Instale seu Debian com BTRFS e systemd-boot

Olá pessoal, como vocês estão? Espero que todos vocês estejam muito bem.

Se você já conseguiu dar os primeiros passos nas distros Linux então é natural que busque novos desafios, como a instalação do Arch Linux por exemplo. Hoje até mesmo o próprio Arch possui scripts automatizados, não é como um instalador gráfico da maioria das distros mas dá conta do recado diminuindo a complexidade da instalação desta distro.

Inegável a importância do Debian para o mundo Linux e algumas pessoas podem até torcer o nariz e não utilizar a distro devido ao aspecto “conservador”, mal sabendo que até mesmo o Debian tem para todos os gostos e até mesmo lá nós podemos copiar o modo Arch Linux de ser e realizar uma instalação super mínima e bem modular dessa distro.

Esse processo leva um pouco de dificuldade e é realmente semelhante a uma instalação modo antigo do Arch Linux, logo não é recomendado para a galera muito iniciante. Mais abaixo veremos como podemos executar tudo isso passo a passo.

Por que usar BTRFS? Dentre as muitas características do btrfs que é um sistema de arquivos moderno e já adotado na atualidade por distros como o Fedora, é a possibilidade de snapshots que são as cópias de segurança assim como a restauração do sistema presente do lado Microsoft. Debian por padrão em suas instalações utiliza o ext4 mas claro que também podemos utilizar o btrfs e com subvolumes para implementação desses snapshots.

Por que usar systemd-boot? O fato de ser um bootloader, seguro, mais simples e menor o transforma em um bootloader muito rápido para inicialização em dispositivos do tipo SSD. Já é adotado também na atualidade pelo Pop!_OS, o Debian por padrão em suas instalações utiliza o GRUB e é claro que também podemos utilizar nas nossas instalações.

Isso posto vamos definitivamente ao que interessa. O conteúdo do artigo está originalmente disponibilizado no meu GitHub caso precise de uma versão reduzida deste post. Tanto este artigo quanto o repo ainda não estão completo e caso notem algum problema me enviem uma Issue que tentarei ajudar. Ou testem em máquinas virtuais primeiro antes de irem para produção. Caso queiram conhecer o repo é só clicar no badge abaixo:

Com a ajuda do debootstrap será possível replicar quase que totalmente uma instalação parecida com o Arch Linux a exceção do systemd-boot que poderá ser instalado posteriormente após o primeiro boot e contará com sistema de arquivos btrfs e subvolumes.

Você deverá utilizar um liveCD de qualquer distro para iniciar o procedimento, recomendo que seja Linux Mint devido ao instalador não iniciar automaticamente e gerar erros ou você pode tentar distribuições base .deb. Caso seu terminal não esteja reconhecendo caracteres em pt_BR execute o comando abaixo.

Outro ponto é que, apesar de ser suportado nativamente pelo Debian o systemd-boot não é, então você deverá desabilitar o Secure Boot para continuar. Se este recurso é importante para você, não execute este procedimento.

setxkbmap -layout br

É feita uma varredura do repositório da mídia de instalação no uso do apt e o comando abaixo irá desabilitar a busca no CD e manter apenas os repositórios online. Recomendo que execute-o.

sed -e '/deb/ s/^#*/#/' -i /etc/apt/sources.list

Particionamento:

Para o meu caso segue o exemplo do particionamento de um NVME com duas partições (o / e o /boot) e um disco secundário para a partição /home. Utilizei o cfdisk por mera preferência. Você deverá adaptar para seu cenário.

Se não tiver certeza dos nomes dos discos use o comando fdisk -l para listá-los.

Inicie uma nova tabela de partições escolhendo o formato gpt.

Defina o layout de partições como desejar, sendo uma partição de 512MB ou 1GB para o /boot/efi.

cfdisk /dev/nvme0n1

Defina o tipo da partição /boot de 512MB como EFI System.

cfdisk /dev/sda

Layout final das minhas partições:

Formatação:

Para melhor aproveitamento com unidades flash e os snapshots vamos utilizar o sistema de arquivos em brtfs para o / e para meu /home. A primeira partição será formatada em FAT32 necessário para o setor de inicialização.

mkfs.vfat -F32 /dev/nvme0n1p1

mkfs.btrfs -L ROOT /dev/nvme0n1p2

mkfs.btrfs /dev/sda1

Pontos de montagem:

