Introduzione

In questa guida sono descritte le istruzioni per installare Ubuntu su filesystem btrfs, gestendo le funzionalità di quest'ultimo con snapper e Btrfs Assistant, in modo tale da ottenere un layout btrfs "OpenSuse-like".

La procedura prevede che il device di installazione sia preparato manualmente prima dell'installazione.
I diversi passaggi sono sintetizzati nella tabella seguente, in relazione all'ambiente di esecuzione e allo stato dell'installazione:

Preparativi

Preparazione del disco

Il device può essere formattato in sessione live con GParted (o altro programma in grado di creare partizioni btrfs). In caso di dual boot con Windows, consultare questa guida per ridurre la relativa partizione.

I requisiti minimi per l'installazione, in termini di storage, sono:

• partizione EFI/ESP (almeno 100Mb; in caso di dual boot con Windows è possibile utilizzare quella già presente)
• partizione btrfs (consigliati minimo 50 GB)

Di seguito un esempio di installazione in single boot:

Di seguito un esempio di installazione in dual boot:

Preparazione del volume btrfs

Variabile BTRFSDEV

È necessario impostare la variabile BTRFSDEV relativa al device da utilizzare. A tale scopo:

1. Digitare nel terminale il seguente comando:

   BTRFSDEV=$(sudo blkid | grep btrfs | cut -d ":" -f1)

2. Per verificare digitare il comando:

   echo $BTRFSDEV

   L'output sarà simile al seguente (ovvero indicherà la partizione btrfs):

   /dev/nvme01n1p5

Creazione del subvolume @

Di seguito i passaggi per la creazione del subvolume.

1. Montare la partizione btrfs creata in precedenza digitando nel terminale:

   BTRFSDEV=$(sudo blkid | grep btrfs | cut -d ":" -f1)
   sudo mount $BTRFSDEV /mnt

2. Creare il subvolume @:

   sudo btrfs subvolume create /mnt/@

First root filesystem

1. Creare la directory /mnt/@/etc/snapper/configs con il comando:

   sudo mkdir /mnt/@/etc/snapper/configs -p

2. Modificare il default subvolume,:

   BTRFSDEV=$(sudo blkid | grep btrfs | cut -d ":" -f1)
   sudo btrfs subvolume set-default /mnt/@

3. Rimontare il volume con il comando

   sudo umount /mnt && sudo mount $BTRFSDEV /mnt

4. Installare il pacchetto snapper.

5. Configurare e utilizzare snapper per creare il first root filesystem, interrompendo in questa fase il relativo servizio (per evitare snapshot di tipo timeline prima dell'installazione). Digitare in sequenza i seguenti comandi:

   sudo systemctl stop snapper-timeline.timer  
   sudo snapper create-config /mnt
   sudo cp /etc/snapper/configs/root  /mnt/etc/snapper/configs/
   sudo sed -i s@\"/mnt\"@\"/\"@ /mnt/etc/snapper/configs/root
   sudo snapper create -t single -d "first root filesystem" --read-write --from 0

6. Creare i subvolumi di proprio interesse, per poi modificare il default subvolume con il first root filesystem. Digitare in sequenza i seguenti comandi:

   sudo btrfs subvolume create /mnt/home
   sudo btrfs subvolume create /mnt/var/cache -p
   sudo btrfs subvolume create /mnt/var/log
   sudo btrfs subvolume create /mnt/var/tmp
   sudo chmod 1777 /mnt/var/tmp
   sudo btrfs subvolume create /mnt/var/lib/flatpack -p
   sudo btrfs subvolume set-default /mnt/.snapshots/1/snapshot
   sudo umount /mnt

Installazione di Ubuntu

Eseguire quindi la normale installazione di Ubuntu, avendo cura di:

• Selezionare Altro nella parte Tipo di installazione.

• Nella fase di partizionamento manuale, assegnare alla partizione ESP/EFI il punto di mount /boot/efi e alla partizione btrfs il punto di mount /.

• Sempre nella fase di partizionamento manuale, non porre la spunta nella casella per la formattazione (ultima colonna).

• Non riavviare il sistema appena conclusa l'installazione.

Attività successive l'installazione

Una volta terminata l'installazione, eseguire i seguenti comandi in un terminale sempre all'interno della sessione live.

