前言
笔者曾经在Linux下的备份方式小结一文中总结过Linux下的备份方式，其中就提到过使用Squashfs进行数据存档与备份的方法。
事实上，Squashfs的适用场景不仅仅局限于备份，它还可以用于日常归档压缩，甚至可以用于替代传统的压缩格式。Squashfs的支持也非常广泛，几乎所有的Linux发行版都支持Squashfs，而Windows和macOS也都有Squashfs的解压工具；对于zstd等相对较新的算法，在其他平台下打开采用对应压缩方式的Squashfs则可能需要安装额外的软件，例如7-Zip-zstd。
Squashfs的优势
Squashfs是一种只读文件系统，相较于传统的zip、tar.gz、tar.xz、tar.zst等压缩格式，Squashfs的主要优势是它是一个完整的文件系统，在Linux下可以直接挂载使用，而不需要解压缩。同时，Squashfs在使用合适的压缩算法及分块大小时，能够兼有高压缩率与高访问速度。另外，Squashfs还支持文件级别重复数据删除，进一步节省空间。
基础用法
在不追求极致压缩率的场景下，笔者推荐使用zstd:3的压缩算法，这样可以节省空间，而且压缩速度非常快、CPU占用很小。根据zstd算法的特性，使用较高压缩等级的zstd算法可以在牺牲一定创建压缩的速度的情况下获得更高的压缩率，但是并不会明显降低透明的解压缩的速度，因此，如果需要更高的压缩率，可以考虑使用更高等级的zstd压缩算法，例如将压缩等级设置为6 - 15。
笔者个人不太推荐使用解压性能相对较差的gzip、xz等算法，因为这些算法的压缩率提升相较于zstd有限，而且解压速度较慢，不适合创建后的快速访问。
如果需要比zstd更快的透明访问/解压速度，可以考虑使用lz4算法，lz4的解压速度非常快，但是在实际场景中，zstd的速度其实也已经足够快了，而且在压缩率上一般还有一定的优势。（PS. zstd和lz4的作者其实是同一个人）
需要注意的是，mksquashfs的基本命令格式为：
mksquashfs source1 source2 ... FILESYSTEM [OPTIONS]
[OPTIONS]必须放到FILESYSTEM之后，否则会报错。
文件/目录级归档
如果需要归档已经挂载的文件系统上的文件，可以直接使用mksquashfs，例如：
# 归档 /home 目录
sudo mksquashfs /home /XXX/目标目录/backup.sfs -comp zstd -Xcompression-level 3
# 归档 / 目录
sudo mksquashfs / /XXX/目标目录/backup.sfs -comp zstd -Xcompression-level 3 -e /dev -e /proc -e /sys -e /tmp -e /run -e /mnt -e /media -e /lost+found -e /boot/efi -e /efi
# 归档 / 子卷
sudo mksquashfs / /XXX/目标目录/backup.sfs -comp zstd -Xcompression-level 3 --one-file-system
这里只是用于演示较彻底的归档备份，实际使用中如果只用归档部分需要归档存储的内容，往往并不需要sudo权限，例如：
# 归档 abc 目录
mksquashfs abc /XXX/目标目录/backup.sfs -comp zstd -Xcompression-level 3
像这样创建的squashfs是一个直接包含归档文件的文件系统，可以直接挂载使用。
块设备级备份
有时候我们可能需要备份某些在Linux下不方便直接挂载并备份的分区，比如受BitLocker加密的NTFS分区等，这时，为了完成保留整个硬盘设备的信息，我们可以直接备份整个硬盘设备。如果需要备份整个硬盘设备，可以使用dd和mksquashfs结合，即，用mksquashfs调用dd的输入流，例如：
sudo mksquashfs - /XXX/目标目录/backup.sfs -p "backup.img f 0644 root root dd if=/dev/nvme0n1 bs=1M" -p "/ d 0755 0 0" -comp zstd -Xcompression-level 3
这里的-表示标准输入流，-p表示添加文件，-p后面的内容是mksquashfs的文件描述符，f表示类型为文件，后面紧跟的是权限信息，dd if=/dev/nvme0n1 bs=1M表示调用dd的输入流，if=/dev/nvme0n1表示输入文件，bs=1M表示块大小；/表示根目录，d表示类型为目录，后面同样跟有权限信息。
整体上，这个命令的意思是，将/dev/nvme0n1的内容作为输入流，作为backup.img文件的内容，将backup.img文件放在创建的squashfs文件系统的根目录，然后压缩成squashfs文件系统。这样既保留了整个硬盘的完整存储信息，又启用压缩，节省了空间。不过，从这样的备份中读取内容时，需要先挂载squashfs文件系统，然后加载其中的backup.img文件为loop设备，再挂载所需要挂载的分区。
将其他归档压缩格式转换为Squashfs
有时候，我们现有的归档压缩文件可能并不是Squashfs，而是其他格式，例如tar.zst、tar.gz、tar.xz、zip等，这时，我们为了得到既节约空间，又不用解压缩就可以直接挂载使用的归档文件，往往需要将这些归档文件转换为Squashfs。
最容易想到的方法是，先解压缩归档文件，然后再使用mksquashfs创建Squashfs。然而，这样做会解压产生很多中间文件，占用大量的空间，而且需要花费大量的IO时间。
笔者在这里推荐充分利用Linux的管道特性，直接将归档文件的解压缩输出作为mksquashfs的输入流。这样，我们可以在不产生中间文件的情况下，将归档文件转换为Squashfs。
转化tar.xxx到Squashfs
mksquashfs工具支持从标准输入流读取数据，可以用-代表标准输入流stdin；同时，-tar参数可以指定从标准输入流读取tar格式的数据，因此，我们可以使用相应压缩软件gz、zstd等命令的输出作为mksquashfs的输入流。
