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NixOS 存储与文件系统：分区、LVM、Btrfs 与磁盘管理

NixOS 存储管理实战：磁盘分区与挂载、swap 配置、LVM 逻辑卷、Btrfs 子卷/快照/压缩、ZFS 集成、挂载选项与 fstab 声明式管理、磁盘配额与监控、故障恢复。

Leeting Yan 2026-09-28 5 分钟阅读 2068 字

引言

存储是系统的地基——分区错了、挂载选项不当、文件系统选错，都会在数据量与故障面前付出代价。NixOS 把存储也做成声明式：分区、挂载、swap、LVM、文件系统选项全在配置里声明，nixos-rebuild switch 统一生效。本文从分区讲到 Btrfs 快照与 ZFS，覆盖服务器最常见的存储场景。

前置：/nixos-configuration/（配置基础）、/nixos-services-containers/（服务与数据卷）、/nixos-network-firewall/（系统网络）。

1. 声明式存储的哲学

1.1 传统 vs NixOS

传统	NixOS
`fdisk`/`mkfs` 手工	`fileSystems`/`swapDevices` 声明
手写 `/etc/fstab`	NixOS 自动生成
挂载失败难回滚	配置回退
文件系统版本漂移	统一声明

1.2 核心模块

fileSystems    # 挂载点与选项
swapDevices    # swap
boot.initrd    # 早期根挂载

记忆：NixOS 存储全声明在 fileSystems/swapDevices 等模块，自动生成 fstab、rebuild 生效可回滚。

2. 分区与基本挂载

2.1 根文件系统挂载

fileSystems."/" = {
  device = "/dev/disk/by-uuid/xxx";   # 用 UUID 而非 /dev/sda
  fsType = "ext4";
};

2.2 常见分区方案

# /boot（EFI 系统分区）
fileSystems."/boot" = {
  device = "/dev/disk/by-uuid/yyy";
  fsType = "vfat";
  options = [ "fmask=0022" "dmask=0022" ];
};
# 数据盘
fileSystems."/data" = {
  device = "/dev/disk/by-uuid/zzz";
  fsType = "xfs";
  options = [ "noatime" ];   # 关闭 atime 提升 IO
};

2.3 用 UUID 而不是设备名

设备名（/dev/sda）会漂移，UUID 稳定。lsblk -f 查看 UUID。

记忆：根/数据盘用 fileSystems 声明、挂载用 UUID（防设备名漂移）；/boot 用 vfat、数据盘按需选 xfs/btrfs。

3. swap 配置

3.1 交换分区或文件

# swap 分区
swapDevices = [{
  device = "/dev/disk/by-uuid/swap";
}];
# 或 swap 文件
swapDevices = [{
  device = "/swapfile";
  size = 8192;   # MB，创建/调整用声明管理
}];

3.2 swap 调优

boot.kernelParams = [ "swapaccount" ];    # 需要时启用
# 系统参数：swappiness（内存压力换出倾向）
systemd.services.set-swappiness = { ... };   # 或声明 sysctl

记忆：swap 分区用 UUID、swap 文件用 size 声明自动创建；swappiness 等调优可加内核参数或 sysctl。

4. 挂载选项与 fstab 声明

4.1 常用挂载选项

选项	作用
noatime	关闭访问时间，降 IO
relatime	相对时间，默认
errors=remount-ro	出错只读保护
noexec	禁止执行（安全）
discard	SSD TRIM（仅适合 SSD）

4.2 完整示例

fileSystems."/var/lib/postgresql" = {
  device = "/dev/mapper/vg-pgdata";
  fsType = "xfs";
  options = [ "noatime" "nobarrier" ];
};

4.3 挂载依赖

fileSystems."/var/lib/postgresql" = {
  device = ...;
  fsType = "xfs";
  depends = [ "/dev/mapper/vg-pgdata" ];   # 先激活 LVM
};

记忆：挂载选项按场景加（noatime 降 IO、errors=remount-ro 保护）；有依赖的设备用 depends 声明先后。

5. LVM 逻辑卷管理

5.1 声明 LVM

# 激活 LVM 卷组（PV 列表）
boot.initrd.lvm.enable = true;
# LVM 卷组由系统自动发现（pvscan/vgscan）

5.2 挂载逻辑卷

fileSystems."/data" = {
  device = "/dev/mapper/vg-data";
  fsType = "ext4";
};

