目标：
我要做的事情是：修改文件系统，硬盘分区方案，但是不重装系统，整个操作不被应用层感知。
背景：
我的笔记本 ThinkPad T450。8G内存 + 16GB SSD + 1TB HDD。预装windows7。
在预装系统里16GB的SSD好像是被win7用作睡眠之类的功能。电脑拿到手之后的第一件事我就是想办法把linux装进去。我当初的方案是：
1. 备份win7。比较是预装的，也算是正版。我把1TB硬盘C盘中的文件压缩拷贝出来了。然后又把硬盘开始1G
B dd了出来。这样有一点可以装回去，给其他人用，当我有一天换了新本之后。
2. 重装了win7。因为win7安装的时候，会认出16GB的SSD，并且自动的装东西进去。所以要重装（忘记了具体怎么做的了）为了让16GB分离出来。只将win7装到HDD的前50GB里边。再分一个200多GB用做D盘。
3. 把archlinux装进了SSD。并且从SSD引导。这样，启动不同的系统，只有选择不同的启动盘就可以了，而无需安装双引导。SSD挂载根目录。/home目录挂到HDD剩下的700多GB的分区里。
4. 由于SSD比较小，我把/var/下面的pacman cache设置到了/home下。此外又这是了基于文件的swap，改文件也位于/home下。
5. 这样的话，基本就可用了。而且我还洋洋自得了很久。感觉高效的利用了SSD。
就这样一直使用了1年2个月一直到今天。重要，根目录还是增长到了80% 导致系统运行变得很慢。SSD的性能在快满的时候，会变得很慢（我仿佛记得）。而且更重要的是，swap是机械的，交换的时候真的很明显。
综上，终于有了结论，我的方案失败了。。。
新方案：
方案最终于的核心内容就是，如何把只有16GB的SSD用起来？
市面上有一种硬盘叫混合硬盘。它的原理是，在机械硬盘前有一个小小的固态硬盘，用来缓存。据说性能与固态硬盘无异。可是，咦！为什么要提这个呢？ 因为在linux下，我们可以自制。是的。
大概这几种吧：FlashCache，dm-cache，lvm-cahce，bcache。
flashcache是facebook搞的，性能很好，但是没有进内核，需要编内核。lvm-cache是红帽搞的，听说性能不太好？而且archwiki里也没用。另一个不知道。bcache，入了内核，就它了！链接不一一提供了，请自寻。
然后是文件系统的问题：ext4，xfs，btrfs，zfs。
其实我想用btrfs，但是还是高实验性啊，不稳定啊，还是涮了。zfs要单装内核模块。ext4比较好，但是xfs被redhat7默认了。所以我就选xfs了。
最后，用LVM。方便高级为何不要？
开始：
1. U盘启动。
进U盘系统，就是arch的安装盘啊。
2. 把所有目录按原结构挂载至 /mnt/ROOT_FS/ 目录下。
对啊，把原系统挂起来，准备备份，准备重做。
3. 台式机与启动U盘分别安装rsync工具。
rsync比较高级吧，其实我只用了它的scp功能，应该用些更高级的。
4. 启动台式机的ssh，打开防火墙。
咻咻咻咻咻咻咻咻咻
5. 使用rsync命令将ROOT_FS拷贝至台式机硬盘。
烤哇烤烤哇烤烤哇烤
6. 等待6个小时。。。 看电视剧，睡觉，吃东西，出去约会。。。
等啊等等啊等等啊等
7. 考完了，一共380GB。。。开始弄吧。。。
烤哇烤烤哇烤烤哇烤
8. 分区
补充两份资料：
https://bcache.evilpiepirate.org/
https://evilpiepirate.org/git/linux-bcache.git/tree/Documentation/bcache.txt
https://wiki.archlinux.org/index.php/LVM
关于对齐：https://wiki.archlinux.org/index.php/Partitioning#Partition_alignment
现在工具已经可以自动检测是否对齐了，例如parted
8.1 给SSD分区
parted mklabel gpt
parted mkpart primary linux-swap(new) 1 50%
parted mkpart primary 50% 100%
8.2 UEFI
https://wiki.archlinux.org/index.php/EFI_System_Partition
EFI启动需要一个FAT32的EFI分区。不能under LVM。用了让UEFI firmware启动这里边的bootloader application。
8.2.1 创建EFI分区ESP（EFI System Partition）
A。使用GPT分区表
B。推荐分区大小512MiB。
C。必须格式化为FAT32
D。设置标记esp
8.2.2 如何修改EFI启动项
有两种方式，一种是在OS里使用efibootmgr。这是一个linux命令。但是有时候也许有一些限制之类的，或者其他的莫名其妙的原因，在OS命令里不一定搞得定。这时候就可以用efi shell再试一试。有一些主板集成了efi shell。有些没有。没有集成的，就需要自行把efi shell安装到ESP中，然后中EFI loader中启动了。
>mklabel gpt
>mkpart primary fat32
>mkpart primary %
>set esp on
8.2.3 UEFI相关的知识
介绍：http://www.rodsbooks.com/efi-bootloaders/principles.html
安装：http://www.rodsbooks.com/efi-bootloaders/installation.html
8.2 装bcache-tools
在AUR下载pkg文件 https://aur.archlinux.org/packages/bcache-tools/
使用makepkg命名做包。
