO_Plus_2TB_S4J4NJ0N704064T_1 -> ../../nvme1n1
lrwxrwxrwx 1 root root 15 May 27 23:31 nvme-Samsung_SSD_970_EVO_Plus_2TB_S4J4NJ0N704064T_1-part1 -> ../../nvme1n1p1
lrwxrwxrwx 1 root root 15 May 27 23:31 nvme-Samsung_SSD_970_EVO_Plus_2TB_S4J4NJ0N704064T_1-part2 -> ../../nvme1n1p2
lrwxrwxrwx 1 root root 13 May 27 23:31 nvme-WDS100T1X0E-00AFY0_21455A801268 -> ../../nvme0n1
lrwxrwxrwx 1 root root 15 May 27 23:31 nvme-WDS100T1X0E-00AFY0_21455A801268-part1 -> ../../nvme0n1p1
lrwxrwxrwx 1 root root 15 May 27 23:31 nvme-WDS100T1X0E-00AFY0_21455A801268-part2 -> ../../nvme0n1p2
lrwxrwxrwx 1 root root 13 May 27 23:31 nvme-WDS100T1X0E-00AFY0_21455A801268_1 -> ../../nvme0n1
lrwxrwxrwx 1 root root 15 May 27 23:31 nvme-WDS100T1X0E-00AFY0_21455A801268_1-part1 -> ../../nvme0n1p1
lrwxrwxrwx 1 root root 15 May 27 23:31 nvme-WDS100T1X0E-00AFY0_21455A801268_2-part2 -> ../../nvme0n1p2
lrwxrwxrwx 1 root root 13 May 27 23:31 nvme-eui.002538570142d716 -> ../../nvme1n1
lrwxrwxrwx 1 root root 15 May 27 23:31 nvme-eui.002538570142d716-part1 -> ../../nvme1n1p1
lrwxrwxrwx 1 root root 15 May 27 23:31 nvme-eui.002538570142d716-part2 -> ../../nvme1n1p2
lrwxrwxrwx 1 root root 13 May 27 23:31 nvme-eui.e8238fa6bf530001001b448b4566aa1a -> ../../nvme0n1
lrwxrwxrwx 1 root root 15 May 27 23:31 nvme-eui.e8238fa6bf530001001b448b4566aa1a-part1 -> ../../nvme0n1p1
lrwxrwxrwx 1 root root 15 May 27 23:31 nvme-eui.e8238fa6bf530001001b448b4566aa1a-part2 -> ../../nvme0n1p2
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 wwn-0x60015ee0000b237f -> ../../sda
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 wwn-0x60015ee0000b237f-part1 -> ../../sda1
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 wwn-0x60015ee0000b237f-part2 -> ../../sda2
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 wwn-0x60015ee0000b237f-part3 -> ../../sda3
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 wwn-0x60015ee0000b237f-part4 -> ../../sda4
$ ls -l /dev/disk/by-path/
total 0
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 pci-0000:00:1f.2-ata-1 -> ../../sda
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 pci-0000:00:1f.2-ata-1-part1 -> ../../sda1
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 pci-0000:00:1f.2-ata-1-part2 -> ../../sda2
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 pci-0000:00:1f.2-ata-1-part3 -> ../../sda3
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 pci-0000:00:1f.2-ata-1-part4 -> ../../sda4
lrwxrwxrwx 1 root root 13 May 27 23:31 pci-0000:01:00.0-nvme-1 -> ../../nvme0n1
lrwxrwxrwx 1 root root 15 May 27 23:31 pci-0000:01:00.0-nvme-1-part1 -> ../../nvme0n1p1
lrwxrwxrwx 1 root root 15 May 27 23:31 pci-0000:01:00.0-nvme-1-part2 -> ../../nvme0n1p2
lrwxrwxrwx 1 root root 13 May 27 23:31 pci-0000:04:00.0-nvme-1 -> ../../nvme1n1
lrwxrwxrwx 1 root root 15 May 27 23:31 pci-0000:04:00.0-nvme-1-part1 -> ../../nvme1n1p1
lrwxrwxrwx 1 root root 15 May 27 23:31 pci-0000:04:00.0-nvme-1-part2 -> ../../nvme1n1p2
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 pci-0000:07:00.0-platform-rtsx_pci_sdmmc.0 -> ../../mmcblk0
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 pci-0000:07:00.0-platform-rtsx_pci_sdmmc.0-part1 -> ../../mmcblk0p1

全局名称(World Wide Name)

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by-id 还会为支持的存储设备创建全局名称(World Wide Name,WWN)链接。与其它 by-id 链接不同,WWN 是完全持久化的,不会随使用的子系统而变化。

SATA 和 SAS 设备带有 wwn- 前缀,而 NVMe 设备会使用不同的 WWN 格式,其前缀为 nvme-eui.[4]

提示:存储设备的 WWN 通常会写在其标签(硬盘上面的贴纸)上。
$ ls -l /dev/disk/by-id/{wwn-,nvme-eui.}*
lrwxrwxrwx 1 root root 13 May 27 23:31 nvme-eui.002538570142d716 -> ../../nvme1n1
lrwxrwxrwx 1 root root 15 May 27 23:31 nvme-eui.002538570142d716-part1 -> ../../nvme1n1p1
lrwxrwxrwx 1 root root 15 May 27 23:31 nvme-eui.002538570142d716-part2 -> ../../nvme1n1p2
lrwxrwxrwx 1 root root 13 May 27 23:31 nvme-eui.e8238fa6bf530001001b448b4566aa1a -> ../../nvme0n1
lrwxrwxrwx 1 root root 15 May 27 23:31 nvme-eui.e8238fa6bf530001001b448b4566aa1a-part1 -> ../../nvme0n1p1
lrwxrwxrwx 1 root root 15 May 27 23:31 nvme-eui.e8238fa6bf530001001b448b4566aa1a-part2 -> ../../nvme0n1p2
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 wwn-0x60015ee0000b237f -> ../../sda
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 wwn-0x60015ee0000b237f-part1 -> ../../sda1
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 wwn-0x60015ee0000b237f-part2 -> ../../sda2
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 wwn-0x60015ee0000b237f-part3 -> ../../sda3
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 wwn-0x60015ee0000b237f-part4 -> ../../sda4