5.3 创建/扩容逻辑卷（一次性操作）

# 在首次安装/维护时执行
pvcreate /dev/sdb
vgcreate vg /dev/sdb
lvcreate -L 100G -n data vg
mkfs.ext4 /dev/mapper/vg-data
# 扩容：lvextend + resize2fs/xfs_growfs

记忆：LVM 逻辑卷按 /dev/mapper/- 声明挂载；PV/VG/LV 创建与扩容是一次性操作，挂载是声明式。

6. Btrfs：子卷、快照与压缩

6.1 Btrfs 挂载与子卷

fileSystems."/" = {
  device = "/dev/disk/by-uuid/xxx";
  fsType = "btrfs";
  options = [ "subvol=root" "compress=zstd" "noatime" ];
};

6.2 快照与回滚

# 快照
btrfs subvolume snapshot / /mnt/snap-$(date +%F)
# 回滚（配合 NixOS 配置回退）
nixos-rebuild --rollback   # 配置回退

6.3 压缩与配额

options = [ "subvol=@home" "compress=zstd:3" ];
# 配额：btrfs qgroup 管理（高级）

记忆：Btrfs 用 subvol= 选子卷、compress=zstd 压缩、noatime 降 IO；快照用 btrfs subvolume snapshot，配合 nixos-rebuild –rollback 做系统级回滚。

7. ZFS 集成

7.1 启用 ZFS 模块

boot.zfs.enable = true;
boot.kernelPackages = config.boot.zfs.package;   # 匹配内核

7.2 挂载 ZFS 池

fileSystems."/tank" = {
  device = "tank";
  fsType = "zfs";
  options = [ "zfsutil" ];
};

7.3 创建池（一次性）

zpool create tank mirror /dev/sda /dev/sdb
zfs create tank/data
zfs set compression=lz4 tank/data

记忆：ZFS 挂载用 fileSystems 声明（fsType=zfs）；池创建是一次性操作；boot.zfs.enable 加载模块匹配内核。

8. 网络存储与远程挂载

8.1 NFS 客户端

fileSystems."/mnt/nas" = {
  device = "nas.example.com:/export";
  fsType = "nfs";
  options = [ "defaults" "nfsvers=4" "hard" "intr" ];
};

8.2 CIFS/SMB

fileSystems."/mnt/winshare" = {
  device = "//server/share";
  fsType = "cifs";
  options = [
    "username=user" "password=${config.age.secrets.cifs_pass.path}"
    "uid=1000" "gid=1000"
  ];
};

记忆：NFS/CIFS 都在 fileSystems 声明；CIFS 密码用密钥管理（age）引用不写明文。

9. 监控、配额与故障恢复

9.1 磁盘监控

services.duply = { enable = true; };   # 备份（可选）
# 常用命令行监控
# df -h / du -sh / btrfs filesystem usage / zpool status

9.2 配额

# XFS/Ext4 项目配额
# btrfs qgroup 配额
# 简单：services 配 systemd 检查脚本

9.3 故障恢复

根挂载失败 → 进 Live 环境 chroot 修复
文件系统损坏 → fsck / btrfs scrub / zpool scrub
NixOS 配置出错 → nixos-rebuild --rollback 回退

记忆：监控用 df/du、btrfs filesystem usage、zpool status；损坏用 fsck/scrub；配置出错 nixos-rebuild –rollback 一步回退。

10. 速查表与一句话记忆

场景	声明/做法
挂载	fileSystems.<路径>
swap	swapDevices
UUID	lsblk -f
挂载选项	options = […]
LVM	/dev/mapper/-
Btrfs	subvol= + compress=zstd
Btrfs 快照	btrfs subvolume snapshot
ZFS	fsType=zfs + zpool
NFS/CIFS	fsType=nfs/cifs
回滚	nixos-rebuild –rollback

一句话记忆：NixOS 存储全声明式——fileSystems 声明挂载点（用 UUID 防设备名漂移）、swapDevices 声明 swap、挂载选项按场景加（noatime/compress=zstd）；LVM 逻辑卷按 /dev/mapper/- 挂载（PV/VG 创建是一次性的），Btrfs 用子卷+zstd 压缩、btrfs subvolume snapshot 做快照，ZFS 用 fsType=zfs 挂载池；远程 NFS/CIFS 同样声明、CIFS 密码走 age 密钥；损坏用 fsck/scrub，配置出错 nixos-rebuild –rollback 一步回退。

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