合并 Gentoo 上的 /usr 目录

更新时间： 阅读时长：12 分钟

2022年12月15日更新：

本教程已过时。 为响应 systemd 在 2023 年停止支持 /usr 未合并的系统的计划，Gentoo 已开始官方支持 /usr 合并。

因此，现在在 Gentoo 上合并 /usr 的话就无需再参考此教程了。 根据情形的不同，目前推荐的合并 /usr 的操作也不同：

  • 如果要安装一个新的 Gentoo 系统，那么在选择 stage 压缩包时，选一个文件名中包含 mergedusr 字样的压缩包，然后按正常步骤安装系统即可。

  • 如果已经有了一个 /usr 分区尚未合并的 Gentoo 系统，那么可以直接使用 Gentoo 官方提供的 sys-apps/merge-usr 工具来完成合并。欲了解具体步骤，请参考相应的新闻条目和 Gentoo Wiki 页面（均为英文页面）。

  • 如果之前已经根据此教程完成了 /usr 合并，那么尽管理论上无须任何额外操作即可保持系统正常运行，但还是推荐执行下列操作：

    1. 将系统配置文件（profile）切换至一个 merged-usr 配置文件。首先，可以用下列命令找出可供选择的配置文件：

      $ eselect profile list | grep merged-usr

      然后，使用 eselect profile set 选择合适的配置文件。

    2. 删除 /etc/portage/profile/use.mask 文件中的 split-usr USE 标志。只要已经切换到了任意一个 merged-usr 配置文件，就可以从该文件中删除该 USE 标志了。

    3. 如果之前执行过任何附加步骤小节中列出的步骤，那么将相应的步骤复原（删除当时创建的新文件、撤销当时作出的配置改动）。

    4. 如果当时合并 /usr 时采用的是第一种方式，那么仍然推荐运行一下 sys-apps/merge-usr 。Gentoo 官方选用的是第二种方式，故如果在使用第一种方式合并后遇到任何问题，可能会不受官方支持。merge-usr 可以将已通过第一种方式被合并的系统转为第二种方式：

      $ ls -dl /sbin /usr/sbin
lrwxrwxrwx 1 root root    8 Dec 13  2020 /sbin -> usr/sbin
drwxr-xr-x 1 root root 6680 Nov 29 09:03 /usr/sbin
$ merge-usr --dryrun
WARNING: Already a symlink: '/bin'
WARNING: Already a symlink: '/sbin'
INFO: Migrating files from '/usr/sbin' to '/usr/bin'
INFO: No problems found for '/usr/sbin'
WARNING: Already a symlink: '/lib'
WARNING: Already a symlink: '/lib64'

      相比于在 /usr 尚未合并的系统上运行 merge-usr ，这种情况会导致一处不同： /sbin 不会被改为指向 usr/bin 。不过这对系统正常运行应该没有任何影响，毕竟链接串起来后就成了 /sbin -> /usr/sbin -> /usr/bin。如果介意的话，可以手动将 /sbin 改为指向 usr/bin：

      # rm /sbin && ln -s usr/bin /sbin

此教程会被保留，以作历史纪录。

/usr 合并是指在诸如 GNU/Linux 等的遵循文件系统层次结构标准（FHS）的系统上，将 /bin、/lib、/lib64 和 /sbin 中的内容分别迁移至 /usr/bin、/usr/lib、/usr/lib64 和 /usr/sbin 中，然后把 /bin、/lib、/lib64 和 /sbin 改成指向 /usr 中同名目录的符号链接（symbolic link）。如果想了解有关 /usr 合并的更多信息，可以参阅 freedesktop.org 和 Fedora Wiki 中的相关页面（皆为英文页面）。

现在绝大多数主流 GNU/Linux 发行版中的 /usr 合并大趋势应该是由 Fedora 在 2012 年牵头开始的；之后，包括 Debian Ubuntu 和 Arch Linux 在内的许多常见的发行版也都相应地完成了 /usr 合并。说起来这和 systemd 在 GNU/Linux 社区中的侵蚀也有点类似，都是由 Red Hat 想按照自己的方式定型当代 GNU/Linux 发行版的野心和 Lennart Poettering 大肆为其背书开始、在 Fedora 上首秀，然后逐渐被其它发行版采纳。