通过分区标签

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注意:此方法仅涉及具有 GUID 分区表(GPT)的硬盘。

在 GPT 硬盘上,GPT 分区标签可以在分区条目的头字段中定义。

这个方法与文件系统标签很相似,但是分区标签不随分区文件系统的修改而变动。

所有分区的分区标签都于 /dev/disk/by-partlabel 目录中列出。

$ ls -l /dev/disk/by-partlabel/
total 0
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 EFI\x20system\x20partition -> ../../sda1
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 GNU\x2fLinux -> ../../sda2
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 Home -> ../../sda3
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 Swap -> ../../sda4

设备的分区标签可以用 lsblk 获取:

$ lsblk -dno PARTLABEL /dev/sda1
EFI system partition

或使用 blkid

# blkid -s PARTLABEL -o value /dev/sda1
EFI system partition
注意:
  • GPT 分区标签也需要各不相同来避免冲突。要想改变分区标签,你可以使用 gdisk 或基于 ncurse 的 cgdisk。它们都可通过 gptfdisk 软件包获取。具体信息请参考分区#分区工具
  • 根据规范,GPT 分区标签最多可以有 72 字符长。

通过分区 uuid

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GPT 分区标签类似,GPT 分区 UUID 也在 GPT 硬盘的分区条目中定义。

MBR 不支持分区 UUID,但是使用 libblkid[5] 的 Linux[6] 和软件(例如 udev[7])能够为 MBR 分区生成伪分区 UUID。其格式为 SSSSSSSS-PP,其中 SSSSSSSS 是一个零填充的 32 位 MBR 硬盘签名,而 PP 则是一个十六进制形式的零填充分区号。和一般的 GPT 分区的分区 UUID 不同,MBR 的伪分区 UUID 会在分区改变时改变。

动态目录与其它方法相似,就像文件系统 UUID,比起标签更推荐使用 UUID。

$ ls -l /dev/disk/by-partuuid/
total 0
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 0003e1e5-01 -> ../../mmcblk0p1
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 039b6c1c-7553-4455-9537-1befbc9fbc5b -> ../../sda4
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 7280201c-fc5d-40f2-a9b2-466611d3d49e -> ../../sda3
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 98a81274-10f7-40db-872a-03df048df366 -> ../../sda2
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 d0d0d110-0a71-4ed6-936a-304969ea36af -> ../../sda1

设备的分区 UUID 可以用 lsblk 获得:

$ lsblk -dno PARTUUID /dev/sda1
d0d0d110-0a71-4ed6-936a-304969ea36af

或使用 blkid

# blkid -s PARTUUID -o value /dev/sda1
d0d0d110-0a71-4ed6-936a-304969ea36af

gpt-auto

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如果满足了 systemd-gpt-auto-generator 的所有需求,那么 udev 会自动创建指向根卷设备的 /dev/gpt-auto-root 符号链接。如果根分区使用了 LUKS 加密,那么 /dev/gpt-auto-root 会指向已解锁/映射的卷,而 /dev/gpt-auto-root-luks 会指向加密了的分区。

$ ls -l /dev/gpt-auto-*
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 /dev/gpt-auto-root -> dm-0
lrwxrwxrwx 1 root root 10 May 27 23:31 /dev/gpt-auto-root-luks -> nvme1n1p2

使用持久名称

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有多种应用可以配置为使用持久名称。下面列出了一些配置的例子:

请见主文章:fstab#文件系统标识

内核参数

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要在内核参数中使用持久化名称,需要满足下列先决条件。在遵循安装指南的标准安装中,需满足两个条件:

根文件系统的位置在内核命令行中是通过 root 参数传递的。内核命令行是通过引导加载程序配置的,详见内核参数#启动管理器配置。要想修改为持久化设备名,只需修改用于指定块设备的参数,例如 rootresume,而其它参数则保持不变。支持多种命名方案:

在这个以 Arch Linux 为根文件系统标签的例子中,展示了使用标签的持久化设备名和 LABEL= 格式:

root="LABEL=Arch Linux"

在这个以 0a3407de-014b-458b-b5c1-848e92a327a3 为根文件系统 UUID 的例子中,展示了使用 uuid 的持久化设备名和 UUID= 格式:

root=UUID=0a3407de-014b-458b-b5c1-848e92a327a3

在这个以 wwn-0x60015ee0000b237f-part2 为根分区 id 的例子中,展示了使用磁盘 id 的持久化设备名和 /dev 路径格式。

root=/dev/disk/by-id/wwn-0x60015ee0000b237f-part2

在这个以 98a81274-10f7-40db-872a-03df048df366 为根分区的分区 UUID 的例子中,展示了使用 GPT 分区 UUID 的持久化设备名和 PARTUUID= 格式:

root=PARTUUID=98a81274-10f7-40db-872a-03df048df366

在这个以 GNU/Linux 为根分区的分区标签的例子中,展示了使用 GPT 分区标签的持久化设备名和 PARTLABEL= 格式。

root="PARTLABEL=GNU/Linux"

在使用 GPT 分区自动挂载时,可以直接省略 root= 参数。如果希望显式进行指定,可以使用:

root=gpt-auto