Aqui iremos começar de fato a construção do sistema começando pelos pontos de montagem. Vamos montar inicialmente a segunda partição, criar nela um subvolume e por fim desmontá-la. O subvolume é necessário e essencial para os snapshots. Você pode inclusive criar vários para melhor controle porém no meu caso optei por somente criar apenas um para toda a partição / e deixei meu /home de fora. Porém antes de iniciar precisamos criar uma pasta específica para armazenagem dos arquivos de instalação e que eu nomeei como debian.

mkdir /debian

Montagem da partição na pasta /debian.

mount /dev/nvme0n1p2 /debian

Criação do subvolume @ para a partição /.

btrfs su cr /debian/@

Desmontar a partição.

umount /debian

Realizamos novamente a montagem da partição principal porém dessa vez com a montagem do subvolume.

mount -o rw,relatime,ssd,subvol=@ /dev/nvme0n1p2 /debian

Instalação do sistema base:

Aqui vamos instalar, no liveCD mesmo, alguns pacotes que serão necessários para a instalação do Debian.

apt update && apt install debootstrap arch-install-scripts

Deste ponto em diante é o debootstrap que entrará em ação e fará a instalação do sistema base. Você poderá trocar o sid pelo testing ou stable, dependendo de qual versão do sistema você deseje instalar. Deverá ser informada a pasta que criamos para realizar o ponto de montagem e o endereço do repositório do Debian.

debootstrap sid /debian http://deb.debian.org/debian

Aqui devemos montar/ligar os diretórios do sistema do liveCD ao sistema que será “enjaulado” para a instalação do Debian.

mount --bind /dev /debian/dev
mount --bind /proc /debian/proc
mount --bind /sys /debian/sys

Finalmente executar o chroot (que é semelhante ao arch-chroot).

chroot /debian

Após entrar no chroot vamos adicionar os repositórios non-free e em seguida execute o comando apt update:

sed -i 's/main/main contrib non-free non-free-firmware/g' /etc/apt/sources.list

Vamos montar a segunda partição no diretório /home.

mount /dev/sda1 /home

Agora devemos preparar o sistema para inicialização. Para isso devemos criar o diretório efi dentro de /boot.

mkdir -p /boot/efi

E por fim montar a partição efi nesse diretório.

mount /dev/nvme0n1p1 /boot/efi

Agora vamos finalmente instalar o sistema base.

apt install btrfs-progs dosfstools firmware-linux-free firmware-linux-nonfree grub-efi-amd64 linux-image-amd64 linux-headers-amd64 locales network-manager pipewire python3 sudo

Configurando parâmetros:

Ao executar os passos acima o sistema já estará parcialmente construído necessitando apenas alguns ajustes para a primeira inicialização.

Abaixo a criação do seu usuário e senha, adapte ao seu cenário:

adduser ciromota

Adição ao grupo sudo:

usermod -aG sudo ciromota

Configuração de idiomas:

dpkg-reconfigure locales

Localize pt_BR.UTF-8 UTF-8.

O comando abaixo irá definir o nome do PC, adapte-o.

echo "k6-2-500" > /etc/hostname

Instalando do GRUB para primeira inicialização.

grub-install /dev/nvme0n1

update-grub

Caso você receba a mensagem de erro:

grub-install: warning: EFI variables cannot be set on this system.
grub-install: warning: You will have to complete the GRUB setup manually.

Basta usar o ponto de montagem do efivars abaixo:

mount -t efivarfs none /sys/firmware/efi/efivars

Ativando serviço de rede:

systemctl enable NetworkManager

Saindo do chroot/instalação:

exit

Geração do arquivo fstab:

genfstab -U /debian > /debian/etc/fstab

Finalização:

umount -R /debian
reboot

Após reiniciar você já terá um Debian mínimo instalado assim como seria a instalação com a mídia debian-<versão>-amd64-netinst. A partir daqui você é livre para terminar a construção do seu sistema, executando o pacote tasksel para definir a inferface gráfica e demais apps que por ventura você use.

Instalando o systemd-boot

Ao contrário do Arch Linux no Debian é necessário alguns passos a mais para instalação e ativação do systemd-boot (eu segui este guia e o adaptei) e esse processo deverá ser feito após a primeira inicialização. Recomendo que o processo seja executado como root.

Primeiramente devemos editar o arquivo fstab para alterar algumas permissões. Para a partição de inicialização /boot/efi vfat altere as permissões de fmask e dmask para fmask=0137,dmask=0027.