2022年4月7日更新：读了前两天 LWN.net 上的一篇文章，了解到关于 Debian 目前合并 /usr 时出现的进退两难的窘境后，我发现我直接被打脸，一开始写这篇文章的时候不知怎么，竟然以为 Debian 已经完成 /usr 合并了。为了不掩盖我当时憨憨了的事实，特划掉 Debian，改为 Ubuntu。Ubuntu 作为一个 Debian 衍生发行版，居然比 Debian 先完成了 /usr 合并，也是有点意思。

而 Gentoo 却不是潮流的追随者，不仅是为数不多的默认不使用 systemd 的发行版，更没有跟随合并 /usr 的大势。目前，按照默认方式安装 Gentoo 后，/bin、/lib、/lib64 和 /sbin 仍然是独立的目录，而不是像其它发行版改成了符号链接。虽说如此，Gentoo 应该还是有实现 /usr 合并的计划的，因为他们在 Portage 中定义了一个 split-usr USE 标志。现在这个 USE 标志是强制启用的，因为目前 /bin、/lib、/lib64 和 /sbin 这些目录还未合并，也就是分离（split）的状态；如果日后有一天 Gentoo 官方可以完全支持 /usr 合并了，那届时就可以让 split-usr 变成一个可选的 USE 标志。

这篇文章将向您展示的是，在目前 Gentoo 官方尚未支持的情况下，如何合并 /usr。 我的旨意并不是说 /usr 合并有很多好处，/usr 合并的优点也不在本文的讨论范围之内。这篇文章唯一的目的是给那些知道自己想要合并 /usr、却不知道该怎么弄的用户提供一个教程。

不同的 /usr 合并方式

在开始前，有必要介绍一下目前 GNU/Linux 发行版中常见的两种不同的合并 /usr 的方式：

  1. 将 /bin 并入 /usr/bin、/lib 并入 /usr/lib、/lib64 并入 /usr/lib64、/sbin 并入 /usr/sbin。这是 Fedora 和 Debian Ubuntu 采用的方式。

    $ ls -dl /bin /lib /lib64 /sbin /usr/sbin
lrwxrwxrwx 1 root root    7 Dec 13 14:11 /bin -> usr/bin
lrwxrwxrwx 1 root root    7 Dec 13 14:11 /lib -> usr/lib
lrwxrwxrwx 1 root root    9 Dec 13 14:11 /lib64 -> usr/lib64
lrwxrwxrwx 1 root root    8 Dec 13 14:11 /sbin -> usr/sbin
drwxr-xr-x 1 root root 7006 Dec 26 09:50 /usr/sbin

  2. 在上述合并的基础上，再将 /usr/sbin 并入 /usr/bin。Arch Linux 目前采用这种方式；从已经支持 split-usr USE 标志的 Gentoo 软件包 sys-apps/baselayout 的 ebuild 来看，Gentoo 应该也是准备采取这种方式。

    $ ls -dl /bin /lib /lib64 /sbin /usr/sbin
lrwxrwxrwx 1 root root 7 Dec 13 14:11 /bin -> usr/bin
lrwxrwxrwx 1 root root 7 Dec 13 14:11 /lib -> usr/lib
lrwxrwxrwx 1 root root 9 Dec 13 14:11 /lib64 -> usr/lib64
lrwxrwxrwx 1 root root 7 Dec 13 14:11 /sbin -> usr/bin
lrwxrwxrwx 1 root root 3 Dec 13 14:11 /usr/sbin -> bin

上面的命令输出只是用于演示两种不同的合并 /usr 方式下的 /usr/sbin 的区别，可能会与您实际遇到的目录布局有所偏差。

本文将主要使用第一种方式，因为我用过 Fedora 和 Debian Ubuntu，对这种方式产生的文件系统布局更熟悉，而 Arch Linux 我还没用过。不过，即使您准备采取第二种方式，也可以参阅本教程。第二种是 Gentoo 合并 /usr 所计划采用的方式，因此使用该方式会稍微简单些，反倒是第一种方式略微复杂。如果这篇教程介绍的是完成一种更复杂的方式的步骤，那借助它来做一件更简单的事应该不在话下。虽说如此，您仍然需要能触类旁通，适当修改此教程中提到的命令，以满足您自己的情况和需求。

