本文章为系列文章《Raspberry Pi Zero 单板配置手记》的第四篇，上一篇为《Raspberry Pi Zero 单板配置手记（三）使用 NetworkManager 管理网络连接》。
因个人需求，只对单板的树莓派 （不含显示器、摄像头等外设，此 Zero 版本也不含无线模块） 及各种基本系统配置进行叙述。
树莓派使用基于 TF 卡作为默认存储设备，但实际其分区方式和普通磁盘并无多大区别。实际使用中，也会遇到需要重新调整分区大小的情况。本文来大致介绍一下树莓派中三种调整分区大小的方式。
raspi-config
利用 raspi-config 中的扩容功能来调整根分区大小，这算是树莓派上最“本土”的方式了。不过其只能扩展根分区，使用其后的所有连续空白空间，不能缩减分区大小，也不能手动指定目标值。这种方式操作简便，故而在写入系统镜像后，可用此方法扩展根分区。
使用方法
$ sudo raspi-config # 执行命令
选择“Advanced Options”（高级选项）
选择“Expand Filesystem”（扩展文件系统）
然后若如下的提示，则代表调整成功，确定后重启即可
resize2fs
玩 linux 的朋友应该都知道这个工具，此工具可调整 ext2、ext3、ext4 文件系统的大小，注意是文件系统的大小。
我想我应该简单介绍以下文件系统与分区之间的关系。分区，这个动作是将磁盘中一片连续的存储空间，划分到一个区域内，这个区域的名称也叫分区。文件系统则一般建立在分区之上，由系统对应的模块，对分区内的部分或全部空间，使用一套标准的方法进行管理。
一般来说，文件系统大小和分区大小是保持一致的，毕竟没有被文件系统管理的空间，一般不可使用。但文件系统也支持只占据分区的部分空间。 这也是 resize2fs 的基础。
分区就像一个“蜗牛壳”，文件系统是蜗牛壳里蜗牛的身体。身体最大也不能超过壳的限制，再想扩大则要增加壳的大小；缩小也类似，身体缩小了，壳还占据较大的空间，想要腾出剩余的空间，就要减小壳的大小，壳最小也不能比身体还小。
resize2fs 调整的是文件系统（蜗牛身体）的大小，而分区（蜗牛壳）的大小需要我们自己调整，方法就是删掉旧分区，再重建新的分区，而且重建时不能清除旧分区签名 (signature)，亦不能格式化文件系统，还要时刻保证此时的分区大小大于或等于文件系统大小。否则旧的文件系统数据将会丢失。
好了，该谈实践了。我们需要关闭树莓派，并用读卡器将 TF 卡连接到电脑，找到对应的设备路径。在本例中假设为 /dev/sdb。
$ sudo fdisk -l /dev/sdb
Disk /dev/sdb: 16 GiB, 17179869184 bytes, 33554432 sectors
Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes
..
Device Boot Start End Sectors Size Id Type
/dev/sdb1 2048 2099199 2097152 1G c W95 FAT32 (LBA)
/dev/sdb2 2099200 33554431 31455232 15G 83 Linux
可以从输出信息中看到 /dev/sdb 有两个分区，一个 1G 一个 15G，总共 TF 卡有 16G 空间。一个扇区的大小是 512 字节。我们现在演示一下，对 /dev/sdb2 调整大小，记住 sdb2 的起始扇区 2099200。
缩小分区
默认的文件系统大小与分区大小是一致的，想要缩小分区，先调整文件系统大小，再重建分区。
# 调整文件系统大小前，需强制执行文件系统检查
$ sudo e2fsck -f /dev/sdb2
e2fsck 1.44.1 (24-Mar-2018)
..
rootfs: 11/983040 files (0.0% non-contiguous), 88340/3931904 blocks
resize2fs 缩小文件系统大小，可以指定特定大小，也可以使其缩小到不导致数据损失的最小大小。这里我们演示后者
# 调整分区大小到指定的大小 size，支持 s（扇区数）、K、M、G 后缀，无后缀默认单位为 4K 区块大小
# sudo resize2fs /dev/sdb2 -p size
# 调整文件系统到不导致文件数据损失的最小大小(-M)，并输出进度(-p)
# 这个可能要消耗一定时间
$ sudo resize2fs /dev/sdb2 -M -p
resize2fs 1.44.1 (24-Mar-2018)
..