Agora devemos instalar instale o pacote systemd-boot:

apt install systemd-boot

Agora devermos gerar as entradas de inicialização:

cat <<EOF >> /boot/efi/loader/loader.conf
default debian
editor no
EOF

Necessário criar o diretório que conterá os arquivos de configuração das imagens do kernel instaladas.

mkdir -p /boot/efi/loader/entries

Em seguida realizaremos a instalação do o systemd-boot (em si ao instalar o systemd-boot o script de instalação já executa este procedimento porém vejo necessidade de repetir após a inserção das entradas acima):

bootctl --path=/boot/efi install

Os scripts abaixo farão os ganchos de adição e remoção dos novos kernels após as atualizações à estrutura do systemd-boot:

cat <<EOF > /etc/kernel/postinst.d/zz-update-systemd-boot
#!/bin/sh
set -e

/usr/bin/kernel-install add "$1" "$2"

exit 0
EOF

cat <<EOF > /etc/kernel/postrm.d/zz-update-systemd-boot
#!/bin/sh
set -e

/usr/bin/kernel-install remove "$1"

exit 0
EOF

O seguinte script irá verificar a existência no diretório /boot/efi um arquivo com o mesmo conteúdo do arquivo /etc/machine-id e caso não haja esse diretório irá criá-lo.

#!/usr/bin/env bash

machineid="$(cat /etc/machine-id)"

if [ -d /boot/efi/"$machineid" ]
then
  echo -e "Pasta já existe.\n"
else
  mkdir $(echo "$machineid")
fi

Por fim o comando abaixo realizará a cópia do kernel para a estrutura do systemd-boot.

kernel-install add `uname -r` /boot/vmlinuz-`uname -r`

Se tudo deu certo ao reiniciar você já poderá inicializar através do systemd-boot ao invés do GRUB. Após isso você já poderá remover o pacote grub-efi-amd64.

Instalando plymouth

É possível utilizar o Plymouth com o systemd-boot porém alguns passos a mais são necessários se comparado com o Arch.

Instale os pacotes abaixo:

apt install plymouth plymouth-themes

O script de instalação no Debian usa como base o conteúdo de /proc/cmdline e este diretório é somente leitura. Precisamos aqui usar um ponto de montagem para mascarar essa restrição. Crie o arquivo cmdline dentro do diretório /root:

cat /proc/cmdline > /root/cmdline

Edite o arquivo e mantenha somente como conteúdo deste arquivo a identificação a partir de root. Adicione também o parâmetro splash à linha. Exemplo:

root=UUID=<id-da-sua-partição> ro rootflags=subvol=@ quiet splash systemd.machine_id=<id-da-sua-máquina>

Agora devemos montar esse diretório:

mount -n --bind -o ro /root/cmdline /proc/cmdline

Aplique o tema padrão do Plymouth do Debian:

/usr/sbin/plymouth-set-default-theme emerald --rebuild-initrd

Feito isso ao iniciar o sistema já contará com um tema de Plymouth.

Snapshots com o Snapper

Como construímos nossa instalação com subvolumes @ e com isso nós podemos utilizar o Snapper para criação de snapshots automáticos. Precisamos apenas de algumas configurações:

Instale o Snapper:

sudo apt install snapper

Crie a configuração inicial:

sudo snapper -c root create-config /

Assim como no Arch Linux nós também podemos definir o gatilho para que os snapshots sejam criados durante o processo de operação do apt, contudo não de forma nativa. Com a ajuda deste projeto isso é possível e funciona adequadamente.

Baixe os arquivos 80snapper e apt-btrfs-snapper.

Mova o arquivo 80snapper para a pasta /etc/apt/apt.conf.d.

Mova o arquivo apt-btrfs-snapper para a pasta /usr/local/bin.

Aplique permissão de execução no arquivo apt-btrfs-snapper.

sudo chmod +x /usr/local/bin/apt-btrfs-snapper

Feito isso seus snapshots já estarão funcionando ao utilizar o apt.

E ai, foi ou não foi um método de instalação como a do Arch? Já conhecia a deboostrap? Pretende testar ou até mesmo usar uma instalação deste modo? Me deixe saber logo abaixo nos comentários.

Espero que este artigo de ajude a desbravar um pouco mais o mundo Linux.

Até mais! :blush: