塊設備持久化命名
本文講述如何為你的塊設備提供持久化命名。udev 的導入使之成為可能,也使之優於基於總線的命名法。如果你的設備上有多個硬碟使用同一套命名方案,那麼添加對應設備節點的順序是完全隨機的。這可能會使每次啟動時塊設備的名稱(例如 /dev/sda 和 /dev/sdb,/dev/nvme0n1 和 /dev/nvme1n1,/dev/mmcblk0 和 /dev/mmcblk1)都被隨機調換,並導致系統無法啟動,內核錯誤或是塊設備消失等問題出現。持久化命名法可以解決這些問題。
- 持久化命名存在一些超出本文範圍的限制,比如雖然 mkinitcpio 支持某個方法,但 systemd 會對啟動時支持的設備名添加額外的限制(例如 FS#42884)。
- 本文與 LVM 邏輯卷無關,因為
/dev/VolumeGroupName/LogicalVolumeName設備路徑是持久化的。
有多種方案可以提供由 udev 管理的持久化命名:
-
60-persistent-storage.rules提供了四種默認方案:通過標籤、通過 uuid、通過 id 和 通過路徑。對於使用 GUID 分區表(GPT)的硬碟還有額外兩種方案:通過分區標籤和通過分區 uuid。 -
99-systemd.rules還為支持 GPT 分區自動掛載的環境提供了 gpt-auto 方案
/dev/disk/ 中的文件夾是動態創建和銷毀的,這取決於其中是否有設備。
下面講解各種命名方案及其用法。
lsblk 命令用於以圖示方式查看第一種方案:
$ 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 時應改用 blkid 命令,這個命令更方便腳本使用但可讀性低:
# 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"
幾乎每一種文件系統都可以有一個標籤。所有有標籤的卷都在 /dev/disk/by-label 目錄中列出。
$ 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
大多數文件系統都支持在創建文件系統時設置標籤,詳見相關的 mkfs.* 工具的 man 手冊。有些文件系統還能修改標籤。下面列出了一些常見文件系統修改標籤的方式:
- btrfs
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btrfs filesystem label /dev/XXX "new label"(如已掛載,需使用掛載點)- 需要 btrfs-progs包 - crypto_LUKS(僅 LUKS2)
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cryptsetup config --label="new label" /dev/XXX- 需要 cryptsetup包 - exfat
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tune.exfat -L "new label" /dev/XXX- 需要 exfatprogs包 -
exfatlabel /dev/XXX "new label"- 需要 exfatprogs包 或 exfat-utils包 - ext2/3/4
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e2label /dev/XXX "new label"- 需要 e2fsprogs包 - fat/vfat
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fatlabel /dev/XXX "new label"- 需要 dosfstools包 -
mlabel -i /dev/XXX ::"new label"- 需要 mtools包 - jfs
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jfs_tune -L "new label" /dev/XXX- 需要 jfsutils包 - ntfs
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ntfslabel /dev/XXX "new label"- 需要 ntfs-3g包 - reiserfs
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reiserfstune -l "new label" /dev/XXX- 需要 reiserfsprogsAUR - swap
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swaplabel -L "new label" /dev/XXX- 需要 util-linux包 - udf
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udflabel /dev/XXX "new label"- 需要 udftools包 - xfs
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xfs_admin -L "new label" /dev/XXX(如已掛載,需使用掛載點)- 需要 xfsprogs包
可以通過 lsblk 獲得設備的標籤:
$ lsblk -dno LABEL /dev/sda2
Arch Linux
也可以使用 blkid:
# blkid -s LABEL -o value /dev/sda2
Arch Linux
- 標籤必須是唯一的,以防止可能的衝突。
- 標籤最多可以有 16 個字符。
- 標籤是文件系統的一個屬性,所以無法持久地表示單個硬碟陣列(RAID)設備。
- 在使用 dm-crypt 的加密容器時,容器內的文件系統的標籤在容器被鎖定/加密時是不可用的。
UUID 是一種為每個文件系統提供唯一標識符的機制。這些標識符是在設備被格式化時,通過文件系統工具生成的(例如 mkfs.*),並且在設計上不太可能發生衝突。所有 GNU/Linux 文件系統 (包括 swap 和全加密設備的 LUKS 頭欄位)都支持 UUID。FAT,exFAT 和 NTFS 文件系統不支持 UUID,但是依舊會有一個較短的 UID(唯一標識符)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
可以通過 lsblk 獲取設備的 UUID:
$ lsblk -dno UUID /dev/sda1
CBB6-24F2
或使用 blkid:
# blkid -s UUID -o value /dev/sda1
CBB6-24F2