Montare i subvolumi

Verificare che tutti i subvolumi vengano montati correttamente:

BTRFSDEV=$(sudo blkid | grep btrfs | cut -d ":" -f1)
sudo mount $BTRFSDEV /mnt
sudo mount -o subvol=@/home $BTRFSDEV /mnt/home
sudo mount -o subvol=@/var/cache $BTRFSDEV /mnt/var/cache
sudo mkdir /mnt/var/lib/flatpack -p
sudo mount -o subvol=@/var/log $BTRFSDEV /mnt/var/log
sudo mount -o subvol=@/var/tmp $BTRFSDEV /mnt/var/tmp
sudo mount -o subvol=@/var/lib/flatpack $BTRFSDEV /mnt/var/lib/flatpack
sudo mount -o subvol=@/.snapshots $BTRFSDEV /mnt/.snapshots

Aggiornare fstab

Aggiornare il file /mnt/etc/fstab affinché i subvolumi vengano montati nella maniera aspettata.

Qualora si volessero personalizzare le opzioni di mount, l'operazione è possibile in questo contesto. Per maggiori informazioni sule opzioni di mount consultare questa guida (in calce alla sezione, c'è un esempio con le opzioni 'noatime,compression=lzo').

Procedere come descritto di seguito:

BTRFSDEV=$(sudo blkid | grep btrfs | cut -d ":" -f1)
DISP=$(grep btrfs /mnt/etc/fstab | awk '{print $1}')
line=$(grep -n btrfs /mnt/etc/fstab | cut -d":" -f1)
echo "sudo sed -i '"$line"s/.$/0/' /mnt/etc/fstab" | sh
echo -n -e "\n# btrfs\n" | sudo tee -a /mnt/etc/fstab
grep btrfs /etc/mtab | \
grep -v target | \
grep -v "1/snapshot" | \
sed s@rw.*,subvolid=.*,@defaults,@ | \
sed s@/mnt@@ | \
sed s@$BTRFSDEV@$DISP@ | \
sudo tee -a /mnt/etc/fstab

Di seguito un esempio di personalizzazione delle opzioni di mount:

BTRFSDEV=$(sudo blkid | grep btrfs | cut -d ":" -f1)
DISP=$(grep btrfs /mnt/etc/fstab | awk '{print $1}')
line=$(grep -n btrfs /mnt/etc/fstab | cut -d":" -f1)
echo "sudo sed -i '"$line"s/.$/0/' /mnt/etc/fstab" | sh
echo "sudo sed -i '"$line"s/defaults/noatime,compress=lzo/' /mnt/etc/fstab" | sh
echo -n -e "\n# btrfs\n" | sudo tee -a /mnt/etc/fstab
grep btrfs /etc/mtab | \
grep -v target | \
grep -v "1/snapshot" | \
sed s@rw.*,subvolid=.*,@noatime,compress=lzo,@ | \
sed s@/mnt@@ | \
sed s@$BTRFSDEV@$DISP@ | \
sudo tee -a /mnt/etc/fstab

sudo btrfs filesystem defrag -clzo -r /mnt

Riavvio

Dopo aver smontato tutti i subvolumi montati in /mnt, riavviare il computer. A tal fine digitare i seguenti comandi:

sudo umount /mnt/.snapshots 
sudo umount /mnt/var/tmp 
sudo umount /mnt/var/cache
sudo umount /mnt/var/log
sudo umount /mnt/var/lib/flatpack
sudo umount /mnt/home 
sudo umount /mnt
sudo shutdown -r now

Primo avvio

Configurare snapper sul sistema appena avviato

1. Installare il pacchetto snapper.

2. Le configurazioni del programma, sono presenti nel file /etc/snapper/configs/root, sono state create in precedenza durante la creazione del subvolume @. Per abilitare la configurazione root nel file /etc/default/snapper, digitare nel Digitare nel terminale il seguente comando:

   sudo sed -i s/SNAPPER_CONFIGS=\"\"/SNAPPER_CONFIGS=\"root\"/g /etc/default/snapper

3. Riavviare snapper per attivare la configurazione.

   sudo systemctl restart snapperd

4. Abilitare la quota, in modo tale che l'algoritmo di pulizia e raccolta delle snapshots possa seguire le direttive SPACE_LIMIT e FREE_LIMIT:

   sudo btrfs quota enable /
   sudo snapper setup-quota
   sudo snapper list

5. Sarà quindi possibile visualizzare le informazioni relative allo spazio utilizzato:

   sudo snapper list

Creare la configurazione per la /home

Per creare la configurazione home, in modo da usufruire delle snapshots anche per il subvolume /home, digitare i seguenti comandi:

sudo snapper -c home create-config /home
sudo snapper -c home setup-quota

Swap

Qualora si avesse necessità di configurare dello spazio per la swap, è possibile procedere come indicato di seguito.