前提条件

  • /usr 合并既可以在新系统安装时完成，也可以在一个已经安装好的系统上进行。这两种情况下的操作步骤有所不同，本文将会在两个不同的小节中分别讨论。

  • 在开始之前，您需要准备一个启动盘（例如用 Gentoo 安装光盘 ISO 映像制作的 USB 启动盘）。如果您是在安装新的 Gentoo 系统，那您肯定已经有了一个 Gentoo 安装盘；但是如果您准备在一个已经装好的系统上合并 /usr 的话，就需要找一个启动盘或者做一个了，因为有些步骤需要在您的系统不在运行时进行，此时就需要有另一个允许您对您的 Gentoo 系统进行任意操作的环境。

在系统安装时合并

以下步骤假设您是遵循 Gentoo 手册的步骤安装的系统。

  1. 完成“安装 stage3”中的 stage 压缩包的解压后，进入解压出的 usr 目录，然后从 stage 压缩包中重新解压 ./bin、./lib、./lib64 和 ./sbin。

    livecd /mnt/gentoo # cd usr
livecd /mnt/gentoo/usr # tar xpvf ../stage3-*.tar.xz --xattrs-include='*.*' --numeric-owner ./{bin,lib,lib64,sbin}

  2. 回到上层目录，然后将 bin、lib、lib64 和 sbin 替换为指向 usr 下同名目录的符号链接。

    livecd /mnt/gentoo/usr # cd ..
livecd /mnt/gentoo # rm -rf bin lib lib64 sbin
livecd /mnt/gentoo # ln -s usr/bin bin
livecd /mnt/gentoo # ln -s usr/lib lib
livecd /mnt/gentoo # ln -s usr/lib64 lib64
livecd /mnt/gentoo # ln -s usr/sbin sbin

    如果您准备采用第二种 /usr 合并方式，您应该在此基础上，将 usr/sbin 中的所有内容移到 usr/bin 中，然后把 usr/sbin 替换成指向 usr/bin 的符号链接：

    livecd /mnt/gentoo # cd usr
livecd /mnt/gentoo/usr # mv sbin/* bin
livecd /mnt/gentoo/usr # rmdir sbin
livecd /mnt/gentoo/usr # ln -s bin sbin

    如下所示，这样操作的结果是 bin、lib、lib64 和 sbin 变为符号链接：

    livecd /mnt/gentoo # ls -l
total 16
lrwxrwxrwx 1 root root    7 Dec 28 04:07 bin -> usr/bin
drwxr-xr-x 1 root root   10 Dec 23 05:20 boot
drwxr-xr-x 1 root root 1686 Dec 23 05:25 dev
drwxr-xr-x 1 root root 1546 Dec 23 06:32 etc
drwxr-xr-x 1 root root   10 Dec 23 05:20 home
lrwxrwxrwx 1 root root    7 Dec 28 04:07 lib -> usr/lib
lrwxrwxrwx 1 root root    9 Dec 28 04:07 lib64 -> usr/lib64
drwxr-xr-x 1 root root   10 Dec 23 05:20 media
drwxr-xr-x 1 root root   10 Dec 23 05:20 mnt
drwxr-xr-x 1 root root   10 Dec 23 05:20 opt
drwxr-xr-x 1 root root    0 Dec 23 03:28 proc
drwx------ 1 root root   10 Dec 23 05:20 root
drwxr-xr-x 1 root root   10 Dec 23 05:20 run
lrwxrwxrwx 1 root root    8 Dec 28 04:08 sbin -> usr/sbin
drwxr-xr-x 1 root root   10 Dec 23 05:20 sys
drwxrwxrwt 1 root root   10 Dec 23 06:32 tmp
drwxr-xr-x 1 root root  128 Dec 23 05:29 usr
drwxr-xr-x 1 root root   66 Dec 23 05:20 var