8.3 做bcache
ESP要做在bcache外面。
1. 做backing device
# make-bcache -B /dev/sda2
2. 做caching device
# make-bcache -C /dev/sdb2
3. 注册
# bcache-super-show /dev/sdb2|grep cset.uuid|cut -f3 > /sys/block/bcache0/bcache/attach
# ll /sys/fs/bcache
其他：
重启了之后只有 udev rule。才能保证重启被认到。
8.4 LVM
1. 使用lvmdiskscan查看所有可以的设备。
2. 将bcache0制作成pv
# pvcreate /dev/bcache0
# pvdisplay
3. 创建vg
# vgcreate vg0 /dev/bcache0
# vgdispaly
4. 创建lv
# lvcreate -L 50G vg0 -n lvroot
# lvcreate -l %FREE vg0 -n lvhome
# lvdispaly
9. 将新分区按目录树结构重新挂载
# mount /dev/mapper/vg0-lvroot /mnt/ROOT_FS/
# mount /dev/mapper/vg0-lvhome /mnt/ROOT_FS/home/
# mount /dev/sda1 /mnt/ROOT_FS/boot
10. 使用rsync 将整机转生回新的文件系统。
变变变变变变变变变
11. 拷贝完成前，学习一下bootloader
0. 8.2.2中提到的efi shell
如果想装，可以从这安装https://wiki.archlinux.org/index.php/Unified_Extensible_Firmware_Interface#Obtaining_UEFI_Shell
1. 之前用的是systemd-boot： https://wiki.archlinux.org/index.php/Systemd-boot
systemd自带一个工具 bootctl。很简单，基于前文已经设置好的东西。只需要使用 bootctl install 命令就可以完成boot loader的安装。它会在/boot目录下放置两个文件
/boot/EFI/systemd/systemd-bootx64.efi /bootEFI/Boot/BOOTX64.EFI
修改正确相应的配置文件之后，就可以用了：
/boot/loader/loader.conf /boot/loader/entries/arch.conf
2. 准备试一下，EFISTUB：https://wiki.archlinux.org/index.php/EFISTUB
这个也比较简单。
第一招： 直接修改UEFI页面选项，把启动参数内核位置等，写到UEFI选项中，UEFI直接启内核：
# efibootmgr -d /dev/sdX -p Y -c -L "Arch Linux" -l /vmlinuz-linux -u "root=/dev/sdBZ rw initrd=/initramfs-linux.img"
记得 verify一下，省的搞错了
# efibootmgr -v
第二招：完成第0小节。从UEFI选项进到 UEFI SHELL里。在UEFI SHELL里使用命令行，直接把内核启起来。
> fs0:
> /vmlinuz-linux root=PARTUUID=3518bb68-d01e-45c9-b973-0b5d918aae96 rw initrd=/initramfs-linux.img
12. 按照11中的内容，考完开搞！
12.1. 在启动CD中识别bcache设备。
因为拷贝过程很长。第二天又要上班。所以考完之后，我就关机了。第二天开机之后。自然认不出bcache分区，也就认不出lvm，也就认不出文件系统了。需要使用以下步骤，是CD认出他们来。
现象：
lsblk，ls /sys/fs, ls /sys/block 均查看不到bcache相关的信息。
lsmod |grep bcache 发现bcache模块没有加载。
可以通过 modinfo bcache 查看到相关模块的信息。
1. 加载 bcache 模块, /sys/fs/bcache 文件夹出现。
# modprobe bcache
# lsmod |grep bcache
# ls /sys/fs/bcache
2. 注册bcache设备到系统, /sys/fs/bcache/ 下出现注册设备。backing device和caching Device都需要注册。可以通过blkid命令在众多block device中找到他们。
# echo /dev/sda2 > /sys/fs/bcache/register
# echo /dev/sdb2 > /sys/fs/bcache/register
# ls /sys/fs/bcache/
690915e5-a03a-4eef-8fa0-cee935aabea5 register register_quiet
3. attach caching device 到 backing device。按理说应该如前文般attach，文档中也如实说。但实际情况已经自动attach了，故略。
4. 至此，bcache设备已经识别，lvm，文件系统等都可以被识别了。
12.2. 改 /etc/fstab
1. 按设计挂载好所有的device，/，/home，/boot，swap等。
2. 使用genfstab命令生成 fstab 文件。
# genfstab ROOT_FS > ROOT_FS/etc/fstab
12.3. 改boot loader， 删掉grub2， 留下systemd-boot
补充知识：