1. Montare il filesystem root con il comando:

   BTRFSDEV=$(sudo blkid | grep btrfs | cut -d ":" -f1)
   sudo mount -o subvolid=5 $BTRFSDEV /mnt

2. Creare un subvolume per la swap:

   sudo btrfs subvolume create /mnt/@/swap

3. Creare il file di swap:

   sudo btrfs filesystem mkswapfile --size 2G /mnt/@/swap/swapfile

   L'opzione --size 2G indica la dimensione che avrà il file di swap. È tuttavia possibile modificare questo valore in base alle proprie esigenze (es: --size 4G).

4. Aggiornare il file /etc/fstab:

   printf "\n# swap su btrfs \n" | sudo tee -a /etc/fstab
   grep "/home" /etc/fstab | sed s@/home@/swap@g | sudo tee -a /etc/fstab
   printf "/swap/swapfile swap swap defaults,noatime 0 0 \n"  | sudo tee -a /etc/fstab

5. Infine, attivare la swap con il seguente comando:

   if [ -d /swap ]; then echo "Directory exists"; else sudo mkdir /swap; fi
   sudo mount /swap
   sudo swapon /swap/swapfile

Installazione Btrfs Assistant

Btrfs Assistant è un tool grafico potente e intuitivo per gestire snapper. Poiché al momento non sono disponibili versioni recenti e stabili del programma in repository per Ubuntu, viene di seguito descritto come installarlo da sorgenti.

1. Come prerequisito è necessario installare alcuni pacchetti necessari. Digitare nel terminale il comando:

   sudo apt install git cmake fonts-noto qt6-base-dev qt6-base-dev-tools \
   g++ libbtrfs-dev libbtrfsutil-dev pkexec qt6-svg-dev qt6-tools-dev

2. Scaricare i sorgenti desiderati:

   • Per la versione main digitare:

     git clone https://gitlab.com/btrfs-assistant/btrfs-assistant.git
     cd btrfs-assistant

   • Per la versione più recente digitare:

     wget https://gitlab.com/btrfs-assistant/btrfs-assistant/-/archive/2.1/btrfs-assistant-2.1.tar.gz
     tar xvf btrfs-assistant-2.1.tar.gz
     cd btrfs-assistant-2.1

3. Compilarere il software con il comando:

   cmake -B build -S . -DCMAKE_INSTALL_PREFIX=/usr -DCMAKE_BUILD_TYPE='Release'
   make -C build

4. Installare il software:

   sudo make -C build install

Se si desiderasse in seguito disinstallare il programma, sarà necessario conservare la directory in cui è stato costruito. La lista dei file installati, è presente nella sottodirectory build.
Per disinstallare digitare i comandi:

cd build
sudo xargs rm < install_manifest.txt

Il contenuto del file install_manifest.txt dopo l'installazione sarà il seguente:

/etc/btrfs-assistant.conf
/usr/share/applications/btrfs-assistant.desktop
/usr/share/metainfo/btrfs-assistant.metainfo.xml
/usr/share/polkit-1/actions/org.btrfs-assistant.pkexec.policy
/usr/bin/btrfs-assistant
/usr/bin/btrfs-assistant-launcher
/usr/bin/btrfs-assistant-bin

Installare grub-btrfs (opzionale)

grub-btrfs è una collezione di script che permette di eseguire il boot da uno snapshot. La collezione di script è ben testata su distribuzioni come Arch e OpenSuse, tutttavia su Ubuntu potrebbero esserci errori e/o limitazioni.
Utilizzando uno snapshot read-only come filesystem radice, l'avvio del sistema potrebbe non terminare con successo. Esistono diverse strategie per avviare uno snapshot read-only con successo. La migliore è avviare con il supporto a overlayfs.
Questa feature è documentata per Arch e per le distruzioni che utilizzano dracut.