使用 UUID 方法的優勢在於,與使用標籤相比,發生名稱衝突的可能性要小得多。此外,它是在創建文件系統時自動生成的。舉個例子,即使設備插入另一個系統(那個系統上可能有一個具有相同標籤的設備),它也會保持唯一。
這個方法的壞處是 UUID 使長代碼行難以閱讀,並會打亂許多配置文件中的格式(例如 fstab 或 crypttab)。此外,每次重新格式化卷時都會生成一個新的 UUID,使得必須手動調整配置文件。
by-id 會依據硬體序列號創建一個唯一的名字,by-path 則取決於最短的物理路徑(根據 sysfs)。兩者都包含字符串以指示它們屬於哪個子系統(例如 by-path 中的 -ide- 和 by-id 中的 -ata-),使得它們與控制設備的硬體相關聯。這意味著不同級別的持久性:by-path 會在設備插入控制器的不同埠時改變,by-id 會在設備插入受另一個子系統約束的硬體控制器的埠時改變。[1]因此,兩者都不適合實現針對硬體更改的持久化命名。
然而,兩者都提供了在大型硬體基礎設施中查找特定設備的重要信息。舉個例子,如果你沒有手動分配持久性的標籤(by-label 或 by-partlabel),但保留有一個包含硬體埠使用情況的目錄,那可以通過 by-id 和 by-path 來找到特定的設備。[2] [3]
-
by-id和by-path連結只能被視為硬碟持久化,而不是分區。分區將通過其在分區表中的編號進行引用,並且如果對分區重新排序,該編號可能會發生變化。 - 如果添加或移除了 PCIe 設備,或是系統固件無法對它們進行枚舉,那麼 NVMe 設備的
/dev/disk/by-path/pci-*路徑可能會產生變化。 - 不帶命名空間標識符(NSID)的 NVMe 設備
by-id連結已過時。請使用在設備序列號後帶有命名空間的連結(例如為首個命名空間使用_1,或是對首個命名空間的首個分區使用_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
by-id 還會為支持的存儲設備創建全局名稱(World Wide Name,WWN)連結。與其它 by-id 連結不同,WWN 是完全持久化的,不會隨使用的子系統而變化。
SATA 和 SAS 設備帶有 wwn- 前綴,而 NVMe 設備會使用不同的 WWN 格式,其前綴為 nvme-eui.。[4]
$ 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
在 GPT 硬碟上,GPT 分區標籤可以在分區條目的頭欄位中定義。
這個方法與文件系統標籤很相似,但是分區標籤不隨分區文件系統的修改而變動。
所有分區的分區標籤都於 /dev/disk/by-partlabel 目錄中列出。
$ 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
設備的分區標籤可以用 lsblk 獲取:
$ lsblk -dno PARTLABEL /dev/sda1
EFI system partition
或使用 blkid:
# blkid -s PARTLABEL -o value /dev/sda1
EFI system partition
與 GPT 分區標籤類似,GPT 分區 UUID 也在 GPT 硬碟的分區條目中定義。
MBR 不支持分區 UUID,但是使用 libblkid[5] 的 Linux[6] 和軟體(例如 udev[7])能夠為 MBR 分區生成偽分區 UUID。其格式為 SSSSSSSS-PP,其中 SSSSSSSS 是一個零填充的 32 位 MBR 硬碟簽名,而 PP 則是一個十六進制形式的零填充分區號。和一般的 GPT 分區的分區 UUID 不同,MBR 的偽分區 UUID 會在分區改變時改變。
動態目錄與其它方法相似,就像文件系統 UUID,比起標籤更推薦使用 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
設備的分區 UUID 可以用 lsblk 獲得:
$ 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
如果滿足了 systemd-gpt-auto-generator 的所有需求,那麼 udev 會自動創建指向根卷設備的 /dev/gpt-auto-root 符號連結。如果根分區使用了 LUKS 加密,那麼 /dev/gpt-auto-root 會指向已解鎖/映射的卷,而 /dev/gpt-auto-root-luks 會指向加密了的分區。
$ 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
有多種應用可以配置為使用持久名稱。下面列出了一些配置的例子:
請見主文章:fstab#文件系統標識。
要在內核參數中使用持久化名稱,需要滿足下列先決條件。在遵循安裝指南的標準安裝中,需滿足兩個條件:
- 你在使用一個包含 udev 的 initramfs 鏡像。
- 對於 mkinitcpio,需在
/etc/mkinitcpio.conf中啟用udev或systemd鉤子。
根文件系統的位置在內核命令行中是通過 root 參數傳遞的。內核命令行是通過引導加載程序配置的,詳見內核參數#啟動管理器配置。要想修改為持久化設備名,只需修改用於指定塊設備的參數,例如 root 和 resume,而其它參數則保持不變。支持多種命名方案:
在這個以 Arch Linux 為根文件系統標籤的例子中,展示了使用標籤的持久化設備名和 LABEL= 格式:
root="LABEL=Arch Linux"
在這個以 0a3407de-014b-458b-b5c1-848e92a327a3 為根文件系統 UUID 的例子中,展示了使用 uuid 的持久化設備名和 UUID= 格式:
root=UUID=0a3407de-014b-458b-b5c1-848e92a327a3
在這個以 wwn-0x60015ee0000b237f-part2 為根分區 id 的例子中,展示了使用磁碟 id 的持久化設備名和 /dev 路徑格式。
root=/dev/disk/by-id/wwn-0x60015ee0000b237f-part2
在這個以 98a81274-10f7-40db-872a-03df048df366 為根分區的分區 UUID 的例子中,展示了使用 GPT 分區 UUID 的持久化設備名和 PARTUUID= 格式:
root=PARTUUID=98a81274-10f7-40db-872a-03df048df366
在這個以 GNU/Linux 為根分區的分區標籤的例子中,展示了使用 GPT 分區標籤的持久化設備名和 PARTLABEL= 格式。
root="PARTLABEL=GNU/Linux"
在使用 GPT 分區自動掛載時,可以直接省略 root= 參數。如果希望顯式進行指定,可以使用:
root=gpt-auto