https://wiki.archlinux.org/index.php/Mkinitcpio
1. chroot, 并删掉grub
# arch-chroot ROOT_FS
# pacman -Rsun grub
# bootctl update
2. 修改/boot/loader/ 下的config为正确的设置。
3. 修改 /etc/mkinitcpio.conf 让initramfs认识ROOT文件系统。包括认识bache，认识lvm。
a. 让系统认识bcache。需要安装包bcache-tools ；需要在HOOKS中加入bache（顺序相关）。需要注意的是，不需要修改MODULES。
/home/tong [tong@T7] [:]
> cat /etc/mkinitcpio.conf |grep HOOKS
# HOOKS
# This is the most important setting in this file. The HOOKS control the
# order in which HOOKS are added. Run 'mkinitcpio -H <hook name>' for
# HOOKS="base"
# HOOKS="base udev autodetect block filesystems"
# HOOKS="base udev block filesystems"
# HOOKS="base udev block mdadm encrypt filesystems"
# HOOKS="base udev block lvm2 filesystems"
HOOKS="base udev autodetect modconf block bcache filesystems keyboard fsck" /home/tong [tong@T7] [:]
>
b. 让系统认识lvm。需要安装包sd-lvm2; 需要在HOOKS中加入 systemd，sd-lvm2;
/home/tong [tong@T7] [:]
> cat /etc/mkinitcpio.conf |grep HOOKS
# HOOKS
# This is the most important setting in this file. The HOOKS control the
# order in which HOOKS are added. Run 'mkinitcpio -H <hook name>' for
# HOOKS="base"
# HOOKS="base udev autodetect block filesystems"
# HOOKS="base udev block filesystems"
# HOOKS="base udev block mdadm encrypt filesystems"
# HOOKS="base udev block lvm2 filesystems"
HOOKS="base systemd udev autodetect modconf block bcache sd-lvm2 filesystems keyboard fsck" /home/tong [tong@T7] [:]
>
c. 重新生成
# mkinitcpio -p linux
12.4 reboot
13. 重生！ ：）
14. 由于失误出现了的问题：
14.1 rsync 用的不对，SUID都缺少了。。。（SUID是啥玩意？？？ 参考链接）
sudo: /usr/bin/sudo must be owned by uid and have the setuid bit set
只能给强行加上SUID
# chmod /usr/bin/sudo
但这已经说明，由于拷贝的问题，一定遗留了好多隐患。可以试着滚一下所有包，当定然不能解决全部问题吧，我想。。。。
# pacman -Qqn |pacman -S -
我想，我失败了。。。。好无语。。。
需要系统的补充学习，rsync。
15. 其他补充学习与实验
15.1 EFI STUB， 前文以提到。参见11节。
1. 进入 EFI shell后，使用如下命令，可以启动。
a. 安装EFI shell 到EFI MENU
/sys/block/bcache0/bcache [tong@T7] [:]
> yaourt -S uefi-shell-git
b. 下载太慢了。。。 去BOOT CD里考了一个出来，一共两个文件。
/home/tong [tong@T7] [:]
> ll /boot/EFI/shellx64_v2.efi /boot/loader/entries/uefi-shell-v2-x86_64.conf
-rwxr-xr-x root root 884K Dec : /boot/EFI/shellx64_v2.efi
-rwxr-xr-x root root Dec : /boot/loader/entries/uefi-shell-v2-x86_64.conf /home/tong [tong@T7] [:]
>
c. 进入EFI shell，使用如下命令启动内核。
> map
> ls FS1:
> vmlinuz-linux root=/dev/mapper/vg0-lvroot rw initrd=initramfs-linux.img
2. STUB from efibootmgr
home/tong [tong@T7] [:]
> sudo efibootmgr -d /dev/sda -p -c -L "STUB" -l /vmlinuz-linux -u "root=/dev/mapper/vg0-lvroot initrd=/initramfs-linux.img"
BootCurrent: 000C
Timeout: seconds
BootOrder: ,,,000A,000C,,,000B,000D,