笔者在这里示出一个例子，小米发布的线刷包是一个tar.gz格式的归档文件，在使用时，一般需要先解压，然而，这势必会浪费大量的时间。而如果直接在本地存储解压后的文件，又会浪费大量的空间。因此，我们可以使用以下命令，将tar.gz格式的线刷包转换为Squashfs，既保证了压缩率，又不需要额外的解压缩过程：
gzip -cd zircon_images_V14.0.8.0.TNOCNXM_20231129.0000.00_13.0_cn_f63a143fa2.tgz | mksquashfs - zircon_images_V14.0.8.0.TNOCNXM_20231129.0000.00_13.0_cn_f63a143fa2.sfs -tar -p "/ d 0755 0 0" -comp zstd -Xcompression-level 6
这里的gzip -cd表示解压缩（-c参数）tar.gz文件并输出到标准输出流stdout（-d参数），|表示管道，mksquashfs -表示将标准输入流作为mksquashfs的输入流，-tar表示从标准输入流读取未压缩的tar数据，-p表示定义Squashfs中的文件组织，/ d 0755 0 0表示指定Squashfs文件系统的根目录，d表示类型为目录，后面跟有权限信息，-comp zstd -Xcompression-level 6表示使用zstd压缩，压缩等级为6。另外需要注意的是，解压命令需要与原压缩包的压缩格式相匹配，例如，如果原压缩包是tar.xz格式，那么解压命令应该是xz -cd，如果原压缩包是tar.zst格式，那么解压命令应该是zstd -cd。
这样，我们就在不产生中间文件的情况下，将tar.xxx格式的线刷包转换为了Squashfs，可以直接挂载使用。
当然，对于本身即未压缩的tar数据，我们也可以直接使用mksquashfs的-tar参数，直接用cat传入即可，例如：
cat example.tar |mksquashfs - example.sfs -tar -comp zstd -Xcompression-level 6
此外，如果本地还没有下载tar.xxx格式的归档文件，我们也可以直接使用wget的输出流进行转化，例如：
wget -O - https://example.com/example.tar.gz | gzip -d | mksquashfs - example.sfs -tar -comp zstd -Xcompression-level 6
这样，我们就在不产生中间文件的情况下，将远程的tar.xxx格式的归档文件转换为了Squashfs，可以直接挂载使用。
转化zip到Squashfs
由于mksquashfs工具可以高效地从标准输入流stdin中读取未压缩的tar数据，我们可以用类似的方法处理zip格式的归档文件，但细节上有所不同。
一般的zip归档文件通常与tar.xxx不同，它的归档与压缩均由zip完成，内部并不含有未压缩的tar数据。因此，我们在这里不能直接使用unzip的输出流进行管道操作。
幸运的是，bsdtar这一强大的工具可以直接读取zip格式的归档文件（只需要在文件路径前面加上@），并将其转化为tar流，通过管道正常传输给mksquashfs。因此，我们可以使用以下命令，将zip格式的归档文件转换为Squashfs：
bsdtar -c @test.zip | mksquashfs - test.sfs -tar -p "/ d 0755 0 0" -comp zstd -Xcompression-level 6
这里的bsdtar -c @test.zip表示将test.zip文件转换为tar流并输出到标准输出流stdout，|表示管道，mksquashfs -表示将标准输入流作为mksquashfs的输入流，-tar表示从标准输入流读取未压缩的tar数据，-p表示定义Squashfs中的文件组织，/ d 0755 0 0表示添加根目录，d表示类型为目录，后面跟有权限信息，-comp zstd -Xcompression-level 6表示使用zstd压缩，压缩等级为6。
这样，我们就在不产生中间文件的情况下，将zip格式的归档文件转换为了Squashfs，可以直接挂载使用。
bsdtar直接读取归档的特性不仅仅适用于zip格式的归档文件，还适用于tar, pax, cpio, jar, ar, xar, rpm, 7z, ISO 9660 CDROM，以上格式均可利用类似方法转换为Squashfs。
Squashfs到Squashfs的转化
有时候，我们可能需要更换Squashfs的压缩算法、块大小、压缩等级等参数，这时，我们必须要另外创建新的Squashfs。虽然Squashfs可以直接挂载使用，即使先挂载，再使用mksquashfs也没有任何解压的中间文件产生；但是，这样的操作其实是在随机访问已挂载的Squashfs，IO性能可能较差。如果需要一次性访问Squashfs中的所有文件，先挂载再访问的方式一般会比使用unsquashfs慢。
然而，如果直接使用unsquashfs解压缩Squashfs，又会产生大量的中间文件，占用大量的空间，而且需要花费大量的IO时间。因此，我们可以使用类似的方法，将unsquashfs的输出作为mksquashfs的输入流，这样，我们就可以在不产生中间文件的情况下，将Squashfs转换为新的Squashfs。例如：
unsquashfs -pf - source.sfs | mksquashfs - output.sfs -pf - -comp zstd -Xcompression-level 6 -b 16K
这里的unsquashfs -pf - source.sfs表示将source.sfs文件解压缩到标准输出流stdout，同时也一并输出了文件组织的结构、权限等信息，|表示管道，mksquashfs -表示将标准输入流作为mksquashfs的输入流，-pf -表示从标准输入流读取文件组织的结构、权限等信息，-comp zstd -Xcompression-level 6表示使用zstd压缩，压缩等级为6，-b 16K表示块大小为16K。
这样，我们就在不产生中间文件的情况下，利用unsquashfs更优秀的IO性能，将原来的Squashfs快速转换为了新的Squashfs，并重新指定了压缩算法、块大小、压缩等级等参数。