1. Per installare grub-btrfs digitare i seguenti comandi:

   git clone https://github.com/Antynea/grub-btrfs.git
   cd grub-btrfs
   sudo make install

2. Qualora al termine dell'installazione, se venisse riportato il seguente avviso:

   WARNING: 'grub-mkconfig' needs to run at least once to generate the snapshots (sub)menu entry in grub the main menu. After that this script can run alone to generate the snapshot entries.

   sarà necessario eseguire l'aggiornamento del file /boot/grub/grub.cfg. Digitare quindi:

   sudo update-grub

3. Per automatizzare la rigenerazione del menù di grub è necessario abilitare il servizio grub-btrfsd:

   sudo apt install inotify-tools
   sudo systemctl start grub-btrfsd
   sudo systemctl enable grub-btrfsd

Operazione di restore

In caso di corruzione del sistema durante un aggiornamento, il primo passaggio da eseguire è identificare il # dello snapshot che si intende utilizzare come filesystem root. Nell'esempio riportato nella seguente immagine, viene selezionato lo snapshot 25 perchè creato durante l'avvio precedente all'upgrade:

Restore con snapper

Il ripristino con snapper riassunto per punti prevede:

• esecuzione del rollback di 25;

• riavvio del sistema utilizzando una snapshot "copia r/w di 25";

• rigenerazione dei file di configurazione di grub;
• riavvio del sistema;
• verifica del filesystem radice.

• Eseguire il roolback:

  sudo snapper rollback 25

  Questo comando modifica il subvolume default, dall'attuale a "copia r/w di 25".

• Riavviare il sistema, utilizzando una snapshot "copia r/w di 25"

• Nel menù di grub, selezionare Ubuntu snapshots.

• Nel sottomenù, selezionare la voce "copia r/w di 25", come nell'immagine seguente:

• Una volta terminato il reboot verificare che il filesystem radice sia quello atteso:

  findmnt /

  In questo esempio, l'output atteso è:

  TARGET SOURCE                                   FSTYPE OPTIONS
  /      /dev/nvme0n1p5[/@/.snapshots/50/snapshot] btrfs  rw,relatime,ssd,space_cache=v2,subvolid=329,subvol=/@/.snapshots/50/snapshot

• Rigenerare i file di configurazione di grub per avviare il subvolume selezionato di default:

  sudo update-grub
  sudo grub-install

  Per maggiori informazioni riguardo i comandi eseguiti, consultare la guida a Grub.

• Riavviare il sistema

• Selezionare la sessione di Ubuntu nel menù di grub e quindi verificare che il filesystem radice sia quello atteso:

  findmnt /

  È atteso lo stesso output ottenuto nella verifica precedente.

Restore con Btrfs Assistant

L'intera procedura è gestibile tramite l'interfaccia grafica.

1. Avviare Btrfs Assistant.

2. Selezionare la tab Snapper.

3. Selezionare la tab Browse/Restore.

4. Verificare che nel box Select target sia selezionato il subvolume da sostituire, come nell'immagine seguente:
   
   Verificare inoltre che sia presente nell'output del comando:

   findmnt /

   come nella seguente immagine:

   

5. Selezionare dalla lista lo snapshot da ripristinare:

   

6. Premere il pulsante Restore.

7. Confermare la scelta facendo clic su Yes.

8. Al termine verrà chiesto di riavviare il sistema. Fare clic su OK.

Dopo il riavvio

Il subvolume che è stato sostituito non sarà più gestito da snapper. Dovrà quindi essere cancellato manualmente.

1. Identificare il subvolume:

   BACKUP=$(sudo btrfs subvolume list / | grep backup | cut -d "@" -f 2)
   echo $BACKUP

2. Verificare che il subolume non sia quello di default:

   sudo btrfs subvolume get-default /

3. Nel caso il precedente passaggio sia positivo:

   sudo btrfs subvolume set-default 5 /

4. Cancellare il subvolume:

   echo "sudo btrfs subvolume delete $BACKUP" | sh

Qui un caso di esempio in cui il subvolume da eliminare era anche il default:

Restore da Live

Dopo l'upgrade l'avvio del sistema fallirà. Uno modo semplice per ripristinare uno snapshot su un sistema che non si avvia, è tramite live USB.