Boot0000 Setup
Boot0001 Boot Menu
Boot0002 Diagnostic Splash Screen
Boot0003 Lenovo Diagnostics
Boot0004 Startup Interrupt Menu
Boot0005 Rescue and Recovery
Boot0006 MEBx Hot Key
Boot0007* USB CD
Boot0008* USB FDD
Boot0009* ATA HDD0
Boot000A* ATA HDD1
Boot000B* ATA HDD2
Boot000C* USB HDD
Boot000D* PCI LAN
Boot000E* IDER BOOT CDROM
Boot000F* IDER BOOT Floppy
Boot0010* ATA HDD
Boot0011* ATAPI CD
Boot0012* PCI LAN
Boot0013* Linux Boot Manager
Boot0014* STUB /home/tong [tong@T7] [:]
>
使用如下命令，可以对指定的启动项进行启用或禁用
/home/tong [tong@T7] [:]
> sudo efibootmgr -b -A
BootCurrent:
Timeout: seconds
BootOrder: ,,000C,,,000A,,000B,000D,
... ...
Boot0013 STUB
Boot0015* Linux Boot Manager /home/tong [tong@T7] [:]
> sudo efibootmgr -b -a
BootCurrent:
Timeout: seconds
BootOrder: ,,000C,,,000A,,000B,000D,
... ...
Boot0013* STUB
Boot0015* Linux Boot Manager /home/tong [tong@T7] [:]
>
15.2
EFI boot loader的设置调整。主要是使用两个工具，前文以提到，efibootmgr，efi shell
15.3
并没有文档中明确指出mkinitcpio.conf中的systemd，可以代替udev。但是我的直觉，它是可以代替的。所以，去掉了并且测试成功。但是这并不代表没有隐患，个人感觉基本不可能有什么隐患，因为系统启动之后，基本上就和initramfs没有关系了。
/home/tong [tong@T7] [:]
> cat /etc/mkinitcpio.conf|grep HOOKS
# HOOKS
# This is the most important setting in this file. The HOOKS control the
# order in which HOOKS are added. Run 'mkinitcpio -H <hook name>' for
# HOOKS="base"
# HOOKS="base udev autodetect block filesystems"
# HOOKS="base udev block filesystems"
# HOOKS="base udev block mdadm encrypt filesystems"
# HOOKS="base udev block lvm2 filesystems"
HOOKS="base systemd autodetect modconf block bcache sd-lvm2 filesystems keyboard fsck" /home/tong [tong@T7] [:]
>
并且，userland启动速度又22秒，变成13秒（同时我还禁掉了一个service，所以这个数据只做记录而没有可比性）。
home/tong [tong@T7] [:]
> systemd-analyze
Startup finished in .865s (firmware) + .349s (loader) + 859ms (kernel) + .531s (initrd) + .356s (userspace) = .961s /home/tong [tong@T7] [:]
>
16. 最后的设置
忙活一大顿，如果不做这一步，真的是白忙活了。 就是writeback，心情不好。。。不解释了。。。
[root@T7 ~]# cat /sys/block/bcache0/bcache/cache_mode
[writethrough] writeback writearound none
[root@T7 ~]# echo writeback > /sys/block/bcache0/bcache/cache_mode
[root@T7 ~]# cat /sys/block/bcache0/bcache/cache_mode
writethrough [writeback] writearound none
[root@T7 ~]#
还有readahead，由于本人水平比较low，真的不知道这个值应该怎么给。。。默认是0。保守起见，没有并没有修改该值。
readahead
Size of readahead that should be performed. Defaults to . If set to e.g.
1M, it will round cache miss reads up to that size, but without overlapping
existing cache entries.
[root@T7 ~]# cat /sys/block/bcache0/bcache/readahead [root@T7 ~]#
试着改了下，好像也没啥用。。。 而且配置不能固化，重启就没了。