  3. 继续按照 Gentoo 手册中的指示操作，直到您 chroot 进了 /mnt/gentoo。

  4. 使用 find -L /usr -type l 命令找出 /usr 下所有损坏的符号链接。

    (chroot) livecd / # find -L /usr -type l
/usr/sbin/resolvconf
/usr/bin/awk

    上面的例子中，/usr/sbin/resolvconf 和 /usr/bin/awk 是损坏的符号链接，也就是说它们所指向的路径不存在。如果其它程序和脚本需要使用这些符号链接指向的文件时，就会出现错误。例如，许多软件包的构建都需要用到 awk 命令，而 /usr/bin/awk 符号链接断了，就会导致 awk 命令不可用，您在安装需要 awk 的软件包时就会遇到问题。

    (chroot) livecd / # /usr/bin/awk
bash: /usr/bin/awk: No such file or directory

    若要修复一个损坏的符号链接，首先切换到该链接所在的目录，然后用 ls -l 查看它所指向的路径。

    (chroot) livecd / # cd /usr/bin/
(chroot) livecd /usr/bin # ls -l awk
lrwxrwxrwx 1 root root 15 Dec 23 05:26 awk -> ../usr/bin/gawk

    因为 awk 符号链接本来应该是在 /bin 下的，它就会被解析到 /bin/../usr/bin/gawk，也就是 /usr/bin/gawk，是一个合法路径。但是现在挪到 /usr 后，它被解析到 /usr/bin/../usr/bin/gawk，也就是 /usr/usr/bin/gawk，就是个不存在的路径，导致链接断开。修复起来也不难，将原来的链接删除，然后重新连到正确的目标即可：

    (chroot) livecd /usr/bin # rm awk
(chroot) livecd /usr/bin # ln -s gawk awk

    对于 /usr/sbin/resolvconf 来说，也是同样的操作：

    (chroot) livecd / # cd /usr/sbin/
(chroot) livecd /usr/sbin # ls -l resolvconf
lrwxrwxrwx 1 root root 21 Dec 23 06:28 resolvconf -> ../usr/bin/resolvectl
(chroot) livecd /usr/sbin # rm resolvconf
(chroot) livecd /usr/sbin # ln -s ../bin/resolvectl resolvconf

    如果您现在再运行 find -L /usr -type l 的话，该命令应该不再输出任何内容，意味着所有损坏的符号链接都已被成功修复。

    实际上，find -L -type l 可以用来在各种情景下搜索损坏的符号链接。find 虽说是个很基础的命令，但是非常强大，在各路 GNU/Linux 发行版上基本也都是预装。因此，完全没有必要安装任何诸如 symlinks 的其它软件包来寻找损坏的符号链接。

    find(1) 手册页面对此的描述如下：

            -type c
               File is of type c:

               l      symbolic link; this is never true if the -L option or the
                      -follow  option is in effect, unless the symbolic link is
                      broken.  If you want to search for symbolic links when -L
                      is in effect, use -xtype.

  5. 屏蔽 split-usr USE 标志，让支持区分 /usr 合并后的系统的软件包在构建时可以为合并后的文件系统进行构建。由于 split-usr 是强制启用的 USE 标志，仅仅声明 -split-usr 是不够的；您需要在 /etc/portage/profile/use.mask 中屏蔽 `split-usr。

    # /etc/portage/profile/use.mask

# 屏蔽分离式 /usr 布局的 USE 标志
split-usr

    如果想了解更多的话，请参阅相关的 Gentoo Wiki 条目。

  6. 按照 Gentoo 手册中的步骤，完成剩余的安装步骤。请记得更新 @world 集合以应用 split-usr USE 标志的改动。

    当您运行安装在 /sbin 或 /usr/sbin 中的命令时，您可能会遇到“command not found”的错误提示。例如，如果您准备安装 GRUB，那么在运行 /usr/sbin/grub-install 的时候就会碰到该错误。您可以用 whereis 确认您要运行的命令确实在 /usr/sbin 下。

    (chroot) livecd ~ # grub-install --target=x86_64-efi --efi-directory=/boot
bash: grub-install: command not found
(chroot) livecd ~ # whereis grub-install
grub-install: /usr/sbin/grub-install /usr/share/man/man8/grub-install.8.bz2

    导致这个问题的原因是 /usr/sbin 从 PATH 环境变量中消失了：

    (chroot) livecd ~ # printenv PATH
/usr/local/bin:/usr/bin:/opt/bin

    为了能完成系统安装，最简便、最快速的解决方法是使用 export PATH="/usr/sbin:$PATH"，暂时将 /usr/sbin 加到 PATH 中。但是，每次打开一个新的 shell 的时候都需要运行一次这个命令。要永久解决这个问题的话，请参阅下面的“将 /usr/sbin 永久添加到 PATH 中”小节。