1. Aprire il terminale e montare il filesystem.

2. Montare il subvolume ID 5 (FS_TREE) e il subvolume /@/.snapshots:

   BTRFSDEV=$(sudo blkid | grep btrfs | cut -d ":" -f1)
   sudo mount -o subvolid=5,subvol=/ $BTRFSDEV /mnt
   sudo mount -o subvol=/@/.snapshots $BTRFSDEV /mnt/@/.snapshots

3. Identificare il subvolume che monta il root filesystem. Su Ubuntu è identificabile utilizzando il file grub.cfg della partitione ESP. Essendo in formato fat32 e di tipo EFI System:

   1. Digitare il comando:

      blkid | grep vfat | cut -d ":" -f1

      oppure:

      sudo fdisk -l | grep EFI | awk '{ print $1 }'

   2. Montare il dispositivo per valutare la stringa di interesse tramite i seguenti comandi::

      device=$(blkid | grep vfat | cut -d ":" -f1)
      sudo mkdir /mnt2
      sudo mount $device /mnt2
      grep "\$root" /mnt2/EFI/ubuntu/grub.cfg
      sudo umount /mnt2

      

      Qualora si fosse in difficoltà con la selezione del subvolume da sostituire, è possibile limitare la scelta a pochi candidati (o uno solo), sfruttando il fatto che snapper prende gli snapshots in modalità read-only.

      for sub in $(sudo btrfs subvolume list /mnt | cut -d "@" -f2); \
      do RO=$(sudo btrfs property get /mnt/@$sub ro| cut -d "=" -f2); \
      if [ "$RO" = "false" ]; \
      then sudo test -f /mnt/@$sub/boot/grub/grub.cfg && echo "/mnt/@$sub candidato per la sostituzione" || continue; \
      fi; \
      done

4. Identificare il subvolume da ripristinare.

   1. Avendo identificato il subvolume per il root filesystem al punto precedente, è possibile aprire il sistema tramite chroot e utilizzare il comando:

      sudo snapper list

      oppure sfruttare le informazioni salvate da snapper nei vari info.xml:

      n=$(sudo btrfs subvolume list /mnt | awk '{ print $9 }' | grep "@/.snapshots/" | cut -d "/" -f3| tail -1)
      for i in $(seq 1 $n); do printf "\n /mnt/@/.snapshots/$i/snapshot \n"; sudo egrep  'date|cleanup|apt' /mnt/@/.snapshots/$i/info.xml; printf " - - - - - - - - - - - - - - \n"; done

      

5. Ripristinare il subvolume.

   1. Rinominare il subvolume da sostituire:

      sudo mv /mnt/@/.snapshots/1/snapshot /mnt/@/.snapshots/1/snapshot_backup

   2. Ripristinare il subvolume selezionato:

      sudo btrfs subvolume snapshot /mnt/@/.snapshots/25/snapshot /mnt/@/.snapshots/1/snapshot

   3. É possibile modificare la descrizione first root filesystem. Aprire con i privilegi di amministrazione e con un editor di testo il file /mnt/@/.snapshots/1/info.xml e quindi modificare il campo <description> come da esempio:

      

6. Per riavviare il sistema digitare i seguenti comandi:

   sudo umount /mnt/@/.snapshots
   sudo umount /mnt
   sudo shutdown -r now

7. Dopo il riavvio, eliminare il subvolume sostituito.

Note sui metodi di Restore

snapper + grub-btrfs

La procedura proposta è una variante della procedura documentata per OpenSuse.
Non è la procedura raccomandata perchè Ubuntu non supporta grub-btrfs e non è scontato che il sistema si avvii selezionando uno snapshot ro.
La procedura qui documentata "evita" di avviare il sistema con una snapshot ro.
Affinchè la procedura proposta funzioni come atteso, la scelta del subvolume di default deve essere gestita da snapper.

snapper + Btrfs Assistant

Questa è la procedura raccomandata. Infatti non solo è la più semplice, ma è anche la più veloce. La rimozione del vecchio subvolume è l'unica azione manuale richiesta. Il subvolume di default può essere uno qualunque, è quindi consigliabile di impostarlo sul subvolid=5.

Live

La procedura proposta è per i casi di emergenza. È consigliabile solo in casi gravi (es: in caso di sistema che non si riavvia in seguito ad un problema con un aggiornamento).

Ulteriori risorse

• Btrfs Assistant

• Videotutorial per creare partizione btrfs con GParted

• Videotutorial per preparazione del volume btrfs

• Videotutorial per attività successive l'installazione

• Videotutorial restore snapper

• Videotutorial per il restore con btrfs assistant

• Videotutorial per il restore da live

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