搭建私人低功耗服务器——如何将树莓派的系统装进USB设备
前言
最近搞了几个比较大的项目，github的免费套餐有点吃不消，所以就一直想着弄个别的git服务器。但是由于最近我正在给服务做《断舍离》，所以现在我之前买的公网服务器都被我鲨了。这时候我就想到自己手里不是还有一个低功耗Linux设备——树莓派吗。于是我就想到用树莓派挂载一个USB的移动硬盘，来当做自己的私有服务器。
我的树莓派是初代树莓派B+款，2014年生产，距今已经8年了。当年这东西我花了300多块钱买的，因为当时一个体积这么小但是却可以运行完整的Linux系统的设备，也是非常的稀有。他的性能很差，cpu主频只有700mhz，但是功耗还是比较低的，用一个5v2a的电源就能轻松带起。
之所以要把西开通塞进USB设备，是因为正常树莓派的系统是装到TF卡里的，但是TF卡的读写又慢，而且长期的读写很容易导致内存卡损坏。所以我就想着用USB挂一个移动硬盘来当做系统盘，虽然USB2.0的读写不高，但是至少可以防止存储挂掉。同时早期的树莓派并不直接带有USB引导功能，所以我在搭建的过程中也踩了不少坑。
前期准备
本文内容仅在树莓派1B+版本进行测试使用，其他平台请自行测试
- 一张容量>2G的TF卡(因为系统容量是1.9G，容量不足烧录不进去)
- 一个USB存储设备(推荐用USB的固态硬盘，相对来说更稳定一点)
- 一台电脑
操作过程
首先在官网下载安装官方的系统烧录工具。
https://www.raspberrypi.com/software/
然后插上你准备好的TF卡，打开烧录工具，先选择擦除烧录一次，之后再选择Raspberry Pi OS (Legacy)(注意Debian版本Debian version: 10 (buster))进行烧录。
经测试Debian version: 11 (bullseye)的版本无法正常引导，不清楚是我这里设备的问题还是操作错误，总之我只确定buster是可用的
由于TF卡只有2G所以我选择了Lite版，也就是没有桌面环境的最小化系统。TF卡容量大的可以自行选择
烧录好之后，因为烧录工具会自动卸载设备，所以需要将TF卡从电脑拔出，然后再插入。这时可以看到有一个名叫boot的256m大的分区。在分区内创建文件命名为SSH，然后将TF卡从电脑中卸载，插入树莓派，启动开机。这里创建文件是为了默认启动SSH服务，使你可以在开机后通过SSH远程控制计算机。
当树莓派启动后，并切可以通过SSH连入系统后，使用sudo shutdown -h now将树莓派关机，然后拔出TF卡。将TF卡连接到电脑上，然后将USB存储设备也连接到电脑上。
使用磁盘管理工具对磁盘进行克隆，我这里使用的是傲梅分区助手，如果你有其他的类似软件也可以。将TF卡的磁盘直接克隆到USB存储设备上，这时可以看到TF卡和USB存储设备会各有一个256m大小的名字为boot的分区，以及一个大小为2G的分区(USB存储设备应该会有未使用空间)。
将两个设备都从电脑中卸载，然后TF卡和USB存储设备都插入树莓派，启动开机。开机后使用SSH连接到树莓派。
执行如下命令
sudo blkid
这时终端中应该输出了类似如下的内容
/dev/mmcblk0p1: LABEL_FATBOOT="boot" LABEL="boot" UUID="8551-82D5" TYPE="vfat" PARTUUID="f7403228-01"
/dev/mmcblk0p2: LABEL="rootfs" UUID="aea57068-3f8a-462e-842c-b210b2d9c7ea" TYPE="ext4" PARTUUID="f7403228-02"
/dev/sda1: LABEL_FATBOOT="boot" LABEL="boot" UUID="8551-82D5" TYPE="vfat" PARTUUID="087a1744-01"
/dev/sda2: LABEL="rootfs" UUID="aea57068-3f8a-462e-842c-b210b2d9c7ea" TYPE="ext4" PARTUUID="087a1744-02"
/dev/mmcblk0: PTUUID="f7403228" PTTYPE="dos"
这里显示的是你的磁盘设备的UUID，/dev/mmcblk0p1和/dev/mmcblk0p2就是你TF卡的两个分区，而/dev/sda1和/dev/sda2就是你的USB存储设备的两个分区。我们要记录一下/dev/sda2分区后面显示的PARTUUID，这里我的UUID是087a1744-02。
然后使用nano打开/boot/cmdline.txt文件
sudo nano /boot/cmdline.txt
这里编辑的是引导命令，内容应该类似下面
console=serial0,115200 console=tty1 root=PARTUUID=f7403228-02 rootfstype=ext4 fsck.repair=yes rootwait
可以看到这里有一个root=PARTUUID=f7403228-02，根据上面的输出我们知道这个PARTUUID是指向了TF卡的第二个分区，我们修改这个值，将f7403228-02修改为USB存储设备对应的UUID，这里我需要修改为087a1744-02，修改结果如下。
console=serial0,115200 console=tty1 root=PARTUUID=087a1744-02 rootfstype=ext4 fsck.repair=yes rootwait
然后ctrl + x保存文件。
之后使用nano打开/etc/fstab文件
sudo nano /etc/fstab
这里编辑的是磁盘挂载文件，内容应该类似下面
proc /proc proc defaults 0 0
PARTUUID=f7403228-01 /boot vfat defaults 0 2
PARTUUID=f7403228-02 / ext4 defaults,noatime 0 1
# a swapfile is not a swap partition, no line here
# use dphys-swapfile swap[on|off] for that
也将其中的f7403228-02替换成对应的UUID，这里我替换成087a1744-02，修改结果如下。
proc /proc proc defaults 0 0
PARTUUID=f7403228-01 /boot vfat defaults 0 2
PARTUUID=087a1744-02 / ext4 defaults,noatime 0 1
# a swapfile is not a swap partition, no line here
# use dphys-swapfile swap[on|off] for that
然后ctrl + x保存文件。
然后sudo reboot重启，就完成了从USB存储设备启动的设置了。
但是这是USB存储设备只使用了2G的空间，这肯定是不够用的。所以我们需要扩展一下存储空间。
进入raspi-config
sudo raspi-config
选择Advanced Options然后回车，选择第一项Expand Filesystems Ensures that all of the SD card storage is available，回车确认，回车重启系统。
系统重启后磁盘的容量就是正常的容量了，可以运行df -h检查，输出内容如下。
Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on
/dev/root 221G 1.5G 210G 1% /
devtmpfs 183M 0 183M 0% /dev
tmpfs 216M 0 216M 0% /dev/shm
tmpfs 216M 14M 202M 7% /run
tmpfs 5.0M 4.0K 5.0M 1% /run/lock
tmpfs 216M 0 216M 0% /sys/fs/cgroup
/dev/mmcblk0p1 253M 49M 204M 20% /boot
tmpfs 43M 0 43M 0% /run/user/1000
可以看到我的/dev/root的容量已经是221G了。
之后可以再把TF卡的第二分区和USB存储设备的第一分区删除掉，不过因为我比较懒而且怕出问题，所以就还是放着没有管。
画外音
最开始我想的是使用机械硬盘启动，结果折腾来折腾去，突然这块机械硬盘就决定原地去世，于是我只能掏出来之前的一块拆机固态换到了硬盘盒里面，但是固态确实要比机械盘稳定。机械盘有可能会因为供电问题启动不起来，但是用固态就一帆风顺了。心疼逝去的硬盘