    (chroot) livecd ~ # export PATH="/usr/sbin:$PATH"
(chroot) livecd ~ # printenv PATH
/usr/sbin:/usr/local/bin:/usr/bin:/opt/bin
(chroot) livecd ~ # grub-install --target=x86_64-efi --efi-directory=/boot
Installing for x86_64-efi platform.
Installation finished. No error reported.

在已安装好的系统上合并

  1. 从您准备的启动盘启动您的电脑，然后挂载您系统的 root 分区。以下步骤假设您将 root 分区挂载到了 /mnt/gentoo 下。切换到您分区被挂载的位置。

    livecd ~ # cd /mnt/gentoo

  2. 使用 \cp 命令和 -r、--preserve=all 和 --remove-destination 选项，将 bin、lib、lib64 和 sbin 中的内容分别复制到 usr/bin、usr/lib、usr/lib64 和 usr/sbin 中。

    livecd /mnt/gentoo # \cp -rv --preserve=all --remove-destination bin/* usr/bin
livecd /mnt/gentoo # \cp -rv --preserve=all --remove-destination lib/* usr/lib
livecd /mnt/gentoo # \cp -rv --preserve=all --remove-destination lib64/* usr/lib64
livecd /mnt/gentoo # \cp -rv --preserve=all --remove-destination sbin/* usr/sbin

    cp 的 -v 选项允许您查看复制进度。如果不需要，可以省略该选项。

    在 cp 前面加一个反斜杠 \ 可以忽略为 cp 设置的别名。如果您使用的是 Gentoo 安装光盘映像，那么 cp 默认的别称是 cp -i；这个 -i 选项会导致 cp 在每次覆写文件前都要求您手动确认。

    livecd ~ # alias cp
alias cp='cp -i'

    如果使用 \cp 而非 cp，就可以忽略该别名。您也可以用 unalias cp 移除该别名，然后不加 \、正常调用 cp；也可以利用 yes 程序，使用 yes | cp ... 向 cp 的标准输入传递一大堆 y，自动确认每个要覆写的文件。

    livecd /mnt/gentoo # unalias cp
livecd /mnt/gentoo # cp -rv --preserve=all --remove-destination bin/* usr/bin
livecd /mnt/gentoo # cp -rv --preserve=all --remove-destination lib/* usr/lib
livecd /mnt/gentoo # cp -rv --preserve=all --remove-destination lib64/* usr/lib64
livecd /mnt/gentoo # cp -rv --preserve=all --remove-destination sbin/* usr/sbin

    livecd /mnt/gentoo # yes | cp -rv --preserve=all --remove-destination bin/* usr/bin
livecd /mnt/gentoo # yes | cp -rv --preserve=all --remove-destination lib/* usr/lib
livecd /mnt/gentoo # yes | cp -rv --preserve=all --remove-destination lib64/* usr/lib64
livecd /mnt/gentoo # yes | cp -rv --preserve=all --remove-destination sbin/* usr/sbin

  3. 将 bin、lib、lib64 和 sbin 替换为指向 usr 下同名目录的符号链接。

    livecd /mnt/gentoo # rm -rf bin lib lib64 sbin
livecd /mnt/gentoo # ln -s usr/bin bin
livecd /mnt/gentoo # ln -s usr/lib lib
livecd /mnt/gentoo # ln -s usr/lib64 lib64
livecd /mnt/gentoo # ln -s usr/sbin sbin

    如果您准备采用第二种 /usr 合并方式，您应该在此基础上，将 usr/sbin 中的所有内容移到 usr/bin 中，然后把 usr/sbin 替换成指向 usr/bin 的符号链接。点击此处查看相关的命令。

  4. 重启电脑，进入到您的系统中（不是启动盘）。只要您把 /bin、/lib、/lib64 和 /sbin 中的文件正确地复制到了 /usr 中、并正确地建立了符号链接，您的系统就应该能正常启动。