The filesystem on /dev/sdb2 is now 30825 (4k) blocks long.
最后输出的信息中 30825 (4k) blocks 中 4k 为一个块的大小，30825 为区块数目，故实际得到的文件系统大小为 30825 * 4096 = 126259200 字节，按照之前 fdisk 输出信息，一个扇区的大小是 512 字节，则这个文件系统所占扇区数为 126259200 / 512 = 246600，记住这个值。
# 使用 fdisk 命令编辑分区表
$ sudo fdisk /dev/sdb
接下来用 l 命令查看分区表信息，用 d 命令删除第二个分区，再用 n 命令新建第二分区，新建的第二分区起始扇区必须和原来的起始扇区相同，本例中是 2099200，指定大小或终止扇区时，计算起始扇区+扇区数-1，即 2099200+246600-1=2345799，输入计算出来的值 2345799。（之所以不用 +246600 的方法，是因为 fdisk 对扇区数的处理似乎有问题，+246600 得到的可能是 246601 个扇区，还是直接计算结束扇区更保准。）
此时会提示
Created a new partition 2 of type 'Linux' and of size 120.4 MiB.
Partition #2 contains a ext4 signature.
Do you want to remove the signature? [Y]es/[N]o:
此时一定要输入 n，否则原有分区标志会被破坏。
然后输入 w 保存分区表并退出 fdisk 即可。
扩大分区
扩大分区的顺序与缩小分区恰好相反，先重建分区，再调整文件系统大小。之前我们将分区大小缩小到一百多 MB，现在我们将其扩展到 5G。
$ sudo fdisk /dev/sdb
接下来用 l 命令查看分区表信息，用 d 命令删除第二个分区，再用 n 命令新建第二分区，新建的第二分区起始扇区还是必须和原来的起始扇区相同，指定大小时，输入 +5G。提示是否覆盖分区标志时，选 n。最后 w 保存并退出。
然后调整文件系统大小
# 执行文件系统检查
$ sudo e2fsck /dev/sdb2 -f
# 不指定大小，使其自动调整到与分区一致的大小
$ sudo resize2fs /dev/sdb2 -p
手动重建分区
准确说这不是一个标准的方法，仅仅是备份分区上所有文件，然后删除分区，并以新大小重建，重新格式化，然后将分区内的文件再写回去。这同样会破坏引导扇区内容。然而，对于在 TF 卡上的树莓派的 root 分区来说，这不失为一个好方法，速度较 resize2fs 更快，且对 TF 卡寿命影响较小。
对 TF 卡上的分区扩容还好说，而减小分区大小时，用 resize2fs 会带来大量磁盘写入操作，直接在 TF 卡等闪存设备中执行频繁写入操作速度总是较慢的（至少，我的电脑如此），还会影响介质寿命。直接复制文件则是顺序读写，相较来说要好上很多。
# 挂载 root 分区
$ mkdir mnt_root bak_root
$ sudo mount /dev/sdb2 -o ro mnt_root
# 备份所有文件并保留时间戳、权限等属性
$ sudo cp -r -P --preserve=all mnt_root -T bak_root
# 卸载分区
$ sudo umount mnt_root
# 使用 fdisk 删除分区并以新大小重建，此时应清除旧的分区大小标志
$ sudo fdisk /dev/sdb
# fdisk 命令内容省略
# ...
# 创建新文件系统（格式化）
$ sudo mkfs.ext4 /dev/sdb2 -L rootfs
# 挂载新分区
$ sudo mount /dev/sdb2 mnt_root
# 将备份的文件复制回去
$ sudo cp -r -P --preserve=all bak_root -T mnt_root
# 同步磁盘，卸载分区
$ sync; sudo umount mnt_root
# 删除临时文件夹
$ sudo rm -r mnt_root bak_root; sync
实际上，除了上述列出来的三种方式以外，还可以利用各种现成的工具来快速调整分区大小，具体哪种最好最实用，还是看个人习惯和实际情况而定。
虽然这几篇文章在说树莓派，可同样也能应用于其他 linux 系统，这就考验各位读者的随机应变和举一反三的能力了。
接下来是本系列文章的第四篇《Raspberry Pi Zero 单板配置手记（五）基于 overlayfs 的“差分存储”方案》。