  5. 修复 /usr 下损坏的符号链接，具体的步骤和在安装时合并 /usr 步骤中的第 4 步相同。不过，有一些符号链接是可以不用手动修复的：

    • 如果您同时使用 systemd 和 dracut，您可能会遇到一些名称类似 dracut-*.service 的链接。此种链接不需要手动修复，只需在屏蔽 split-usr USE 标志并重新编译 systemd 之后重新安装 sys-kernel/dracut 即可。

    • /usr/lib/modules/*.*.*/build 和 /usr/lib/modules/*.*.*/source 也可以不修复。

    而其余的符号链接，如 /usr/bin/awk 和 /usr/sbin/resolvconf，就需要手动干预修复了。

  6. 屏蔽 split-usr USE 标志，具体的步骤和在安装时合并 /usr 步骤中的第 5 步相同。

  7. 更新 Portage 的 @world 集合，重新构建原本启用了 split-usr USE 标志的软件包，以应用新的 USE 标志变动。

    # emerge --ask --update --deep --newuse @world

    如果您同时使用 systemd 和 dracut，您现在就可以运行下面的命令重新安装 dracut，从而修复损坏的 dracut-*.service 符号链接了。如果您不使用 dracut，请勿运行下面的命令，因为它会安装 dracut。

    # emerge --ask --oneshot sys-kernel/dracut

附加步骤

完成上述步骤后，您的系统的 /usr 目录就成功合并了，并且运行起来基本上应该和没合并前一样。虽说如此，但现在系统仍然有一些对正常运行没有大影响的小瑕疵，可以通过执行下面的附加步骤来解决。

将 /usr/sbin 永久添加到 PATH 中

如果您使用的是第二种 /usr 合并方式的话，那么无需执行此步骤。

之前推测 Gentoo 会如何完成 /usr 合并的时候简单提及过，/usr/sbin 会被合并到 /usr/bin 中。如果仔细看 sys-apps/baselayout 的 ebuild 的话，您也许会发现，如果 split-usr USE 标志被禁用的话，/usr/sbin 会被从 PATH 环境变量中移除，毕竟所有本该在 /usr/sbin 里的命令都被挪到 /usr/bin 里了，而 /usr/bin 是在 PATH 里面的。

但是，如果您使用的是第一种 /usr 合并方式，那么这样就会出现问题了。这种方式中，/usr/sbin 里的命令仍在原处，但在禁用了 split-usr USE 标志后 PATH 里就没有了 /usr/sbin，导致任何 /usr/sbin 中的命令都无法被直接调用，除非您在命令前面加上 /usr/sbin/。

我推荐的解决方式是在在 /etc/env.d 中创建一个文件，把 /usr/sbin 加回 PATH，就可以在系统全局层面解决这个问题。选择一个文件名（例如 50baselayout-sbin），然后在文件中写入如下的 PATH 和 ROOTPATH 定义：

# /etc/env.d/50baselayout-sbin

PATH="/usr/local/sbin:/usr/sbin"
ROOTPATH="/usr/local/sbin:/usr/sbin"

这里我不仅把 /usr/sbin 加了回来，还添上了 /usr/local/sbin，因为这个路径在 sys-apps/baselayout 的 split-usr USE 标志被禁用时也会被从 PATH 中移除。

随后，重新加载环境设置以应用更改：

# /usr/sbin/env-update
$ source /etc/profile

如需关于使用 /etc/env.d 目录的更多信息，您可以参阅 Gentoo 手册中的相关部分。

移除 emerge 关于符号链接的提示信息

您在使用 emerge 更新或卸载软件时可能会遇到如下的提示信息：

 * One or more symlinks to directories have been preserved in order to
 * ensure that files installed via these symlinks remain accessible. This
 * indicates that the mentioned symlink(s) may be obsolete remnants of an
 * old install, and it may be appropriate to replace a given symlink with
 * the directory that it points to.
 *
 * 	/bin
 * 	/lib64
 * 	/sbin
 *

这是正常现象，毕竟 /bin、/lib、/lib64 和 /sbin 在 /usr 被合并后的确不再是目录，而是符号链接了。

如果您想移除这些提示的话，可以在 /etc/portage/make.conf 中添加如下一行：

UNINSTALL_IGNORE="/bin /lib /lib64 /sbin"